¿Qué es la EPA?
EPA es la abreviatura de Ethernet Factory Automation. Es una tecnología convencional en el campo de las comunicaciones informáticas comerciales, como Ethernet y TCP/IP, y se utiliza directamente en la comunicación entre dispositivos de campo de control industrial. Sobre esta base, se establece una plataforma de comunicación de red abierta para la comunicación entre dispositivos de campo industriales. Es un nuevo estándar Ethernet abierto en tiempo real para dispositivos de campo industriales. Aplica una gran cantidad de tecnologías de TI maduras a los sistemas de control industrial y establece un nuevo estándar para el trabajo en tiempo real de equipos de campo mediante el uso de estrategias de programación de comunicación deterministas de protocolo Ethernet y UDP/IP eficientes, estables y estándar. Este proyecto cuenta con el apoyo del programa de investigación y desarrollo de alta tecnología “863” del gobierno chino. Con el apoyo del Comité Nacional de Administración de Normalización y el Comité Técnico Nacional de Normalización de Control y Medición de Procesos Industriales, la Universidad de Zhejiang, Zhejiang Kongzhong Technology Co., Ltd., el Instituto de Automatización de Shenyang, la Academia China de Ciencias, la Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Chongqing, La Universidad de Tsinghua, la Universidad Tecnológica de Dalian y el Instituto de Investigación de Instrumentación de Automatización Industrial de Shanghai, el Instituto de Tecnología y Economía Integral de Instrumentación de la Industria Mecánica y Beijing Huakong Technology Co., Ltd. establecieron conjuntamente un grupo de trabajo de redacción de estándares después de más de tres años. Como resultado de una investigación técnica, se propuso una solución de sistema de control de comunicación en tiempo real basada en Ethernet industrial.
La investigación de la EPA sobre la tecnología Ethernet en tiempo real se basa en la serie temática CIMS del programa nacional "863" "Equipos de control de bus de campo basados en tecnología Ethernet de alta velocidad", "Investigación sobre protocolos Ethernet inalámbricos a nivel de campo y desarrollo de equipos" e "Investigación sobre equipos de campo industrial, redes de monitoreo y tecnologías clave basadas en tecnología Bluetooth". Además de la "Investigación y desarrollo del sistema de control de red distribuida basado en la EPA" y el "Sistema de simulación de desarrollo de productos basado en la EPA", han resuelto sucesivamente la comunicación determinista y en tiempo real entre dispositivos de campo industriales, suministro de energía de red, interoperabilidad y seguridad de la red, confiabilidad, antiinterferencia de Ethernet y otras cuestiones técnicas clave, se desarrolló y aplicó con éxito un sistema de control de red distribuido basado en EPA a equipos de producción químicos, farmacéuticos y otros.
Sobre esta base, el grupo de trabajo de redacción de estándares redactó el primer estándar nacional de bus de campo de mi país con derechos de propiedad intelectual independientes, "Especificación de comunicación y arquitectura de la EPA del sistema de control y medición industrial". Al mismo tiempo, esta norma figura como Categoría 14 en la norma internacional IEC 61158 (4ª edición). Está catalogado como el decimocuarto grupo de protocolos de aplicación (Public Profile Family 14, CPF 14) en el estándar internacional IEC 61784-2 que coincide con IEC 61158. Esto marca el primer bus de campo internacional de mi país con derechos de propiedad intelectual independientes. El estándar EPA tiene licencia de IEC. .
En la actualidad, con el desarrollo de las tecnologías de la información como las computadoras, las comunicaciones y las redes, el campo del intercambio de información ha abarcado fábricas, empresas e incluso mercados de todo el mundo. Con el mayor desarrollo de la tecnología de control de automatización, es necesario establecer una plataforma de red de automatización integral desde la capa de equipo de campo industrial hasta la capa de control y la capa de gestión, y establecer un sistema de información empresarial basado en tecnología de red industrial. En la actualidad, la información de datos transmitida entre diferentes niveles de red de las empresas se está volviendo cada vez más compleja, lo que plantea mayores requisitos para la apertura, interconectividad y ancho de banda de las redes industriales.
