由中國機電一體化技術應用協會主辦的“2003FA/PA（第七屆）國際現代工廠/過程自動化技術與裝備展覽會”于2003年10月19日在京閉幕。展會期間中國現場總線PROFIBUS技術資格中心(CPCC)唐濟揚老師做了精彩的“PROFIBUS產品開發及總線橋技術講座”。



■在自動化行業，工業以太網目前是比較熱門的話題。現場總線發展至今，已經有許多新的技術出現。唐濟揚老師首先對現場總線技術、PROFIBUS、工業以太網在中國的發展情況做了簡單回顧。
1988年唐老師本人第一次由一篇文章了解到現場總線技術概念，當時認為這很遙遠：如果將cpu嵌入在儀表中價格一定非常昂貴。

1996年底由SEIMENS公司向中國自動所化提出現場總線技術。2000年4月－9月，CATETA、CPO、CPCC及SEIMENS、E+H、TURCK等聯合舉辦了10個城市（北京、上海、廣州、南京、武漢、重慶、西安、沈陽、深圳、烏魯木齊）的技術交流會。會上主要介紹現場總線的技術概念，這對現場總線技術、PRPFIBUS技術應用推廣起到了很大的推動作用。2001年底中國PROFIBUS現場總線產品市場占有率第一，國際上也呈現類似的趨勢。

一種技術要在中國生根，中國企業就必須有自己的產品開發能力。2001年8月，經過多方努力，“中國PROFIBUS產品測試實驗室”建立，這標志著中國具有了PROFIBUS產品開發、技術支持和產品測試能力。

現場總線標準
隨著多種現場技術的出現，現場總線標準成為自動化行業內比較突出的一個問題，人們期待一種統一的現場總線技術標準問世，1998年，對IEC61158(TS)進行投票，由于IEC61158(TS)只包含了Process Control部分，因此IEC61158(TS)沒有通過投票，1999年12月,IEC611582委員會通過妥協方案，即IEC61158(TS)+AddProcols方案；其中AddProtocols含ControlNET、PROFIBUS、P-Net、FFHSE、SwiftNet、WprldFIP、Interbus

以太網進入工業自動化領域
1、以太網及TCP/IP通信技術在IT行業獲得了很大的成功, 成為IT行業應用中首選的網絡通信技術
2、在自動化行業，國際現場總線技術標準化工作沒有達到人們理想中的結果，以太網及TCP/IP技術逐步在自動化行業中得到應用并發展成為一種技術潮流

以太網在自動化行業中的應用應該分為兩個方面問題，或者說兩個層次的問題。
（1）工廠自動化技術與IT技術結合，與互聯網Internet技術結合，成為未來可能的制造業電子商務技術、網絡制造技術雛形。大多數專家們對自動技術這種發展趨勢給予肯定的評價。
（2）以太網在對實時性、安全性要求不高的工業過程控制底層，也就是設備層或稱為現場層得到一定應用。

以太網在自動化領域的應用
1、車間級生產信息集成：主要由專用生產設備、專業測試設備、條碼器、PC機及以太網設備組成；主要功能是完成車間級生產信息及產品質量信息的管理。
2、管理層信息網絡：即支撐工廠管理層MIS系統的計算機網絡。主要完成如ERP的信息管理系統。
3、SCADA系統：特別是一些區域廣泛、含有計算機廣域網技術、無線通信技術的SCADA系統,如城市供水或污水管網的SCADA系統、水利水文信息監測SCADA系統等。
4、個別的控制系統網絡：個別要求高可靠性和一定實時性的分布控制系統也采用以太網+TCP/IP技術，并獲得很好的效果；如發電廠的計算機監測系統。

PROFFIBUS技術的發展
1、重點發展PROFIBUS_DP、-PA放棄FMS，推出新技術：PROFInet.2004年西門子公司將聯合CPCC在全國北京、上海、廣州等地進行技術交流講座，主要為了推新技術PROFInet。



