“系统、控制技术的新发展”系列学术第四次活动工业通信网络和自动化系统的应用进展纪要

    会议由中国自动化学会常务理事、仪表与装置专业委员会常务委员、宝钢自动化所原所长任德祥教授级高工与中国自动化学会仪表与装置专业委员会委员、上海华谊集团副总经理李光华教授级高工共同主持。

二、大会报告

    上海工业自动化仪表研究所彭瑜教授级高工首先作了“现场总线应用的发展现状和方向”的报告。重点介绍：工业网络的进展大事记略；现场总线诊断技术的发展；现场总线技术的发展方向。报告介绍：现场总线的应用已日益广泛和普遍，工业网络的发展有较大进展。例如Profibus在2007年4月已突破2000万节点大关；HART加入IEC 61158国际标准，无线HART 7.0规范正式推出；基于1000 MHz以太网的控制器网络CC Link IE在2007年底正式推出，它在美国的应用比FF的HSE还高一个百分点；FF基金会发布《FOUNDARION Fieldbus为卓越操作运行Opx提供自动化基础架构》白皮书，指出现场总线网络仅仅是基金会所提供技术的一部分，而不是全部，为FF现场总线的未来发展提出方向和规划；现场总线共用技术——设备集成技术的大踏步进展，EDDL、FDT、OPC等软集成技术谋求统一架构，以便向最终用户提供独立于系统平台、能将现场仪表以良好的互操作性集成，而且经受实际考验的解决方案；各种现场总线纷纷推出实用的高级物理层诊断工具，FF还推出现场总线诊断行规规范，为现场总线网络的长期健康运行保架护航；现场总线技术在操作运行中日益显现其提高控制品质的优越性。最后，彭教授指出：现场总线技术正循着可持续发展的方向前进，人们一定要跳出仅仅为满足工业通信要求的框框，而需从自动化体系集成架构的视野审视现场总线如何更好地融合于系统整体之中，为管控一体化提供由现场通信、控制平台到与生产调度、管理所需的数据接口，为不同的现场总线设备可以在一个系统中进行数据交互提供手段。

    ABB（中国）有限公司曾硕巍经理作了“通过扩展的自动化实现工厂资产优化”的报告。重点介绍：挑战——问题——机遇；Industrial^IT扩展的自动化系统800xA资产管理及优化概述。报告指出：现代企业需要提高工厂整体的可用性和性能，以满足公司的流程目标和商业目标，成功的关键是应实时检查工厂资产的运行善并持续地关注和解决效率、运行成本和其趋势、当前运行条件及其对资产使用寿命的影响，在不影响安全、设备（性能）、环境及质量的前提下，寻求最优化的维护策略及实施手段。传统的维护策略是：65%的维护是纠错维护（在故障发生后进行维护）；30%的维护是预防维护（根据计划定期进行维护）；5%的维护是预测性维护（根据设备状况进行维护）。而现在新型的维护理念是主动性维护；致力于开发一支包括操作、过程和维护人员在内的具有交叉功能的团队；消除故障根源。工厂内需要维护资产的类型有：过程仪表、安全仪表、过程设备、过程电气、电气设备、IT设备等。从上述可知需要新的解决方案以满足对工厂资产进行实时高效管理及优化的要求。而ABB的Industrial^IT的扩展自动化系统800xA为用户提供一个实时工厂资产管理系统，可供实施合理的资产管理及优化解决方案。其资产监控技术的核心是资产监控器，包括控制回路资产监视器、基本资产监视器、资产监视器开发包，可通过Web远程访问资产状况及报告。扩展的自动化系统800xA可实施流线化的工作流程，可进行先进流程性能评估与资产健康评估。

