总线专题：第七讲 EPA（上）

EPA是用于厂矿自动化的以太网，也是英文Ethernet for Plant Automation的缩写。如果将plant译为工厂的话，那么极容易与Factory Automation（FA）工厂自动化相混淆，因为EPA不仅可用于工厂自动化（离散工业自动化，如汽车生产线）；而且也可用于过程自动化Process Automation(PA如连续生产过程的化工等生产过程)。

EPA是一种全新的基于实时工业以太网的网络。他可将分布在现场的若干个设备、小系统以及控制/监视设备连接起来，使所有设备一起运作，共同完成工业生产过程和操作中的测量和控制。EPA可以用于工业自动化控制环境。

EPA是由浙江大学、浙大中控共同主持，联合中国科学院沈阳自动化研究所、清华大学、大连理工大学与重庆邮电学院共同开发的，并受到了我国政府“863”高科技研究与发展计划的支持。目前由上述六个单位并加上上海工业自动化仪表研究所、北京华控技术有限责任公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所等共同起草制定的《用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范》已经通过了全国工业过程测量与控制标准化技术委员会（TC124）的技术审查，成为我国第一个拥有自主知识产权的现场总线标准。同时，该标准已成功进入IEC标准体系，发布为IEC/PAS62409标准化文件，正式作为第十四类型写入实时以太网国际标准IEC61784-2。这是迄今为止，中国工业自动化领域第一个被国际认可和接受的标准。如果一切顺利的话，到2007年底经过IEC投票表决，将可能正式成为IEC61158现场总线国际标准的类型之一。至于以太网能用于实时控制领域的措施与原理见第六讲PROFINET。

1.EPA的通信模型

（1）EPA通信模型与ISO/OS1模型的比较见表1。从表1中可看出EPA在应用层之上，设置了用户层。该用户层直接面向用户，用户根据自己的控制逻辑需要，利用EPA组态软件组成不同功能块的应用过程（FBAP）以完成各种控制策略。也可根据自己的需要组态各种非实时性应用程序的服务。

表1中HTTP为超文本传输协议，FTP为文件传输协议，DHCP为动态主机组态协议，SNTP为简单网络时间协议，而SNMP则为简单网络管理协议。TCP为传输控制协议，UDP为用户数据报文协议，而IP则为互联网协议。这些都是IT领域中行之有效的协议。IEEE802.3则为美国电气与电子工程师协会的一套用于以太网的标准。

（2）EPA的通信模型

EPA的通信模型见图1。图中的ARP为以太网地址解析协议，ICMP为Internet控制信息协议，而IGMP则为Internet组管理协议。

从图1中可以看出EPA在网络层和数据链络层的MAC（介质访问控制）层之间定义了一个EPA通信调度接口，以完成实时信息和非实时信息的传输调度。应用层定义了EPA应用层协议和服务、EPA套接字映射接口以及EPA管理功能块及其服务，同时还支持IT领域现有的协议如HTTP等。另外增加的用户层，采用基于IEC61499和IEC61804定义的功能块及其应用进程。

所谓应用进程AP（Application Process）是指现场总线内部实现一组相关功能的集合，是驻留在现场总线设备内部的分布式应用，是现场总线活动的基本组成部分，现场总线活动中AP是基本对象；可以把几个AP组合起来，形成复合对象；还可把几个复合对象组合起来形成复合列表对象。一台现场总线设备中AP的数量与其功能及执行情况有关，可以通过软件向现场总线设备下载AP，也可将AP固化在现场总线设备的专用集成电路（ASIC）内。而位于应用层的功能块应用进程（FBAP）是由功能块所构成的应用集合，用来构成自动控制回路以完成自动化系统所规定的任务。

其次对图1中套接字映射作一说明，按照定义，套接字（Socket）是指协议访问点的接口抽象，一个Socket在网络设备中就作为一个通信端点；而映射（Mapping）的定义则是与其他集合中的成员对应的，具有特定特征或属性的集合。

2. EPA的通信模式

EPA支持三种通信模式

（1）客户/服务器（Client/Server）

客户/服务器用于EPA网络上二个设备之间由用户发起的、一对一的、排队式的非周期通信。排队意味着消息的发送与接收是按优先级所安排的顺序进行，先前的消息不会被覆盖。

客户/服务器通信模式常用于设置参数或实现某些操作，如改变给定值、对调节器参数的访问和调整、对报警的确认、数据的上载和下载等。

（2）报告分发型（Report Dietribution）

报告分发型通信模式是一种排队式、非周期通信。也是一种由用户发起的一对多的通信。他区别于客户/服务器的最大特点是采用一对多通信。一个报告者对应于多个设备组成的一组收听者。收听者的地址预先由组态决定。

这种报告分发型通信模式用于广