1485C-P1CG150

一、 CIP通用工业协议已经形成：

CIP（Common Industrial Protocol）是由ODVA和CI共同推出。ODVA（Open DeviceNet Vendor Association）为开放型DeviceNet供货商协会，CI（ControlNet International）为Control Net国际组织，均由罗克韦尔自动化公司牵头，它是工厂自动化有代表性的组织，它在DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP三层结构的网络基础上，采用CIP协议，使三者具有统一的应用层、应用对象和设备描述，做到不同厂商设备之间通信，实现互操作。目前CIP设备描述主要针对如下几个行业，即半导体设备、气动阀、交流驱动设备、位置控制器、其它设备描述等。此前，罗克韦尔还研制出ProcessLogix主控系统，它通过了现场总基金会的HIST互操作性测试，所以也可和过程控制行业兼容。这样通过应用行规，使设备相关的数据如数据类型、参数语义、应用功能等能互相理解，从而实现互操作，这种互相理解能力，就称为互操作性。

联系人：吴巧燕

电话：0592-5085207

手机：18030132585

QQ：2851195467

设备描述提供基本构件（Construct）来构建设备描述文件。通过这也帮助我们理解上一节信息融合技术的一斑。这些构件有：变量、数组（阵列）、条目数组、记录、块、数集、变量表、程序、域、响应代码、方法、单元关系、刷新关系、整体写入关系、菜单、编辑显示等。设备描述的源文件由设备描述的信息开始，然后说明块或块参数的属性及其它构件的属性，共同构成一个整体。设备描述的源文件经编译后形成目标文件，而后把此目标文件看成设备的驱动程序即可。

关于实现互操作性设备描述语言有DDL、增强的EDDL（或称电子设备描述语言）、FDT（现场设备工具）等语言及Lonworks技术的网络变量等，而这些又与管控一体化中设备管理技术有着密切的关系。

CIP又开发了CIPSafety和CIPSync等规范，即在CIPNetworks工业网络架构下，可以实现CIPSafety的紧急跳闸保护功能及CIPSync的顺序事件记录、分布式运动控制、定时输出、同步执行及时间戳的数据录入等对实时性要求高的功能。

ODVAChina组织由上海电器科学研究所牵头，行业活动也很活跃。FIA展览会上，它与FF的联合展台相邻，也由多家国内外厂商组成ODVA联合展台，真是相映成趣，传为佳话。这也证明以离散控制为主的“电控行业”与以过程控制为主的“仪控行业”在中国的活动，都成为舞台的一部分了。

二、 执行仪表、运动控制及主流伺服系统正成为热点：

在过程控制领域，执行仪表是以电-气阀门定位器+气动薄膜调节阀为主，其它有气缸或调节阀、电动执行机构、液动执行机构（电-液调节阀）、电动调节阀等。总之，是在以管理道化为主的工艺装备中，以改变阀门的开度为目的直行程和角行程的执行仪表为主流设备。近年来，以满开/满关为主要形式的电磁阀、阀组等也在大量使用。但是离散控制领域的执行部件就形式多样了，特别是以旋转设备——电机为主的控制，已经得到很大发展。两个领域的执行部件共性是速度反馈和位置反馈的控制技术。

变频器、软启动器等已得到普及，在节能等方面已取得成效，本文不准备进一步阐述了。在上世纪中叶，伺服机构、直流闭环调整系统、交流闭环调速系统、步进电机开环系统已经问世，从90年代以来，运动控制名词悄然流行，它是相对于电力拖动及电机传动控制而言的一个分支。运动控制是指通过对电机等机电机构的控制，使机电机构产生期望的运动，运动控制为转速、位置、力矩三个参数的组合控制，终保证运动参数和运动轨迹为予定值。它涵盖于运载工具、数控机床（CNC）、机械加工生产线、包装设备、纺织、印染设备、机器人及多种机电一体化设备和民用设施，所以受到重视。

近交流伺服系统的性能/价格比已具有竞争力，特别是全数字式交流永磁伺服电机，DSP嵌入式芯片技术的发展，受到青睐，所以前景看好。本文要着重说的，乃是作为主流伺服系统在运动控制中要求实时性很高，如实时响应时间要求小于1ms、同步传送和抖动小于1ms，在要求更高的地方，可能为纳秒（ns）级。分布式交流伺服控制系统已经走向市场、罗克韦尔的SERCOS、伦茨的SystemBus及的Profibus、Interbus、DevuceNet等均可以完成分布式交流伺服控制，其上层通信仍采用CIP协议及CIPSync规范，才能获得的实时性和可互操作性。

