進(jìn)入新世紀(jì)，信息化速度在加快，自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)中，不僅在辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，智能大廈自動(dòng)化系統(tǒng)，市政、交通、物流、商業(yè)、銀行等公用工程自動(dòng)化系統(tǒng)方面的網(wǎng)絡(luò)化有很大變化，就連機(jī)械制造為生的離散工業(yè)自動(dòng)化，特別是流程工業(yè)自動(dòng)化方面也向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方面前進(jìn)了可喜的一步。特別是最近陸續(xù)開工建設(shè)或已試車成功的特大型煉化項(xiàng)目，已經(jīng)在其自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)層采用了約1/4的FF（基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線）等現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品，監(jiān)控層基本采用了高速以太網(wǎng)主流網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，逐步做到控制徹底分散、操作顯示及管理高度集中（全廠15個(gè)裝置集中在一個(gè)總控制室操作），系統(tǒng)數(shù)字化程度有了質(zhì)的飛躍，為管理一體化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這是對(duì)傳統(tǒng)的DCS（分布式控制系統(tǒng)）的重大突破。在此“十一五”規(guī)劃開始之年，必要從自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的角度，看一看網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展歷史，溫故而知新。

1、歷史回顧

電報(bào)、電話等出現(xiàn)后，就有了用于信息傳遞的通信網(wǎng)絡(luò)，特別是微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，功能不同或地域不同的計(jì)算機(jī)之間連成網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字通信技術(shù)就由一般單機(jī)（主機(jī)對(duì)終端）、多機(jī)通信擴(kuò)展成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)是一種完成測(cè)量和控制功能的分布式計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，其發(fā)展過(guò)程如下：

（1）上世紀(jì)70年代中期開始出現(xiàn)DCS，這是在并無(wú)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，以大型企業(yè)為主各自完成的。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大約節(jié)點(diǎn)有32～64個(gè)，通信距離約在1km以內(nèi)，主要節(jié)點(diǎn)為控制站和操作站，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以環(huán)形和總線型為主，通信介質(zhì)多為同軸電纜，也有采用雙絞線的，通信速率為1Mb/s以內(nèi)。在控制站、操作站內(nèi)均有“通信卡”等專用網(wǎng)絡(luò)部件。這時(shí)期代表性的產(chǎn)品有TDC2000的DHW（數(shù)據(jù)高速公路）總線和CENTUM的F總線等，均采用“令牌總線”通信協(xié)議。數(shù)據(jù)共享方面已做到按工位號(hào)操作。這時(shí)現(xiàn)場(chǎng)儀表均為模擬儀表，少數(shù)專用設(shè)備有RS-232/RS-422/RS-485等串口，可與之相連接。這期間通信規(guī)程中有IBM等提出的同步數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程（SDLC）、高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程（HDLC）和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)的CCITTX.25等。

（2）在這個(gè)期間，在辦公自動(dòng)化設(shè)備發(fā)展中，1975年美國(guó)施樂（Xerox）公司推出了以太網(wǎng)（Ethernet），以后3COM等多家供應(yīng)商參與，在此基礎(chǔ)上形成的以太網(wǎng)局域網(wǎng)，在突發(fā)性事務(wù)處理的各種通用系統(tǒng)中得到了較大發(fā)展，以太網(wǎng)以載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)方式即CSMA/CD方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

（3）在上述兩方面技術(shù)的基礎(chǔ)上，1980年2月，IEEE電子電氣工程師協(xié)會(huì)建立了一個(gè)委員會(huì)（簡(jiǎn)稱IEEE802委員會(huì)），負(fù)責(zé)制定局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。又1983年IS0國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織通過(guò)了開放系統(tǒng)互連（OSI，open system interconnection）參考模型，即ISO/OSI參考模型，在此基礎(chǔ)上，1985年IEEE802委員會(huì)成立9個(gè)分委員會(huì)（后來(lái)又增加到13個(gè)分委員會(huì)），其中IEEE802.3負(fù)責(zé)CSMA/CD網(wǎng)，IEEE802.4負(fù)責(zé)令牌總線網(wǎng)，802.5負(fù)責(zé)令牌環(huán)網(wǎng)，其他分委員會(huì)分工負(fù)責(zé)各項(xiàng)有關(guān)工作。這些分委員會(huì)的工作，后來(lái)形成了ISO的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)，又統(tǒng)稱為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。