2、DPV0→DPV1→DPV
與DPV0相比：
增加：非周期數據存取（用于II類主站、-PA）、等時同步及從站之間直接通信（用于運動控制）。
3、PROFIBUS-PA
物理層：IEC61158-2、本征安全
應用層：非周期數據存取實現遠程用戶參數化功能
用戶層：設備行規，實現設備互換性。
4、與以太網技術結合的PROFInet
將PROFIBUS總線和其他現場總線集成到PROFInet



■對現場總線做了簡單回顧后，唐老師提出了現場總線在國內應用過程中主要面臨一些問題：
面對多種網絡協議并存的問題
目前市場上存在的總線技術有：PROFIBUS-DP、PA、FROFInet、FF、ControlNET、DeviceNet、INTERBUS、MODBUS(MD/232/465/TCP)、MD+、Ethernet、LonWorks、CAN、RS-485…….

由于多種現場總線協議并存，多種行業甚至企業通信標準并存，特別是在傳統企業設備技術改造項目中需要保留大量的現役設備，而且都需要連接到現場總線的控制系統中；因此，用戶不得不面對將多種總線，各種通信協議產品接入同一種現場總線技術難題。

目前采用的具有現場總線通信能力的設備、儀表主要是國外進口產品，價格較高；國產現場設備多數不具有現場總線通信能力，不能接入現場總線系統。因此，現場總線的進一步大規模的應用推廣受到限制。如何幫助我國儀表及現場設備制造企業盡快開發出具有現場總線接口的產品，是目前需要解決制約現場總線技術應用的關鍵問題之一。

■為了解決現場總線在應用中存在的問題，中國現場總線PROFIBUS技術資格中心(CPCC)提出產品概念--現場總線橋，現場總線橋主要是實現多種協議設備互連。
PROFIBUS總線橋將不具備PROFIBUS通信能力的傳統儀表和現場設備接入PROFIBUS現場總線系統。
嵌入式PROFIBUS總線橋：專為自主開發PROFIBUS-DP產品的廠家，以OEM方式提供嵌入式PROFIBUS接口；
PROFIBUS協議總線橋：主要功能是將各種通信協議標準的儀表，現場設備連接到PROFIBUS總線上。


PROFIBUS協議總線橋：將具有RS232/485CAN及MODBUS等專用通信協議的接口設備連接到PROFIBUS總線上，使設備成為PROFIBUS總線上的一個從站。見圖,應用總線橋PB-B-XXXX將設備連接到PROFIBUS總線上。



嵌入式PROFIBUS總線橋：總線橋系列產品中的OEM類產品，專為自主開發PROFIBUS產品（如自動化儀表、驅動器、智能測量設備等）的廠家，以OEM方式提供嵌入式PROFIBUS接口；使用本項目產品，開發工程師不必了解PROFIBUS技術細節，可以在短時間內（如一至二個月）推出具有自主知識產權的PROFIBUS產品。



■針對現場總線橋的技術，唐濟揚老師談到了從事PROFIBUS產品開發和系統集成可供選擇的解決方案以及可能面對的問題。
首先從事PROFIBUS產品開發有以下幾種方案：
(1) 單片機+ UART軟件的解決方案
(2) 使用PROFIBUS通信專用ASIC
(3) 應用總線橋技術的解決方案
(4) 嵌入式PROFUBUS接口方案
唐老師并分別從實現方法、技術局限性、開發者需具備的基礎知識、方案優劣比較等方面對以上方案進行了分析與詳細的闡述。并特別詳細介紹了應用ASIC芯片開發PROFIBUS產品的技術，并分析提出這一方案的主要問題軟件，目前PROFIBUS主站在國內還沒有很好的解決方案。

最后唐濟揚老師就嵌入式總線橋開發PROFIBUS產品的解決方案做了詳細的介紹，其中包括產品特點及技術特性。



論壇現場氣氛熱烈，整個技術講座進行了近3個小時，座無虛席，連過道都擠滿了熱心的聽眾。會后，唐濟揚老師認真回答了廣大聽眾的各種疑問。