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Delta 自动设备，控制器的尺寸大约是3 x 3 x 3 英寸。

并且这种连接将会继续增加。来自ARC Advisory Group公司的一份报告称，一家从事工业自动化的公司预言工业以太网专题">工业以太网的交货量会从2004年的840，000套增加到2009年的670万套，年增长率为51.4%。

工业以太网专题">工业以太网现在正改变机器部件之间以及机器部件和ERP 系统间的影响。

据Chand称，这种连接之所以如此重要，原因之一是工厂车间数据现在变得太重要了，不能把他们留在车间白白浪费。终端用于要求把到MES和ERP系统，在那里这些数据可用于供应链优化、提高资产利用率、产能计划和、产品跟踪和其他重要商业决策。“终端用户希望从他们购买的设备多数据，他们越来越多地要求提供‘仪表盘’，以使得他们可以挖掘到机器层面的数据，”他称。
在工程学上的意义
制造和操作机械的工程师们也可以从和IT的整合中受益。据Filomena Wardzel所说，公司系统可以让他们容易地机械性能和维护数据，她是Siemens Energy & Automation Inc.的自动化系统业务部经理。
尽管无线射频技术在的生产流程中算不上什么新玩意，但是随着公司把工厂车间和供应链以及物流系统整合起来，这种技术将加流行。
要想了解IT集成会走多远，只要看看目前的状况就行了，现在越来越多的Web服务器被植入到运动和气动部件。比如，Numatics Inc.公司的一种阀组就植入了Web服务器和无线通信设备。为什么一个阀组还需要单Web服务器？Numatics公司的技术开发主管Enrico De Carolis称，这么做的好处是可以在扰乱控制算法或实时生产系统的情况下获得诊断信息。“大家觉得故障诊断是个不错的想法，但是没有人喜欢对系统编程，特别是对实时运行的系统，”他说。
这种阀组的阀门开关次数的数据可以通过互联网。De Carolis相信类似的方法可以用于各种运动系统，这开辟了一条通往新型的预防和预知维护模型的道路。跟OEM对维护功能进行编程的做法不同，维护工作可以让组件提供商或三方来做。
组件和机器的远程维护已经出现多年了，但是在今后几年的争议将是：现在进行远程监控太容易了，那么远程监控还能发展到什么程度。“每个组件都需要具有它自己的Web服务器吗？”Chand怀疑。“我认为这么做有点过头了。”他把机器控制服务看作是组件数据的“集合点”。
甚至连De Carolis也相信现在对于走基于组件的Web服务器这条路是否正确还有待商榷“毫无疑问，我们现在可以让一个阀组给你发e-mail，问题是有人需要他们的阀组发送e-mail吗，”他说。不过他又说具有Web功能的阀组已被证明是Numatics产品中被快速采用的产品之一。
存在软件和方面的障碍
尽管以太网和IT整合可能为工厂车间带来诸多好处，但是目前还存在一些缺点。控制工程师和IT人员插入的电线越来越多，虽然电线都差不多，但是还是有一些差异需要他们应付。“现在一些大公司的控制工程师和IT人员开始共事，但是情况并不总是让人开心，”Carolis称。
在Chand看来，软件是一个需要改变的地方。“我们不能想当然地认为车间里的所有人都习惯Java和Web服务器，”他说，这种不适应感使得从车间迁移数据变得困难起来。Chand称他希望看到有其他简单的方法把数据迁移集成到工程师们使用的编程环境，并且希望看到增加IEC 61131-3标准中的PLC编程方法会有所帮助。“我希望看到IEC 61131-3像发送Java消息那样发送数据和信息，目前没有这样的功能。”他说，尽管他预计在将来可以做到这一点。
据Chand称，另一个有效方法是采用服务导向的架构（SOA）-- 或者由低耦合、可共用和预编程的服务组成的软件。例如，服务组件可以跟踪材料消耗情况，或者收集设备可用时间等数据。“SOA把车间中的数据用IT的方式显示出来，”Chand说。“我们正在仔细研究SOA，相信它很有前途。”他预言在3-5年内SOA将是一种加通用的编程方法，它会把工厂车间和系统紧密联

