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   編者語：近年來，傳統自動化技術與it技術加速了融合的進程，IT技術快速進入工業自動化系統的各個層面，改變了自動化系統長期以來不能與IT技術同步增長的局面。基于Internet技術的IT包括：Windows, PC, Ethernet, Web Technology, Wireless和Security等技術，其中的每一項技術都推動著工業自動化系統新的發展趨勢。

   最近幾年，傳統自動化技術與it技術加速了融合的進程，IT技術快速進入工業自動化系統的各個層面，改變了自動化系統長期以來不能與IT技術同步增長的局面。菲尼克斯電氣公司順應市場，抓住機遇，不斷創新，推出了IT-Powered Automation (IT動力自動化)系統，從而推動了工業自動化系統的快速發展。基于Internet技術的IT包括：Windows, PC, Ethernet, Web Technology, Wireless和Security等技術，其中的每一項技術都推動著工業自動化系統新的發展趨勢。

　　趨勢1  從集中自動化到分布式自動化：

　　傳統的工業自動化系統都采用具有集中運算能力的中央控制器，按照傳統的軟件技術，軟件程序是面向過程的，編制面向過程的程序十分復雜，需要做大量程序編制的開發工作；與此同時，還要編寫現場設備與控制系統、管理層的通信程序。

　　微軟公司的Windows平臺提供了COM/DCOM技術，為實現分布式自動化提供了技術基礎。COM提供了一種軟件架構，它是可復用的二進制軟件組件，它們之間可以相互通信并共享數據。一個完整的應用軟件可以用這些組件適當地組合而成。DCOM可以使COM組件分布在不同的計算機上，并通過網絡相互連接，相互交換數據，就像在本地一樣。這樣一來，系統應該允許程序不一定集中常駐在單個硬件設備中，允許軟件對象模塊分散于不同的硬件設備中，這些對象模塊通過網絡通信方式互相連接，構成一個完整的應用控制程序。這就意味著分布式設備、工具和應用所具備的性能起著與集中式應用一樣的作用，因而系統中的所有對象和數據在任何時間都能被任何設備訪問。分布式自動化的實現如圖1所示。分布式自動化大大提高了系統的開放性、一致性和適用性，使系統具有統一的工程和數據模型，從而大大降低了工程項目從系統設計、系統集成、交付投運、開車運行直至技術維護階段的成本。

　　菲尼克斯電氣公司AUTOMATIONWORX系統采用分布式結構，它利用INTERBUS現場總線和PROFINET工業實時以太網，將分布在現場的若干個設備、小系統以及控制/監視設備連接起來，所有設備一起運作，共同完成工業生產過程和操作中的測量和控制任務。正因為這樣，AUTOMATIONWORX系統完全符合IEC 61499體系結構參考模型，AUTOMATIONWORX系統應用進程分布在一個設備或一組設備，這些設備通過通信網絡(如Interbus、 Profinet、無線局域網、藍牙等)實現互連，分布式應用進程共同完成對過程對象的監控。由此可見，AUTOMATIONWORX系統完全面向應用工程師，它利用標準的、開放的、分布的、可重用的組件塊，通過一種明晰的、易于實現的鏈接關系連接起來，有機地組成不同的系統，以滿足各種不同工程應用的需要。
　　

　　趨勢2  基于PC的自動化

　　早期的PC機產生于辦公自動化，不能適用于惡劣的工作環境，所以工業自動化系統都選用軍品級Motorola處理機，以及使用Motorola芯片的專用工控機，直到現在很多公司PLC控制器仍保留使用M68系列的CPU芯片。隨著技術快速發展，Intel微處理器和PC機性能不斷提高，在工業領域的應用不斷擴大，特別是PC的高效率和對硬件與軟件幾乎是無限制的開放，以PC為基礎的共存標準十分豐富，使得PC在自動化領域的應用將以每年約20%的速度迅猛增長,見圖2所示，2012年PC應用在市場的占有率將達到30%或更多。

　　用于工業現場的PC稱為工業PC，它具有高穩定性和高可靠性，配有專用鍵盤，緊急制動，一般不安裝帶有可移動部件的驅動器，同時使用機罩進行保護。基于PC自動化系統的典型配置是在工業PC中插入一個現場總線通信卡，通過現場總線與現場的各類I/O模塊、控制模塊相連就可以存取現場的所有數據，或通過智能外圍設備處理過程數據，以完成傳統PLC或DCS裝置所能完成的各種數據處理和控制任務。

