由中國機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會主辦的“2003FA/PA（第七屆）國際現(xiàn)代工廠/過程自動化技術(shù)與裝備展覽會”于2003年10月19日在京閉幕。展會期間中國現(xiàn)場總線PROFIBUS技術(shù)資格中心(CPCC)唐濟(jì)揚(yáng)老師做了精彩的“PROFIBUS產(chǎn)品開發(fā)及總線橋技術(shù)講座”。



■在自動化行業(yè)，工業(yè)以太網(wǎng)目前是比較熱門的話題。現(xiàn)場總線發(fā)展至今，已經(jīng)有許多新的技術(shù)出現(xiàn)。唐濟(jì)揚(yáng)老師首先對現(xiàn)場總線技術(shù)、PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)在中國的發(fā)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(xiàn)場總線技術(shù)概念，當(dāng)時(shí)認(rèn)為這很遙遠(yuǎn)：如果將cpu嵌入在儀表中價(jià)格一定非常昂貴。

1996年底由SEIMENS公司向中國自動所化提出現(xiàn)場總線技術(shù)。2000年4月－9月，CATETA、CPO、CPCC及SEIMENS、E+H、TURCK等聯(lián)合舉辦了10個(gè)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(shù)交流會。會上主要介紹現(xiàn)場總線的技術(shù)概念，這對現(xiàn)場總線技術(shù)、PRPFIBUS技術(shù)應(yīng)用推廣起到了很大的推動作用。2001年底中國PROFIBUS現(xiàn)場總線產(chǎn)品市場占有率第一，國際上也呈現(xiàn)類似的趨勢。

一種技術(shù)要在中國生根，中國企業(yè)就必須有自己的產(chǎn)品開發(fā)能力。2001年8月，經(jīng)過多方努力，“中國PROFIBUS產(chǎn)品測試實(shí)驗(yàn)室”建立，這標(biāo)志著中國具有了PROFIBUS產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)支持和產(chǎn)品測試能力。

現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)
隨著多種現(xiàn)場技術(shù)的出現(xiàn)，現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)成為自動化行業(yè)內(nèi)比較突出的一個(gè)問題，人們期待一種統(tǒng)一的現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問世，1998年，對IEC61158(TS)進(jìn)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(xié)方案，即IEC61158(TS)+AddProcols方案；其中AddProtocols含ControlNET、PROFIBUS、P-Net、FFHSE、SwiftNet、WprldFIP、Interbus

以太網(wǎng)進(jìn)入工業(yè)自動化領(lǐng)域
1、以太網(wǎng)及TCP/IP通信技術(shù)在IT行業(yè)獲得了很大的成功, 成為IT行業(yè)應(yīng)用中首選的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
2、在自動化行業(yè)，國際現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作沒有達(dá)到人們理想中的結(jié)果，以太網(wǎng)及TCP/IP技術(shù)逐步在自動化行業(yè)中得到應(yīng)用并發(fā)展成為一種技術(shù)潮流

以太網(wǎng)在自動化行業(yè)中的應(yīng)用應(yīng)該分為兩個(gè)方面問題，或者說兩個(gè)層次的問題。
（1）工廠自動化技術(shù)與IT技術(shù)結(jié)合，與互聯(lián)網(wǎng)Internet技術(shù)結(jié)合，成為未來可能的制造業(yè)電子商務(wù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)雛形。大多數(shù)專家們對自動技術(shù)這種發(fā)展趨勢給予肯定的評價(jià)。
（2）以太網(wǎng)在對實(shí)時(shí)性、安全性要求不高的工業(yè)過程控制底層，也就是設(shè)備層或稱為現(xiàn)場層得到一定應(yīng)用。

以太網(wǎng)在自動化領(lǐng)域的應(yīng)用
1、車間級生產(chǎn)信息集成：主要由專用生產(chǎn)設(shè)備、專業(yè)測試設(shè)備、條碼器、PC機(jī)及以太網(wǎng)設(shè)備組成；主要功能是完成車間級生產(chǎn)信息及產(chǎn)品質(zhì)量信息的管理。
2、管理層信息網(wǎng)絡(luò)：即支撐工廠管理層MIS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。主要完成如ERP的信息管理系統(tǒng)。
3、SCADA系統(tǒng)：特別是一些區(qū)域廣泛、含有計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)的SCADA系統(tǒng),如城市供水或污水管網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)、水利水文信息監(jiān)測SCADA系統(tǒng)等。
4、個(gè)別的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)：個(gè)別要求高可靠性和一定實(shí)時(shí)性的分布控制系統(tǒng)也采用以太網(wǎng)+TCP/IP技術(shù)，并獲得很好的效果；如發(fā)電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)。

PROFFIBUS技術(shù)的發(fā)展
1、重點(diǎn)發(fā)展PROFIBUS_DP、-PA放棄FMS，推出新技術(shù)：PROFInet.2004年西門子公司將聯(lián)合CPCC在全國北京、上海、廣州等地進(jìn)行技術(shù)交流講座，主要為了推新技術(shù)PROFInet。