EPA es una plataforma de red abierta para equipos de campo industrial basada en esto. A través de esta plataforma, no solo los dispositivos de campo industriales (como controladores de campo, transmisores, actuadores, etc.) pueden realizar comunicaciones basadas en Ethernet, sino que la red de dispositivos de campo industriales también puede seguir el ritmo de las principales tecnologías de comunicación. Al mismo tiempo, el sistema de automatización integral de las empresas industriales se puede lograr utilizando la "red E hasta el final" de todos los niveles de redes, desde los dispositivos de campo Ethernet hasta la capa de control y la capa de gestión.
Características técnicas:
1. Comunicación determinista
Ethernet adopta el mecanismo de control de acceso a medios CSMA/CD (Acceso múltiple con detección de operador/detección de conflictos), tiene las características de "incertidumbre" en la comunicación, que se ha convertido en el principal obstáculo para su aplicación en las redes de comunicación de datos industriales.
Aunque la tecnología de conmutación Ethernet, la tecnología de comunicación full-duplex y la tecnología de prioridad especificada IEEE 802.1p y Q evitan conflictos hasta cierto punto, también tienen ciertas limitaciones:
(1) El mecanismo de almacenamiento y reenvío de los conmutadores Ethernet también hace que los retrasos en las comunicaciones sean inciertos. La incertidumbre del retraso en la comunicación proviene principalmente del retraso en la cola.
Independientemente del mecanismo de almacenamiento y reenvío que se utilice, cuando es necesario reenviar paquetes de varios puertos al mismo puerto al mismo tiempo, el conmutador debe poner en cola y almacenar en búfer estos paquetes y reenviarlos en secuencia. Por lo tanto, el tamaño del grupo de búfer del conmutador afectará directamente si los paquetes de un determinado puerto se pueden reenviar correctamente y cuándo.
(2) Problema de "explosión de transmisión" en conmutadores Ethernet. También pueden ocurrir colisiones en mensajes de datos en tiempo real enviados ampliamente a través de transmisiones en redes de comunicaciones de datos industriales.
Además de los requisitos para la comunicación en tiempo real, la comunicación de las redes de comunicación de datos industriales también tiene las siguientes características:
(1) Existe información periódica y no periódica en el mismo tiempo. En condiciones normales de trabajo, hay más información periódica (como información de medición y control de procesos, información de monitoreo, etc.) y menos información no periódica (como alarmas de emergencia, descargas de programas, etc.);
(2) Respuesta de tiempo limitado, generalmente el tiempo de respuesta de la LAN de la computadora de automatización de oficina puede ser de unos pocos segundos, mientras que el tiempo de respuesta de la LAN de control industrial debe ser de 0,01 a 1 segundo.
(3) La dirección del flujo de información tiene una direccionalidad obvia y la comunicación La relación es relativamente segura. En condiciones normales de trabajo, el transmisor solo necesita transmitir la información de medición al controlador, el controlador transmite la información de control al actuador y la información de monitoreo del proceso y del tiempo de emergencia de los instrumentos de campo se transmiten a la estación de operación. generalmente solo necesita transmitir la información de medición al actuador. El programa descargado o los datos de configuración se transmiten al instrumento de campo.
(4) Según el esquema de configuración, la transmisión de información sigue una secuencia de tiempo estricta.
(5) La cantidad de información transmitida es pequeña y la longitud de la información es; relativamente pequeño, generalmente solo unos pocos bits o Unos pocos, una docena o docenas de bytes; el rendimiento de la red es pequeño;
(6) La carga de la red es relativamente estable.
En el sistema EPA, el sitio de control se divide en varias áreas de control según las relaciones de comunicación. Cada área está aislada entre sí a través de un puente EPA, de modo que el tráfico de comunicación entre los dispositivos en el área es limitado. a esa área; dentro del área; las comunicaciones entre diferentes áreas de control son enviadas por el puente de la EPA; dentro de un área de control, cada dispositivo de la EPA envía datos a la red de acuerdo con el principio de tiempo compartido preconfigurado, evitando colisiones y asegurando el determinismo entre la EPA. Dispositivos y comunicación en tiempo real.
