LPA302P-1 HITACHI

LPA302P-1 HITACHI

现场总线和FCS

在软PLC出现后不久后，一场全新的技术浪潮狠狠的撞了一下工控的腰，这就是现场总线。同时基于现场总线派生出了FCS的理念（全分布式的基于现场总线的控制系统），在当初，我也是FCS的拥护者和开发者，深信在芯片能力价格越来越低的FCS才是未来的控制系统。可在实际的开发和应用过程中，我们发现全分散之后不光成本升高了，维护也变得困难，因为所有的节点都依赖网络，而网络的可靠就变成了一个瓶颈。这么长的网线，有任何一段出现短路或者开路都会有致命的损伤，如果采用冗余的网络和系统，则会导致成本大增。并且分散后的逻辑，会因为一个中间节点的故障导致整个系统的重大错误，当然如果用户对分布式控制理念有很深的理解当然没有太大的问题，但事实上让用户工程师理解这么复杂的拓朴结构和考虑这么复杂的现场结构是越来越强，不现实的。

除非是在未来的神经元网络芯片研发方面有新的发展，可以在某一个逻辑运算节点损坏后自动由另一个逻辑节点替代，同时需要好的基于网络的逻辑编程软件，这个软件可以对于分布式的控制器进行合理的逻辑切分，并且对任一个节点损坏后出现的状况能有合理的处理方式，或是保护或是不理。FCS发展的理想地步是只有传感器和执行器而没有单独的控制器，所有的传感器将自己的参数传给需要的执行器，各个执行器根据网络得到的参数运算并进行控制，同时将自己运算得到的中间值传给其它的执行器。因为有了中间值的问题，所以整个控制网络将变得相当复杂，每个有中间值的点都必需有合理的处理策略，理想的情况下，是当中间逻辑点出现问题后，能由任一个逻辑点进行替代，或者进行合理的保护策略。在可以预见的时间内我们将很到满足所有要求的全新的FCS出现，在通信方面也会变得灵活和可靠，但我们有理由相信FCS不会在五年内真正的成为主流控制系统，但FCS的理念会被传统的PLC吸收并消化。

在经过若干年的研究后，目前很多工程师形成了一个暂时的共识，那就是：根据现场的实际情况选择分布还是集中，很多情况下一种整体分散局部集中的方式是适合的。比方在，很多现场使用S7-400做为主站，用S7-300做为子站，把子站分布在现场，每个子站负责一个具体的任务或者一个工段。这样一方面当网络出现问题时，各个子站可以很好的处理自己的任务，同时每个子站到设备的距离减至了100米以内，使布线和维护变得相对简单了。

现场总线的技术浪潮中有一个很有意思的情况，那就是IEC61158的制定过程，这个过程充分的反应了工控业各大利益集团的冲突，大家为了保护自己的利益在长达15年的时间内竟然未能达成一个真正有意义的协议，后的结果是变成了8种标准并存，后来又扩到了13种（有14种标准，但有一种退出了），标准的范围也从初的涵盖过程、楼宇、电力等退到了只包含过程控制，这次争论的结果是当时的制定委员会的负责人在标准通过的当天宣布辞职，他说：“太多的标准意味着没有标准”。其实我个人认为做一个统一的标准包含所有目前来看不太现实，各个的关注点也不同，像一般过程控制大家可能选PROFIBUS等，楼控可以选LONWORKS，数采和单一设备间通信可以选MODBUS等。但同一内实在应该制定一个统一的标准，我们很多工程师都会常常为了用V80联或者AB的控制系统而伤脑筋。

用FPGA做的，把整个PROFIBUS-DP主站的数据链路层的状态机完整实现了。PROFIBUS可以说是一个很好的块通信协议，对于可靠方面处理是相当完备的，完全是德国人的思维方式，相当严谨，诊断、参数化、配置、诊断、数据交换。PROFIBUS大的优点是状态机与通用处理器之间的多缓存结构，使通信的实时、一致和可靠得到了充分的保护。