    南京菲尼克斯电气研发工程中心有限公司杜品圣博士作了“信息控制一体化拓宽和推动了现代制造控制系统的发展”的报告。重点介绍：菲尼克斯电气公司信息控制一体化技术；信息技术与现代制造技术的关系。报告介绍：信息控制一体化的构成包括有线无线通信技术、Web技术、综合控制技术、OPC与Windows等软件技术、网络安全、保密和可靠性技术以及Safety技术等。由著名咨询公司ARC提出的基于信息控制一体化的CMM协同制造模式为制造行业的变革提出了一个行之有效的方法：通过将研发流程、企业管理流程与生产产业链流程有机地结合起来，形成一个协同制造流程，同时将IT技术和工业以太网通信网络作为协同制造系统的信息流控制管理结构，从而使得MRP、ERP、MES的制造管理，PLMD/PLMS产品研发和产品服务生命周期和CRM客户/市场关系管理有机地融合在一个完整的企业与市场信息闭环系统中，使得企业的价值链从单一的制造环节发展，生产与研发在同一个协同平台上，企业的管理链也从上游向下游生产制造控制产业链延伸，一个集CRM、PLM、生产、研发控制和企业管理大成的协同制造管理系统正在形成。

    西门子（中国）有限公司窦连旺博士作了“Profibus PA的冗余技术”的报告。报告重点：Profibus PA的开发动机/目标；冗余概念和优点；经济效益；展望。报告介绍：Profibus PA是为流程工业而开发的，其冗余技术是Profibus最新的技术发展与应用，可避免流程工业中的主要的潜在危险。Profibus PA的冗余技术主要包括高可用性的环型网络冗余；具有自动总线终端，其优点为方便增添新设备，使安装简单、快速；在线更改全部硬件组态而不会导致停工（包括对驱干线的更改）；由于扩展的冗余概念能防止工厂的意外停工等。由Profibus PA强化了诊断功能和对资产管理的支持，还能实现本质安全和总线供电，因此，Profibus PA是当前能迎合未来发展趋势的最先进技术之一。

    德国赫优讯自动化系统有限公司邹玉鞋经理作了“实时工业以太网的诊断与分析”的报告。重点介绍：赫优讯公司和产品；netANALLYZER网络分析仪及其亮点。报告介绍netANALLYZER网络分析仪是先进的网络诊断与分析工具，其工作原理为：数据的抓取，加上时间戳之后，保存至硬盘，转换文件为WinPCAP文件，然后供Wireshark等软件分析。netANALLYZER亮点为：支持SERCOS Ⅲ、EtherCAT、EtherNet/IP、Modbus/TCP、Powerlink的PROFINET等实时以太网协议；集成TAP的PCI接口板卡，使连接方便；4个通信通道，可连接2个以太网端口，双向传输；以太网帧时间戳的分辨率是10 ns；64Kdpm；最大能抓取1GB数据，可很好地分析出网络性能，例如实时以太网的网络延迟和时间抖动等；有丰富的LED诊断信息。

    三菱电机（上海）有限公司陆成海先生作了“基于iQ整合平台的可视化制造”的报告。报告重点：eFactory整合解决方案；iQ整合平台；MELSECNET/G控制器网络。报告介绍：eFactory包含ERP、MES和组成iQ整合平台的FA产品，它是为当前制造趋势量身定做的解决方案，该方案结合来自车间生产现场至企业的生产信息数据层，为企业提供真正可视的自动化控制层。同时在整个革命性的iQ平台架构中，将生产现场上所有控制装置的实际自动控制硬件集成在一起。iQ整合平台包括：首先是整合工程环境的集成软件包，涵盖PLC编程软件、运动控制器编辑软件、GOT屏幕编辑软件；其次是各类优质控制器，拥有顺序控制器、嵌入式工业PC、运动控制器、CNC控制器、机器人控制器和HMI；再次是先进的工业网络，三菱采用基于EtherNET和Gigabit的控制器网络MELSECNET/G，它可进行高速、大容量的数据通信，此外，三菱还研发了CC-Link/LT基于千兆光纤以太网的CC-Link IE以及CC-Link Safety。iQ整合平台，可实现生产现场控制设备的总体集成，能用于各类应用领域，以保持最佳的生产、并降低TCO，iQ平台是一种完整的自动控制解决方案，能满足当前及未来工厂的要求。

