基于工业以太网的车间数字设备智能控制系统设计

　　针对中国离散制造企业中车间数字设备的应用现状和特点，分析了生产现场数字设备智能集中控制的功能需求，提出了一种开放式、模块化、分布式的智能控制系统的拓扑结构，给出了将工业以太网直接应用于车间数字设备智能控制的设计方案。

　　1 制造企业网络信息集成系统的现状

　　为了应对制造业日益激烈的全球化竞争，离散制造企业必须大力开展企业内部控制网络化建设，加强对生产系统的控制和管理。车间是制造企业网络信息集成系统的基础，承担着如何在现有车间数字设备资源的基础上，利用网络技术实现车间资源的动态重组、集成以及传递各种管理信息和生产控制信息的实时传递，是促进企业信息化、提高企业生产力的重要环节。

　　由于发展速度不同，生产条件不一样，目前车间自动化控制系统的形式主要有基于串口通信的计算机集中控制、分布式控制系统(DistributedControlSystem，DCS)和现场总线(Fieldbus)是目前车间底层设备之间常用的通信网络，为车间底层设备信息及生产过程信息集成提供了通信技术平台。由于不同行业应用派生出不同的总线系统，加之经济利益的冲突，各种不同现场总线标准之间的互不兼容严重束缚了不同厂商设备之间的互连，使得多现场总线应用推广受到限制。传统的控制系统从网络到控制系统底板设计均为主从方式，且不同层次的应用层协议也不同，使得跨越不同层次的访问会有一定的困难。

　　企业范围的远程监控与数据获取(SupervisorControlandDataAcquisition，SCADA)和工厂现场的电子操作员界面也存在着开发软件不统一以及上位和下位数据库不统一的问题。因此，车间底层设备控制已成为企业信息化和工厂自动化发展的瓶颈。针对这种情况，西门子公司采用基于组件技术的PROFINET自动化总线标准，实现分布式现场设备通过PROFINET与工业以太网的透明链接;美国 DigiIntemational公司采用设备服务器技术，实现具有串行端口的工业设备与工业以太网的链接。国内浙江大学、浙大中控、中科院沈阳自动化研究所、清华大学、大连理工大学、重庆邮电学院等单位，在国家863计划支持下，研究了以太网技术应用于工业测量与控制现场设备间通信的关键技术，并起草了 EPA(EthernetforP1antAutomation)国家标准1;上海大学的费敏锐教授等研制了“支持工业以太网与多协议转换技术的新型测控平台”。这些研究主要是针对流程工业。

　　本文主要研究离散型制造企业中车间数字设备间的关联信息，分析其分布式智能集中控制的功能需求，提出利用工业以太网技术，采用统一的网络结构，构建车间数字设备智能集中控制系统。