自动化控制系统网络技术的发展

作为网络产品，对于无线数字通信，诸如调制解调器、数传电台等在国内应用已相当广泛，它将随着商用移动通信技术有关数字通信的业务的发展而改变，这将另设专门文章来表述。

嵌入式系统技术的普及，特别是32位的RM9等处理器嵌入式产品在网络产品中的使用，将使得网络产品智能化程度、价格、体积等方面都有改善，这也促进了网络技术的发展。

5、关于交换机

近年来流程工业企业新建的中央控制室的网络中，交换机已广泛使用，特别是网络图中堆叠式交换机的图样很显眼，证明自动化测控系统网络的监控层已在很多行业中采用交换机。谈到交换机，最早用于电话网络中，它把要求通信的输入线和被呼叫的输出线接通……，经过几代产品更新换代，现在已由工作在OSI模型中的第2层发展到工作在第2、3层，即数据链路层和网络层。交换机是多条点线的交换矩阵互连，即把每个端口都挂在一条带宽很高的背板总线上。也可以说第2层交换机称为交换式集线器或多口网桥；第3层交换机除具有第2层交换机功能外，还具有路由器功能，即进行通信路程选择(IP/IPX路由)。关于集线器实质为中继器，当然也属于OSI第2层设备，有MAC子层CSMA/CD算法，即在连接的多个端口中，随机选出某一端口设备，并上连交换机等设备。

交换机除去封装数据包进行转发、减少冲突域之外，还有隔离广播风暴、网络管理等功能，特别是工业以太网用交换机，还应适应工业环境及做到双电源供电，避免单一电源所造成的数据流失，支持环形网，提供网络冗余，通过安全规范认证，做到断线快速恢复等，正是由于增加了这些功能，所以其价格略高于商业以太网产品，目前赫斯曼、卓越等工业以太网用交换机已得到广泛应用。至于商业用交换机是否可用在工业上的问题，应该因地制宜，具体情况具体分析，正如不少工业企业在系统集成中，操作站使用名牌戴尔计算机而不使用一般工控机的现象，屡见不鲜。

6、系统集成技术与网络技术

自动化测控系统的基础是3C(Computer、Control、Communication)和1 I(Intefration)，目前又提出了1S(Solution)目标，它的推动力是电控、仪控一体化和管控一体化。系统集成技术与网络技术相辅相成，共同达到在网络上共享数据和信息的目的。系统集成一词流行始于80年代末、90年代初，现在Integrated System和System Integration的界限在逐渐模糊了，这证明系统集成商和最终用户掌握，网络技术的水平在提高，对各种网络或现场总线互联的接口卡的需求在扩大，美国Woodhead公司、Prosoft公司等的几十种接口卡产品和多协议网关(Modbus Ethernet TCP/IP←→Profibus)可以满足系统集成的需求。系统集成技术的发展，在OPC(过程控制的对象链接嵌入)、EDDL和FDT(关于互操作性)、IEC61131-3(关于组态)三个标准推动下，目前又向前发展，2003年发布了ISO15745标准，它解决了系统集成的应用需求和接口两个基本问题，该标准全称为：工业自动化系统和系统集成——开放系统应用集成框架，分为4部分：通用参改描述、以ISO11898标准为基础的控制系统的参改描述、以IEC61158标准为基础的控制系统的参改描述、以以太网标准为基础的控制系统的参改描述。第一部分提出了开放系统的应用集成框架(AIF，Application Integration Framework)，它定义了一些元素和规则，构成集成模型来表示应用需求，并开发应用互操作专用规范AIP，这个AIP是接口规范的表示形式，并要求开发AIP时，应用UML、XML等来描述和表达。这些对系统集成技术发展起到了里程碑式作用。自动化测控系统的网络往往牵涉到第二、三、四部分，如基金会现场总线FFHI/FF HSE就与第三、四部分相关，所以它是异构系统的组合，而多种异构系统中，监控层都采用了第四部分的以太网标准，交换机为中心的星形结构比较普遍地被采用，而且冗余技术、安全技术、质量服务等都有较大提高。工业以太网实时向已达到5-10ms，这对于流程工业的控制系统(包括安全系统)、离散工业控制系统(除去少数同步要求高的运动控制系统)，均可以满足要求，所以有把握地说：实践已经证明，现场层采用FF HI等现场总线、监控层采用一般工业以太网是成熟的网络技术，将会在今后普遍被采用。

在工业以太网推广过程中，还应把Web浏览等互联网技术在工业上应用搞到位，也就是说要让相关的人们可以放心地浏览现场数据，从而在地域方面使生产方式、公用工程管理方式发生变化，起到促进生产力和改进社会服务的作用。

7、结束语

在参考文献[2]的文章“军用ATE/ATS技术的发展”中提到COTS，在军用信息系统中能把它作为设计原则