2. El fin de la red "E"
EPA es una tecnología de red abierta adecuada para la comunicación entre dispositivos de campo industrial. Utiliza una arquitectura segmentada y una estrategia de control de programación de comunicación determinista para resolver la incertidumbre de la comunicación Ethernet, de modo que la tecnología COTS (comercial lista para usar), que se usa ampliamente en la gestión de empresas industriales y en las redes de monitoreo de procesos, se puede aplicar directamente a los transmisores. y actuadores, comunicación entre dispositivos de campo como E/S remotas y controladores de campo.
La red EPA se puede utilizar para unificar la plataforma de red de comunicaciones basada en la tecnología Ethernet desde la capa inferior del dispositivo de campo hasta la capa superior de control y la capa de gestión en el sistema integral automatizado de fábrica inteligente de empresas industriales, que es la llamada "red E(Ethernet) hasta el final".
El uso de EPA puede lograr la integración perfecta de información vertical y horizontal en fábricas inteligentes de empresas industriales;
A través de los servicios de comunicación de datos en tiempo real proporcionados por la plataforma de comunicación de red de EPA, en Los equipos inteligentes en el sitio de diferentes fabricantes y aplicaciones pueden lograr un intercambio de información transparente y una interoperabilidad.
El uso de la red EPA puede lograr una integración perfecta de la información basada en Ethernet en todas las capas de red de la fábrica inteligente, desde la capa de gestión hasta la capa de control y la capa de dispositivo de campo. Los usuarios de cualquier parte del mundo pueden acceder a cualquier dispositivo de la fábrica inteligente directamente a través de herramientas o software comunes (software no dedicado) con sus propios derechos de acceso.
Utilizando la plataforma de red abierta de la EPA, se puede lograr la integración perfecta de información entre los sistemas de control tradicionales (como DCS, PLC) y el sistema de control de bus de campo FCS basado en la EPA, lo que permite una gran cantidad de dispositivos de campo industriales. La información de control y no control se transmite sin problemas a la capa de ejecución de fabricación y al sistema de gestión empresarial. A través de tecnologías innovadoras como la integración de información, la utilización integral de datos y la tecnología de minería de valor agregado de datos, se logra una gestión eficiente e inteligente de todo el proceso de producción industrial. empresas se logra.
3. Interoperabilidad
A diferencia del estándar tradicional de 4-20 mA, las redes de comunicación de datos industriales no solo necesitan resolver los problemas de interoperabilidad e interconexión de señales, sino que también deben resolver el problema. de interoperabilidad de la información, es decir, reconocimiento mutuo, comprensión mutua e interoperabilidad de la información.
La llamada interoperabilidad de señales significa que el medio de comunicación, el tipo de señal, el tamaño de la señal, la coincidencia de entrada/salida de señal y otros parámetros utilizados por dos dispositivos que necesitan comunicarse entre sí cumplen con el mismo estándar. es decir, el estándar de la capa física.
Sobre esta base, utilizando un protocolo de capa de enlace de datos unificado, se pueden conectar diferentes dispositivos a la misma red para lograr la interconexión.
En la actualidad, casi todos los sistemas de control utilizan los protocolos Ethernet y TCP/IP como redes de comunicación para realizar la interconexión de equipos. Sin embargo, si solo se utilizan los protocolos Ethernet y TCP/IP sin protocolos unificados de alto nivel (como los protocolos de capa de aplicación), diferentes dispositivos no pueden entenderse entre sí e identificar el significado de la información transmitida entre sí, por lo que es imposible implementar sistemas abiertos de interoperabilidad e interoperabilidad de la información.