　　菲尼克斯電氣自動化系統的監控、監視和操作全部采用基于PC的自動化解決方案，可以提供機架型PC、機箱式PC和面板型PC等全系列工業PC產品范圍，可以選擇帶顯示器或不帶顯示器；選擇6寸或19寸觸摸屏；選擇IP20或IP65防護等級；同時可以選擇各種不同性能等級的處理器。基于進行編程，軟件界面采用Windows視窗結構設計直觀、操作簡便，并具有在線編程性能。

　　趨勢3  現場總線升級到工業實時以太網

　　長期以來，由于現場總線爭論不休，互通與互操作問題很難解決，于是現場總線開始轉向以太網。經過近幾年的努力，工業實時以太網技術已經被工業自動化系統廣泛接受。菲尼克斯電氣公司考慮到從現場總線到工業以太網一定要進行平滑過渡，應當保護制造商與用戶在更新換代自動化產品和解決方案時所做的大量投資，決定支持最全面的工業以太網協議PROFINET。

　　PROFINET使用以太網標準通信技術和it技術，如OPC、XML、COM/DCOM、DHCP、SNMP、FTP或HTTP、以及TCP/IP，與RT等技術一起共同實現制造過程最佳化，可直接訪問控制和生產級的所有自動化數據，以提供給生產計劃管理系統。為了滿足不同的應用技術需求，PROFINET提供了兩種方案：集成分布式I/O的PROFINET IO和在分布式自動化中創建模塊化設備系統的PROFINET CBA。PROFINET IO為簡單的現場總線設備提供一種集成模型，該簡單設備相當于通常所說的分散I/O。在工程設計時，組件以熟悉的現場總線環境方式編址，通過設備描述和邏輯上分配控制器，使用指定的PC Worx工程工具實現集成。PROFINETCBA基于組件的體系結構模型，由于其定義了子系統及其設備之間的工程設計和通信，所以它支持將自動化功能分散于各個智能子系統。

　　為了將Interbus現場總線的工作范圍順利地轉到采用工業以太網解決方案，菲尼克斯電氣公司特地使用了很多IT標準，在其基于以太網的解決方案中采用LLDP(數據鏈路層恢復協議)有助于故障的精確定位，并很容易替代具有物理拓撲檢測功能的設備；使用RST(快速生成樹)協議和快速環路檢測能夠重新構建帶有超時短路開關冗余的數據路徑，從而進一步提高了系統的可用性；采用虛擬LAN技術能夠防止未經批準的訪問，同時，處在Web管理范圍內的設備能夠很容易通過標準瀏覽器進行組態。因而，Interbus現場總線能夠不受限制的轉移為工業以太網通信，在PROFINET環境中仍能發揮Interbus的優越性，如高動態性能、本地化診斷、以及無需設置設備系統自動組態功能等。集成后的系統更具有優越性，由于熟悉工藝過程簡化了工程設計，由于Interbus系統具有綜合診斷功能而大大簡化了調試與運行工作。

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　　趨勢4  使用Web技術降低系統成本

　　Web技術建立在客戶機/服務器模型基礎上，它基于HTML超文本標記語言和HTTP超文本傳輸協議，能夠提供面向Internet服務的、一致的用戶界面的信息瀏覽系統。其中Web服務器采用超文本鏈路來鏈接信息頁，這些信息即可放置在同一主機上，也可放置在不同地理位置的主機上；文本鏈路由URL統一資源定位器維持，Web瀏覽器(即客戶端軟件)負責信息顯示與向服務器發送請求。

　　隨著Web技術的日趨成熟，將Web技術用于工業控制已成為一個熱點。通過在工業控制底層的現場設備中運行嵌入式Web服務器，可用標準瀏覽器在Internet的遠端對這些設備進行訪問與控制，通過存儲在現場設備中的網頁，動態地反映現場設備的運行狀態以及執行操作后的反饋信息，從而實現了基于Web的遠程監控、診斷和系統維護。工業控制采用Web技術具有如下優勢：無須研發客戶端軟件，網絡瀏覽器作為通用客戶端的人機界面可運行于各個平臺，而且沒有許可權限制；瀏覽器界面簡單，無需培訓，易懂易用；可通過瀏覽器進行服務器端軟件的下載、升級和更新，現場設備應用軟件的管理和升級十分方便；以及服務器端軟件可以進行自診斷，能實時進行故障報警和故障分析，從而縮短了故障響應和維修時間。

　　AUTOMATIONWORX軟件套裝中Web Visit是基于Web技術軟件，它提供快速簡單的基于Java-Applet基礎的用戶界面，為可編程控制器的可視化提供解決方案。在按照習慣方式編輯顯示頁面以后，Web Visit能夠為控制器的Web服務器自動生產文本,然后這些文本由Web Visit通過FTP加載到控制器。這樣一來，在PC上就可以使用Web瀏覽器直接打開存儲在控制器嵌入式Web服務器中的顯示頁面,在PC上無須增加任何軟件，從而降低了系統成本。