IEEE1588为用于测量和控制网络的分布时钟定义了一个时间同步协议（Preci Sion Time Protocol，PT），它为在以太网上实现时间同步提供了工作原理。CIPSync实现了网络中不同设备的（+100ns）时间同步以及分布式运动控制，即包括多个伺服控制器的协同、伺服控制器及多伺服驱动器的协同。它借助CIPSync/IEEE1588对于网络上的各伺服驱动器的时钟，结合带时间标记位置信号进行伺服同步，它考虑使用基于以及网的网络技术，并且是适合于精度在微秒范围内的复杂系统的同步。

CIPSync以外，还有SynqNet运动控制网络，由Motion Engineering公司开发，支持集中控制，支持它的伺服电机厂商较多，具有自愈容错、捕获技术、易于使用等优点，所以分布式和集中式交流伺服控制系统技术应该互相结合。

我国为制造大国，所以对交流伺服系统技术很重视，和利时（四通电机）、时光科技等公司都集中了很强的技术力量，开发了一批新产品。FIA和FA/PA展览会上，国产PLC产品很多，如凯迪恩公司的KDN-K3等小型PLC产品很有特色，但国产PLC在交流伺服控制器模块的开发方面还需努力，争取迎头赶上水平。在本节末尾，以交流变频、同步伺服与异步伺服的性能比较表（表1）结束，仅供参考。

交流变频 交流同步伺服 交流异步伺服

速度控制 范围小精度低 范围大精度高 范围大精度高

位置控制 无

转矩控制 转矩提升 转矩可控制 转矩可控制

零速力矩锁定 无 有 有

过载能力 较小 大 大

电机结构 简单 较复杂 简单

电机功率范围 大 小 大

电机价格 低 高 低

电机转动惯量 大 中、小 大

控制器与电机 电流匹配即可 对应配套 电流匹配即可

编码器 非必配 必配 必配

表1 交流变频、同步伺服、异步伺服性能比较表（根据时光科技资料）

三、 工业以太网技术发展进入新阶段

上文中基金会现场总线的FFHSE、CIP或EtherNet/IP均为现在俗称的工业以太网，还有这次FA/PA展会上西门子等公司的PROFINET，三种均通过IEC61158及IEC61784标准，又2004年1月IEC/C65C/JWG10-13等4个工作组通过6种以太网技术工作IEC的PAS公共可用规范文件，它们是：中国的EPA、德国Beckhoff公司的EtherCAT、IAONA的EPL（EtherNet PowerLink）、日本横河的V-net、日本东芝的TCnet、法国施耐德的ModbusTCP(RTPS)。当然除这9种以外，采用EtherNet/TCP(UDP)/IP的工业以太网还很多。EPA（EtherNet for Plant Automation）它采用了分段化结构和确定性通信调度控制策略，解决了通信确定性、互操作性、开放性等问题，可直接应用于变送器、执行机构、远程I/O、现场控制器等现场设备间通信，即做到“E网到底”，目前正处于产业化阶段。

鉴于上节已就运动控制要求系统实时性高，而阐述了CIPSync或Ethernet/IP采用IEEE1588时间同步协议，达到实时性为微秒级，因这是要增加一个“加速”的芯片等等……，所以本文不准备进一步对提高工业以太网实时性的方案赘述了。我只是想对面大量广的实时性要求不那么高的一般工业以太网进行一番梳理。我们知道，一般以太网以其应用广、成本低、软硬件资源丰富，可持续发展潜力大、易于和Internet相连等优点（注意把握住这些优点），而由商业扩展到工业领域，形成工业以太网后，对其环境适应性、可靠性、性、安装方便等方面进行了强化，已能满足许多低成本自动化场合的数据采集系统、管控一体化系统的需要。这些年来，又随着100M、1000M高速以太网、交换式以太网、环网冗余等技术的普及，通信的确定性、性、实时性有了很大提高，加上全双工通信、虚拟局域网、质量服务等技术的应用，一般工业以太网实时响应时间已达到5—10ms，这对于流程工业的系统及离散工业的一般工厂自动化系统及全厂管控一体化系统可以满足要求，所以应在国内花大力气使之形成一支设备生产成套、工程设计施工安装的产业化队伍，相应的工业标准也要跟上去。让一般工业以太网在实际应用中产生效益，从而推动工业以太网技术发展。