    宝钢研究院自动化研究所郭朝晖博士作了“自动化系统中数据的知识发现与应用”的报告。报告要点：现象与原因；解决问题的思路；应用问题。报告介绍：人类对传统工业过程研究很深，因而传统观点往往被认为是正确的，而新结论意味着与传统认识的不同，所以新发现往往被认为是错误的。精度好的模型，适用范围很小；误差小的模型未必是最好的模型，模型的好坏要根据应用的需求来评价。经科学论证的结论才可靠。解决问题的思路，其本质是要创造便于分析问题的数据条件。数据挖掘需系统性考虑：⑴从机理上找到本质的影响因素：本质影响因素往往在更大范围内有效；范围大，寻找关键影响的条件就更好，就易于得到更好的结果；⑵构造便于分析的数据集合：在这个集合中，人们关心的变化主要由待考察的因素变化导致的；⑶研究推断统计的新方法：应从可重复性上入手解决问题，即从分析变化的原因入手；⑷研究模型整合的新方法：过去的做法是唯精度论，而现在既要精度又要合理性，这是一个全新的问题，需深入思考；⑸知进退：最终决定探索效果的是数据，而数据总是不够的；明白“什么不能做”很重要，如果能准确地识别和把握约束，就能集中精力做能做成的事情，这是进入“自由王国”的前提。最后，报告指出，能发挥作用的模型才是有用的，这首先必须对业务流程、信息控制及管理的框架结构进行创新；另外，关键是技术业务流程的创新，构筑信息流程，纳入业务流程，好的流程能克服模型的缺点。

    西门子（中国）有限公司朱诚实先生作了“PROFINET的发展与应用”的报告。报告介绍：PROFINET使用TCP/IT和IT标准，是实时以太网，可无缝集成现有的现场总线系统（如Profibus），其有诸多亮点，如：⑴有网络拓扑结构视图，这有助于系统调试、维护与操作。⑵已有一批PROFINET I/O设备运行无需MMC存储卡，这样可快速、简便地更换I/O设备，而无需使用编程器。⑶设备启动模式分为正常启动（启动时间大于7s）、加速启动（小于2s）。快速启动（小于500ms），可满足不同的应用需求。⑷多种诊断信息获取途径：如设备或控制器上的LED批示灯；Panel或WinCC显示系统的诊断信息内容（通过网页可查看位于CPU内的诊断信息，包括CPU停机原因、模块错误位置等）。故障安全型技术、甚至无线技术可应用于PROFINET实时以太网，PROFINET已很好地应用在烟草行业和汽车行业的冲压车间内。

    西门子（中国）有限公司李佳女士作了“Profisafe的发展与应用“的报告，报告介绍：要保障机器或设备的安全，这取决于其控制装置和防护装置的正确功能，功能性安全是每台机器特性的基本组成部分，但很多设备中存在着有害于人类和机器的潜在危险。西门子一般安全解决方案的认证产品丰富，包括检测产品，如SIMATIC FS光幕、SIMATIC FS激光扫描器、ASI Safe安全模块等；分析产品，如SIRIUS安全开关设备、SIRIUS模块化安全系统、ASI Safe安全检测器、SIMATIC故障安全控制器等；反应产品，如SIRUS保护继电器、SIRUS电机起动器等。西门子的安全集成技术是整体集成自动化（TIA）的一部分，安全集成是从检测、分析到反应的全面安全解决方案，其特点是：可集中和分布式地任意组合标准和安全部件（设备）；使用开放式标准的总线，如Profibus、PROFINET、AS-i；通过同一总线进行标准和安全通信。因此，安全集成能提供经济、灵活、模块化和全面的安全性，使用西门子的智能安全解决方案可提高安全性和生产率。                                      

三、效果与反映

    ⑴“系统、控制技术的新发展”系列学术活动，自2007年至今已举办了四次活动，大家对这具有前沿性、知识性、拓宽视野的技术论坛深感兴趣，许多代表连续参加四次活动后，颇感启发很大，受益匪浅。

⑵通过本次活动，不少代表反映对工业网络的新进展、网络通信的诊断技术等有较深的认识，对ABB、南京菲尼克斯、西门子、赫优讯、三菱的网络通信技术与产品有了进一步的了解，这有利于今后的推广应用。

⑶本次活动还研讨了安全技术、数据挖掘技术等，有些代表感到还不“解渴”，希望今后活动能再深入一步介绍这些技术与实际应用情况。