Con este fin, el estándar de la EPA no solo resuelve el problema de la comunicación en tiempo real, sino que también define los servicios de la capa de aplicación y las especificaciones de protocolo para las aplicaciones de la capa de usuario, incluidos los servicios de administración del sistema, los servicios de descarga de dominio y el acceso variable. servicios y servicios de gestión de eventos esperan. En cuanto a las capas intermedias, como la capa de sesión y la capa de presentación en el modelo de comunicación ISO/OSI, para reducir la carga de procesamiento de comunicación del dispositivo, se pueden omitir y la interfaz con el protocolo TCP/IP se define directamente en el capa de aplicación.
Para admitir la interoperabilidad entre dispositivos EPA de diferentes fabricantes, el estándar EPA utiliza XML (lenguaje de marcado extensible) como lenguaje de descripción de dispositivos EPA y especifica las interfaces de los recursos del dispositivo, los bloques de funciones y sus parámetros. el método. Los usuarios pueden utilizar la tecnología DOM general proporcionada por Microsoft para interpretar archivos de descripción de dispositivos EPA sin necesidad de herramientas especializadas para compilar e interpretar archivos de descripción de dispositivos.
4. Público
Los estándares EPA son totalmente compatibles con IEEE802.3, IEEE 802.1P & q, IEEE802.1D, IEEE802.11, IEEE802.15 y UDP (TCP)/ IP, etc. , utilizando el protocolo UDP para transmitir mensajes del protocolo EPA, reduciendo el tiempo de procesamiento del protocolo y mejorando la naturaleza en tiempo real de la transmisión de mensajes.
Para garantizar la confiabilidad del sistema EPA, el estándar de la EPA también agrega especificaciones de selección de interfaz de medios y pautas de instalación de cables para entornos de aplicaciones de campo industrial.
Los cables de comunicación comerciales (como pares trenzados de categoría 5, cables coaxiales, fibras ópticas, etc.) se pueden usar en sistemas EPA, pero deben cumplir con los requisitos de confiabilidad de los entornos de aplicación de campo industrial, como el uso Pares trenzados blindados Reemplaza al par trenzado no blindado.
La red EPA admite la transmisión paralela de mensajes desde otros protocolos Ethernet/WLAN/Bluetooth (como protocolos FTP, HTTP, SOAP, MODBUS, ProfiNet, Ethernet/IP). De esta manera, todas las tecnologías, recursos y ventajas aplicables en el campo de TI pueden heredarse en el sistema de la EPA.
5. Estrategia de seguridad por capas
Para los problemas de seguridad de la red causados por el uso de Ethernet y otras tecnologías, los estándares de la EPA estipulan que la capa de gestión de la información empresarial, la capa de monitoreo de procesos y los equipos de campo. capa Adopte medidas jerárquicas de gestión de seguridad de red en cada nivel.
Los dispositivos de campo de la EPA utilizan bloques de funciones de gestión de seguridad de red específicos para detectar cualquier mensaje que reciban, como derechos de acceso y contraseñas de acceso, de modo que solo se puedan procesar mensajes legítimos y otros mensajes ilegales se descarten directamente. , evitando así la interferencia de mensajes ilegales.
En la capa de monitoreo de procesos, la red EPA se utiliza para aislar lógicamente diferentes segmentos de microred para evitar que el tráfico de mensajes ilegales interfiera con la comunicación normal en la red EPA y ocupe recursos de ancho de banda de la red.
Para el acceso remoto desde Internet, se utilizan el servidor proxy de la EPA y varias medidas de gestión de seguridad de la red de información disponibles para evitar el acceso remoto ilegal.
6. Despidos
La EPA admite la redundancia de red, la redundancia de enlaces y la redundancia de equipos, y proporciona las correspondientes medidas de detección y recuperación de fallas, como la publicación de información de redundancia de equipos y la gestión del estado de redundancia. , cambio automático de copias de seguridad, etc.
Historial de desarrollo:
En junio de 2005 y febrero de 2005, la EPA fue incluida oficialmente como Categoría 14 en la norma internacional de bus de campo IEC 61158 (cuarta edición). grupo de reglas de aplicación de categorías en la norma internacional IEC 61158.