选择以太网，还把wet技术等互联网技术在工业上应用搞到位，也就是说，要让相关的人们放心的去浏览现场数据，从而在地域方面使生产方式发生变化，生产力发展。

四、 系统集成、电控仪控一体化、管控一体化任重道远：

系统集成一词的流行始于80年代末、90年代初，Integrated System和System Integration，在系统解决方案（Solution）流行的今天，已经逐渐界限不清了。PLC可编程控制器和人机界面HMI之间，在硬件接口的基础上，采用DDE动态数据交换发展到OPC（过程控制的对象链接嵌入），是一大进步，近来将与EDDL结合，解决互操作性问题。又IEC61131-3在组态方面对系统集成也影响很大。随着多种现场总线及工业以太网的出现，又使通信接口产品丰富起来，现在不只是一个产品上有多种接口，而且各种互联的接口卡产品也很多，这两个展会上均有多家接口产品，如美国Woodhead公司、Prosoft公司的产品就有几十种，可以满足系统集成的需要。

系统集成技术的发展，现在已经进入标准化阶段。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：通用参考描述、以ISO11898标准为基础的控制系统的参考描述、以IEC61158标准为基础的控制系统参考描述、以以太网标准为基础的控制系统的参考描述。第一部分提出了开放系统的应用集成框架（Application Integration Framework，AIF），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等来拱和表达。这些，对系统集成技术发展起到了里程碑式作用。

系统集成面临的应用需求中，电控、仪控一体化及管控一体化是的问题，而各个用户企业对这两大主题是既有共性又有个性的需求。电控仪控一体问题通过上面几节已经有了解。管控一体化的三层结构，这是共性，其中MES层是热点，MESA（Manufacturing Enterprise Solution Association）对MES作如下定义：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。我们以前比较我的注意MES本身，现在，逐渐理解到应该对系统集成的深度给予关注。由于国内在管控一体化项目中满意度高者较少，所以形成了旷日持久的局面。一线的应用实践与计算机专业人员的完善化应该同样受到重视。

系统集成、电仪一体化、管控一体化是技术问题，也是艺术，要在务实和广义的人机界面友好、人机亲和力两方面同时努力，才能使管控一体化的重任完成。

五、 结束语

我国人口众多，经济总量大，加之近年发展速度快，如2004年钢产量已达2.7亿吨，今年将达到3.2亿吨；炼油能力已达1.4亿吨/年，2010年将提升至2.2亿吨/年；乙烯将由2003年的500万吨/年，升至900万吨/年；发电装机容量2004年底达4.4亿KW，2005年底将达5亿KW。这些还相伴有与衣食住行有关的汽车制造业、造船业、飞机制造业、建筑业、医药食品服装制造业的快速发展，这样将使我国自动化和机电一体化行业形成一个很好的舞台，让全都刮目相看，纷纷在这个舞台上竞争风流，当然大的受益者将是我们，让我们珍惜这个大好机会吧！

Danfoss 018F6701 

Danfoss 17520401 

Danfoss VLT5000

Danfoss VLT6000

DANFOSS 201-022-T4-CV1 

Danfoss 131H1599 

Danfoss 175Z4371 

Danfoss 175Z0119 

Danfoss 131H1597

Danfoss MCD3045-T5-B21-?CV4 

Danfoss MCD3022-T5-B21-?CV4 

Danfoss VLT3003 

Danfoss 56-HL4VF 

Danfoss 013G5012 

Danfoss DMS330 

Danfoss VLT102

Danfoss VLT3006

Danfoss VLT102 

Danfoss VLT6000HVAC 

Danfoss 032F1299 

Danfoss VLT6000HVAC

Danfoss VLT6002HT4C54ST?R3DLF10A00C1 

Danfoss 032F3103 

Danfoss 176H9080 

Danfoss 003H6903

Danfoss 032U1246 

Danfoss 003H6621 

Danfoss PMLX40 

Danfoss FF-160-G3

Sauer-Danfoss 151B3100 

Danfoss 082G300101 

Danfoss 082H7018

Danfoss 065F603201 

Danfoss 082G1422 

DANFOSS 175N0131

Danfoss RT101L

Danfoss 195H6525 

DANFOSS VLT3042 

DANFOSS VLT3060 

DANFOSS VLT131G7970 

Danfoss 017-520866 

Danfoss 067B2790 

Danfoss 191G0001

Danfoss 150-0040 

Danfoss 017613G046

Danfoss 230607G182 

Danfoss 082F1041 

DANFOSS MCD3037-T5-B21-?CV4

Danfoss 083F4117

Danfoss MCD3000 

Danfoss 130B1200

Danfoss VLT5002 

DANFOSS VLT2050

DANFOSS FC-102 

DANFOSS VLT6004 

DANFOSS VLT2803 

DANFOSS VLT5006 

DANFOSS 195H6522

Danfoss VLT175Z0825 

DANFOSS VLT5011