　　趨勢5  無線通信技術成為工業自動化新的增長點

　　工業無線技術為實現工廠內部設備之間和工廠內部設備與外部設備之間的通信提供了無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構。工業無線通信技術具有數據傳輸速率高、區域廣泛、性價比優良、抗干擾性強、以及系統維護成本較低等優點，因而成為繼現場總線之后，工業自動化領域的又一熱點技術，已成為現有有線通信系統發展的重要補充。據推測，工業無線技術的廣泛應用將使工業生產效率提高10%左右，具有強烈的市場需求和廣闊的應用前景。為了適應市場各種應用

　　的不同需求，菲尼克斯公司適時的推出了基于各種無線技術的系列產品。

　　a).可信無線(Trusted Wirless)技術：

　　可信無線技術是一種專用的工業無線技術，專用于對傳輸時間要求不嚴格的遠距離信號傳輸，傳輸距離可達到幾公里，特別適合于遠程和施工困難區域的數據傳輸。

　　b).藍牙(Bluetooth)技術：

　　藍牙技術符合IEEE802.15.1標準協議，設計目的是取代電纜，在設備間實現自組織方式的無線連接。適用于周期性控制數據的快速傳輸以及帶寬要求較低情況下的短距離無線傳輸，特別適合將自動化部件集成到本地現場總線或工業以太網。藍牙工作在2.4GHz頻段，最多可連7臺設備。菲尼克斯藍牙通信傳輸距離可達150米，可用于遠程診斷、遠程監控、遠程編程和報警顯示等。

　　c).無線局域網(WLAN,IEEE802.11)技術：

　　IEEE802.11是一個系列無線局域網標準，為設備間能提供高達54Mbps吞吐量的網絡連接。使用WLAN可以構成具有數百個設備的強有力的無線網絡。適用于要求具備漫游功能的大帶寬結構和遠程網絡應用領域。由于WLAN能很好地集成到工廠網絡，因而用于移動監視操作和數據采集很理想，能夠實現在PROFINET IO系統中監控單元之間以及連接到I/O單元的快速通信。

　　d).無線 HART 技術：

　　為了滿足過程工業自動化的需求，菲尼克斯公司支持無線HART技術。無線HART采用IEEE802.15.4和TSMP(時間同步網絡拓撲)協議，它在把無線功能加入HART通信協議的同時，與現存的HART設備、命令和工具完全兼容，用戶投資得到很好保護。

　　菲尼克斯公司系列化的無線產品能夠提供無線MUX，無線I/O、藍牙接入點、無線以太網接入點和以太網客戶端以太網高速無線接入方式等無線解決方案，以滿足工業自動化領域的各種應用需求。

　　趨勢6 工業網絡信息安全轉向硬件解決方案

　　眾所周知，在辦公應用環境，計算機病毒和蠕蟲往往會導致公司網絡故障，因而辦公網絡的信息安全越來越受到重視，通常采用殺毒軟件和防火墻等軟件方案解決安全問題。在工業應用環境，惡意軟件的入侵，將會造成生產線停頓，導致嚴重后果。因而，工業網絡安全有更高要求，辦公應用的信息安全解決方案已不能滿足這些需要。于是，工業以太網開始采用基于工業防火墻/VPN技術相結合的硬件解決方案。工業防火墻用于保護內部網絡免受外部網絡的干擾，阻止未授權訪問。VPN虛擬專用網絡機制是使用加密的數據通道在公共的網絡上實現的一種閉合的通信結構。

　　根據上述概念，菲尼克斯電氣公司推出了MGUARD系列具有防火墻和路由器功能的硬件安全組件。這些組件的保護方式靈活，安裝簡便，易于升級現有的設備。它可以保護所有的現有網絡，整個生產單元或單獨的自動化組件，無需重新組態現有的站點或改變網絡拓撲結構。從而實現工業網絡的三重安全保護功能。

　　對于工業自動化系統來說，其關鍵技術是工業網絡，核心技術是信息集成。信息集成包括水平集成和垂直集成。水平集成是工廠內部各子系統之間的信息集成。垂直集成是從現場到控制、監控、優化、MES直到ERP和供應鏈數據的信息集成。很顯然，信息集成完全依賴于IT技術。我們完全相信，IT技術將會進一步加強與自動化技術的融合，推動工業自動化更加快速發展。