流行中的无线技术
工程师们将如何利用目前备受关注的工厂中的无线通信？以西门子公司为例，该公司已经开始提供用于部件位置分散的自动化起重机和其他机械的无线系统，同时该公司还为那些确定性无线控制的设备提供无线系统。“控制技术已经有了，”Siemens Energy & Automation Inc.的自动化系统业务部门经理Filomena Wardzel称。“但是对使用无线进行控制兴趣不大。”
她并不指望在短时间内这种情况会有所改观，其他几个重要供应商也持类似观点。“需求大的并不是实时无线控制设备，而是，”Rockwell Automation公司副和技术官Sujeet Chand称。
Chand指出，目前对无线技术是否适用于工厂车间的争论，主要是围绕实际存在的和可能的服务质量问题，但是他发现了一个阻碍采用无线技术的根本的原因：电池寿命。无线技术在那些难以连接线路（包括电线）的设备上备受青睐。“考虑一下成千上万的无线传感器，它们都采用电池作为电源。现在想象一下为所有这些传感器换电池，这将会是怎样的噩梦，”他说。
供应商们已经开始提供自供电和远程供电的无线设备。在一项工作中，Rockwell Automation公司把无线震动传感器放在一个油轮的旋转机械上，利用轮船的运动为传感器供电。因此大型设备上的无线设备的供电问题并不是难以克服的，但是从设计和成本角度来看，供电问题要考虑到。

一种IT友好（IT-friendly）的方法为工程师们利用这些技术铺平了道路，这些技术可以让工程师们他们想要的数据。Wardzel举了无线（见下面的短文）技术和RFID（射频识别）两个例子。“RFID不仅能跟踪离开工厂后的大件产品，还能跟踪车间里的小件物品，”她说。这对那些负责解决生产故障的工程师们来说的确是个好消息。

工厂模拟
工程师们确实喜欢进行计算机模拟。目前他们可以模拟生产线的功能。但是，在未来几年这些模拟不仅越来越普通，而且在产品设计周期中可以反推得远。“工程师们开始越来越多地设计产品的时候就考虑自动化问题，”Siemens 自动化和驱动器工业自动化系统部主管Ralf-Michael Franke称。“他们希望把产品和工厂都优化。”

   所谓抖动，是指同样过程每次完成或响应时间上的偏差，也就是时间度。抖动大小对一些过程控制如运动控制和一些高度闭环控制非常关键。以无轴印刷机为例：设印刷速度为25m/s，也就是说每40mm/μs 。轴间通信如大于40μs抖动，就会有1mm以上的偏差，印刷质量肯定不能满足要求，如图1。

    3．通信周期时间

    控制系统中的程序以周期性循环的方式运行，一个周期内所有输入被刷新，完成计算任务后再被写入输出中，周期时间长短由控制对象决定。高动态传动控制周期往往要达到毫秒级。

    系统联网后，网络数据交换速度应和系统运算周期时间相对应。在位置控制、电子齿轮、多轴联动的高度运动控制中，刷新时间越短越好。时间越短控制度越高，能完成的动态性能也高。多轴联动中，伺服系统如以400μs的周期进行位置控制，各轴间的信息交换当然也是以400μs周期为，以达到轴间的同步。

    （二）实时级别划分

    按照不同过程对实时性要求的不同，可把实时性能划分为四个级别（如图2）。其中实时级别四是工控中对实时性能要求苛刻的，主要是机械传动和运动控制中对实时性的要求。针对这些实时要求对象可选用不同现场总线系统，如果工业以太网专题">工业以太网要成为全工控领域的标准，就须覆盖所有这些对实时性能和通信周期的需求，也就是须满足苛刻的实时要求。

    二、解决以太网实时局限性的传统方法

    目前，有几种解决以太网时间不确定问题的方案，其共同点是：都不改有以太网通信机制，协议也是直接使用TCP/IP，有很多局限性。代表性方式有：

    1．低冲突概率

    如网络中没有太多数据，冲突概率会降低，它随数据通信的增加而呈指数级增长。当网络负载或等于10%时，可设冲突可避免。这种方法局限性：不能充分利用网络带宽，浪费带宽；且不能保证冲突不会发生。

    目前，在上有多个组织从事工业以太网专题">工业以太网的标准化工作，2001年9月，我国科技部发布了基于高速以太网技术的现场总线设备研究项目，其目标是：应用于工业控制现场的高速以太网的关键技术，其中包括解决以太网通信的实时

性、可互操作性、性、抗干扰性和本质等问题，同时研究开发相关高速以太网技术的现场设备、网络化控制系统和系统软件。

一、引言

    工业以太网专题">工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容。产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、性、抗干扰性、本质性等方面能满足工业现场的需要。