2、DPV0→DPV1→DPV
與DPV0相比：
增加：非周期數(shù)據(jù)存取（用于II類主站、-PA）、等時(shí)同步及從站之間直接通信（用于運(yùn)動控制）。
3、PROFIBUS-PA
物理層：IEC61158-2、本征安全
應(yīng)用層：非周期數(shù)據(jù)存取實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶參數(shù)化功能
用戶層：設(shè)備行規(guī)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互換性。
4、與以太網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的PROFInet
將PROFIBUS總線和其他現(xiàn)場總線集成到PROFInet



■對現(xiàn)場總線做了簡單回顧后，唐老師提出了現(xiàn)場總線在國內(nèi)應(yīng)用過程中主要面臨一些問題：
面對多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并存的問題
目前市場上存在的總線技術(shù)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(xiàn)場總線協(xié)議并存，多種行業(yè)甚至企業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)并存，特別是在傳統(tǒng)企業(yè)設(shè)備技術(shù)改造項(xiàng)目中需要保留大量的現(xiàn)役設(shè)備，而且都需要連接到現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)中；因此，用戶不得不面對將多種總線，各種通信協(xié)議產(chǎn)品接入同一種現(xiàn)場總線技術(shù)難題。

目前采用的具有現(xiàn)場總線通信能力的設(shè)備、儀表主要是國外進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格較高；國產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備多數(shù)不具有現(xiàn)場總線通信能力，不能接入現(xiàn)場總線系統(tǒng)。因此，現(xiàn)場總線的進(jìn)一步大規(guī)模的應(yīng)用推廣受到限制。如何幫助我國儀表及現(xiàn)場設(shè)備制造企業(yè)盡快開發(fā)出具有現(xiàn)場總線接口的產(chǎn)品，是目前需要解決制約現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。

■為了解決現(xiàn)場總線在應(yīng)用中存在的問題，中國現(xiàn)場總線PROFIBUS技術(shù)資格中心(CPCC)提出產(chǎn)品概念--現(xiàn)場總線橋，現(xiàn)場總線橋主要是實(shí)現(xiàn)多種協(xié)議設(shè)備互連。
PROFIBUS總線橋?qū)⒉痪邆銹ROFIBUS通信能力的傳統(tǒng)儀表和現(xiàn)場設(shè)備接入PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
嵌入式PROFIBUS總線橋：專為自主開發(fā)PROFIBUS-DP產(chǎn)品的廠家，以O(shè)EM方式提供嵌入式PROFIBUS接口；
PROFIBUS協(xié)議總線橋：主要功能是將各種通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的儀表，現(xiàn)場設(shè)備連接到PROFIBUS總線上。


PROFIBUS協(xié)議總線橋：將具有RS232/485CAN及MODBUS等專用通信協(xié)議的接口設(shè)備連接到PROFIBUS總線上，使設(shè)備成為PROFIBUS總線上的一個(gè)從站。見圖,應(yīng)用總線橋PB-B-XXXX將設(shè)備連接到PROFIBUS總線上。



嵌入式PROFIBUS總線橋：總線橋系列產(chǎn)品中的OEM類產(chǎn)品，專為自主開發(fā)PROFIBUS產(chǎn)品（如自動化儀表、驅(qū)動器、智能測量設(shè)備等）的廠家，以O(shè)EM方式提供嵌入式PROFIBUS接口；使用本項(xiàng)目產(chǎn)品，開發(fā)工程師不必了解PROFIBUS技術(shù)細(xì)節(jié)，可以在短時(shí)間內(nèi)（如一至二個(gè)月）推出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PROFIBUS產(chǎn)品。



■針對現(xiàn)場總線橋的技術(shù)，唐濟(jì)揚(yáng)老師談到了從事PROFIBUS產(chǎn)品開發(fā)和系統(tǒng)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(chǎn)品開發(fā)有以下幾種方案：
(1) 單片機(jī)+ UART軟件的解決方案
(2) 使用PROFIBUS通信專用ASIC
(3) 應(yīng)用總線橋技術(shù)的解決方案
(4) 嵌入式PROFUBUS接口方案
唐老師并分別從實(shí)現(xiàn)方法、技術(shù)局限性、開發(fā)者需具備的基礎(chǔ)知識、方案優(yōu)劣比較等方面對以上方案進(jìn)行了分析與詳細(xì)的闡述。并特別詳細(xì)介紹了應(yīng)用ASIC芯片開發(fā)PROFIBUS產(chǎn)品的技術(shù)，并分析提出這一方案的主要問題軟件，目前PROFIBUS主站在國內(nèi)還沒有很好的解決方案。

最后唐濟(jì)揚(yáng)老師就嵌入式總線橋開發(fā)PROFIBUS產(chǎn)品的解決方案做了詳細(xì)的介紹，其中包括產(chǎn)品特點(diǎn)及技術(shù)特性。



論壇現(xiàn)場氣氛熱烈，整個(gè)技術(shù)講座進(jìn)行了近3個(gè)小時(shí)，座無虛席，連過道都擠滿了熱心的聽眾。會后，唐濟(jì)揚(yáng)老師認(rèn)真回答了廣大聽眾的各種疑問。