現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的思考

協(xié)議。隨著IT技術(shù)不斷向工業(yè)領(lǐng)域滲透，以太網(wǎng)(Ethernet)作為新的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)讓很多人充滿了期望，但2003年第三版的lEC61158標(biāo)準(zhǔn)的頒布，在新版本中增加了三種基于以太網(wǎng)技術(shù)的新協(xié)議，將總線協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)增加到十一種，同時(shí)還有更多的基于以太網(wǎng)技術(shù)的新協(xié)議正積極努力加入到標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議集內(nèi)。

難在求同存異
分析用戶的需求，我們大致可以將用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)要求和期望分為以下三個(gè)層次：
1) 智能元器件與控制器(站)之間的互連互通，主要目的是替代傳統(tǒng)的I/O電纜。其要求是能傳送傳統(tǒng)的I/O數(shù)據(jù)，并附加傳送一些智能元件特有的告警和故障診斷信息。

2) 在傳送以上實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)，用戶進(jìn)一步的要求是希望通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行集中的工程設(shè)計(jì)組態(tài)、程序動(dòng)態(tài)修改下載以及元器件的遠(yuǎn)程診斷和校準(zhǔn)等。

3) 在互連互通的基礎(chǔ)上，用戶希望能夠在各種情況下“重構(gòu)”系統(tǒng)，如在元器件損壞更換、系統(tǒng)改擴(kuò)建以及系統(tǒng)升級(jí)或部分升級(jí)等情況下，要求能夠無(wú)障礙地接入第三方的元件或新技術(shù)條件下的升級(jí)產(chǎn)品。

從以上用戶的需求上可以看出，用戶是希望通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊的手段實(shí)現(xiàn)各種智能元器件與控制器(站)之間的“互連”、“互通”、“互換”，但并沒(méi)有要求說(shuō)所有這些功的必須在一個(gè)“單一”的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。正如在Internet網(wǎng)絡(luò)上用戶希望實(shí)現(xiàn)電子郵件、文件下載、網(wǎng)絡(luò)瀏覽、網(wǎng)上游戲等服務(wù)，但這并沒(méi)有要求Internet網(wǎng)絡(luò)必須是一個(gè)“單一”的“同構(gòu)”網(wǎng)絡(luò)。 但是從八十年代中期兩大標(biāo)準(zhǔn)化組織ISA和IEC著手進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作一開始，人們就將用戶的需求理解為一個(gè)“單一”的“同構(gòu)”網(wǎng)絡(luò)是這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的最終目標(biāo)。從物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，到應(yīng)用層，再到后來(lái)龐大的用戶層，全部納入同一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的范圍，以至于到最終完成的2003年版的IEC61158技術(shù)文本包括多達(dá)4400多頁(yè)的文件，足見其工作內(nèi)容之廣泛和復(fù)雜。

從通訊協(xié)議的構(gòu)筑模型上看，目前幾乎所有的通訊協(xié)議一般來(lái)說(shuō)都是參照OSI的七層模型，但絕大多數(shù)協(xié)議都是從物理層開始“自底向上”自成一體地構(gòu)筑一個(gè)“垂直一體化”的協(xié)議棧，使得八種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議之間在任何層次上都很難“互連”、“互通”，更談不上“互換”功能。事實(shí)上制定OSI分層模型的目的是讓涵蓋不同技術(shù)元素不同發(fā)展變化速度的通訊實(shí)體分為相互獨(dú)立的層次，以使各層次既能夠相互結(jié)合成為一個(gè)端對(duì)端完整的協(xié)議棧，又能夠相互獨(dú)立發(fā)展而不互相制約。比如在我們最熟悉的Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簇中，因特網(wǎng)之所以能夠如此成功，就是以TCP/IP協(xié)議棧為核心，對(duì)上可以服務(wù)眾多不同的應(yīng)用層協(xié)議(WWW、FTP、電子郵件等)，向下則可在眾多不同的局域網(wǎng)(Ethernet、FDDI等)、廣域網(wǎng)(撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)、X。25等)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。

基于以上分析，從某種意義上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程出現(xiàn)目前困境的原因很大程度上可能是當(dāng)初一開始就將“單一的垂直一體化的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”這一過(guò)于“理想”的期望設(shè)定為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)，結(jié)果不但不能達(dá)到目的，反而適得其反，出現(xiàn)了“群雄紛爭(zhēng)，互不兼容”的局面。