En febrero de 2005, el protocolo de comunicación en tiempo real Ethernet EPA (Ethernet para automatización de plantas) desarrollado independientemente en mi país pasó con éxito la votación de los comités nacionales de IEC y se convirtió oficialmente en el documento IEC/PAS 62409.
065438-octubre de 2005, se anunciaron los resultados de la selección de las "Diez noticias principales en el campo del control y la automatización industrial en 2004", y "IEC incluyó la EPA y la publicó como estándar internacional PAS". " clasificada entre las diez primeras noticias.
En junio de 2004, 165438+10 meses, el "equipo de control de bus de campo de la EPA basado en tecnología Ethernet de alta velocidad" ganó el Premio a la Innovación de la 6ª Feria Industrial Internacional de Shanghai.
Del 5 de junio a octubre de 2004, Ethernet en tiempo real de la EPA recibió amplia atención en la Sexta Feria Internacional de Logros de Alta Tecnología de China.
En septiembre de 2004, Ethernet en tiempo real de la EPA Zhongkong de la Universidad de Zhejiang sorprendió a MICONEX2004, la 15ª Exposición Internacional de Instrumentos y Medidores.
En mayo de 2004, la Universidad de Zhejiang y la Oficina de Control Central de la Universidad de Zhejiang presidieron la formulación de los "Estándares de la EPA" (borrador para comentarios), que pasaron la revisión del Comité Nacional de Estándares.
En abril de 2003, basándose en los estándares de la EPA, el equipo de investigación desarrolló un prototipo de sistema de verificación de sistema de control de red distribuido basado en la EPA y lo probó con éxito en el taller de carbonización de carbonato de sodio de la planta química Hangzhou Longshan.
065438-En octubre de 2003, el "Estándar de comunicación y estructura del sistema de la EPA para sistemas de control y medición industriales" formulado conjuntamente por la Universidad de Zhejiang y el SUPCON de la Universidad de Zhejiang pasó la revisión de expertos.
065438+En octubre de 2003, se estableció el Grupo de Trabajo de Redacción de Normas Nacionales de la EPA.
Del 5 de junio a octubre de 2002, el proyecto "Sistema de control y tecnología de comunicación de red EPA basado en Ethernet" del Control Central de la Universidad de Zhejiang pasó la evaluación técnica organizada por el Departamento Provincial de Ciencia y Tecnología de Zhejiang.
200110 está dirigido por la Universidad de Zhejiang y lo llevan a cabo conjuntamente la Universidad de Zhejiang, la Universidad de Tsinghua, la Universidad de Tecnología de Dalian, el Instituto de Automatización de Shenyang, la Academia de Ciencias de China, el Instituto de Correos y Telecomunicaciones de Chongqing, TC124 y otros. unidades para llevar a cabo el proyecto clave del tema CIMS del plan nacional "863" "Basado en equipos de control de bus de campo con tecnología Ethernet de alta velocidad" y comenzaron a desarrollar estándares de la EPA.
EPA es la abreviatura de ácido eicosapentaenoico, que es el componente principal del aceite de pescado. El EPA pertenece a la serie ω-3 de ácidos grasos poliinsaturados y es un nutriente importante que el cuerpo humano no puede sintetizar, por lo que se le llama ácido graso esencial. Aunque el ácido linolénico se puede convertir en EPA en el cuerpo humano, la reacción en el cuerpo humano es muy lenta y la cantidad de conversión es muy pequeña. Está lejos de satisfacer la demanda de EPA del cuerpo humano y debe complementarse directamente con los alimentos.
El EPA puede ayudar a reducir los niveles de colesterol y triglicéridos y favorecer el metabolismo de los ácidos grasos saturados en el organismo. Reduciendo así la viscosidad de la sangre, mejorando la circulación sanguínea, mejorando el suministro de oxígeno a los tejidos y eliminando la fatiga. Previene la deposición de grasa en las paredes de los vasos sanguíneos, previene la formación y el desarrollo de aterosclerosis y previene enfermedades cardiovasculares como la trombosis cerebral, la hemorragia cerebral y la hipertensión.