（4）上世紀(jì)80年代中后期，有了上述ISO/OSI參考模型和IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，出現(xiàn)了第2代、第3代DCS系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)為在保證第1代DCS網(wǎng)絡(luò)延續(xù)性（即能互連）的前提下，能實(shí)現(xiàn)多個(gè)裝置DCS互連及全廠各車間互連，向全廠控制網(wǎng)絡(luò)與管理網(wǎng)絡(luò)互連方向發(fā)展，當(dāng)然這期間更新的網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)規(guī)模在擴(kuò)大，采用光纖，通信距離為原來(lái)數(shù)倍，通信速率提高至10Mb/s或更高，涵蓋工位號(hào)是原來(lái)的數(shù)倍，工位字符數(shù)由8位字符增至12個(gè)字符，而且形成了域的概念，但這期間現(xiàn)場(chǎng)儀表仍以模擬儀表或HART標(biāo)準(zhǔn)的儀表為主，只是遠(yuǎn)程I/O的數(shù)據(jù)通信形式的現(xiàn)場(chǎng)儀表在增加，與PLC、分析儀等數(shù)字通信的能力在增強(qiáng)。又不同廠家的DCS的互連已提到日程上來(lái)了，DCS內(nèi)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)互連在逐步實(shí)現(xiàn)，其中TDC3000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最為典型。

（5）PLC可編程控制器在上世紀(jì)80年代已由單獨(dú)控制器連成中小型規(guī)模以上的系統(tǒng)。1990年前后一臺(tái)或多臺(tái)PLC通過(guò)RS-232/RS-485串口與1臺(tái)或多臺(tái)PC機(jī)（操作站，內(nèi)裝HMI人機(jī)界面和組態(tài)軟件或稱SCADA軟件）連成系統(tǒng)。它采用了現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是DDE或OPC數(shù)據(jù)交換軟件技術(shù)及IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)軟件，使PLC系統(tǒng)的開放性、可用性大大提高，成為低成本自動(dòng)化的典范，現(xiàn)已逐步過(guò)渡到21世紀(jì)初的工業(yè)以太網(wǎng)為主的網(wǎng)絡(luò)，而且由羅克韋爾公司牽頭的CIP通用工業(yè)協(xié)議（common industrial protocol）已經(jīng)形成，Device Net/Control Net/Ethernet /IP 3層結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)已為人們接受，PLC由原來(lái)通信功能較差變成走在網(wǎng)絡(luò)化的前列。

（6）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在上世紀(jì)90年代已經(jīng)形成了開發(fā)的熱潮。它適應(yīng)了各行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控方面的需求，形成了多標(biāo)準(zhǔn)并存的局面。FP H1/FFHSE等對(duì)過(guò)程控制更適合些，Profibus、DeviceNet等對(duì)離散控制更適合。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF H1采用ISO/OSI通信模型的1、2、7層及用戶層，它在現(xiàn)場(chǎng)兩線制供電、防爆、防電磁干擾、防雷擊及冗余、現(xiàn)場(chǎng)控制、互操作性、互換性方面均經(jīng)受了實(shí)際工程的較長(zhǎng)期的考驗(yàn)。FF HSE在與PPH1無(wú)縫連接的基礎(chǔ)上，用高速以太網(wǎng)（HSE，high speed Ethernet）完成中央控制室一級(jí)或監(jiān)控層的網(wǎng)絡(luò)COTS（商業(yè)現(xiàn)貨技術(shù)）化的任務(wù)，采用了交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品及傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層的TCP/UDP/IP協(xié)議，保證了系統(tǒng)的開放性和可互操作性。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)場(chǎng)儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是分不開的。目前流程工業(yè)用的變送器等現(xiàn)場(chǎng)儀表生產(chǎn)情況是FF占10%，HART占40%、模擬儀表占50%，所以還要重視現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表與執(zhí)行器的更新?lián)Q代，才能使現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)普及。

（7）在上世紀(jì)90年代之前興起的互聯(lián)網(wǎng)（全球性的廣域網(wǎng)）及移動(dòng)通信、多媒體技術(shù)、個(gè)人計(jì)算機(jī)及操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支持功能的發(fā)展等，對(duì)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)字通信技術(shù)的影響是非常深刻的。由于互聯(lián)網(wǎng)的普及，“網(wǎng)絡(luò)接入業(yè)”的興起，交換機(jī)、集成器、5類雙絞銅纜等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品價(jià)格下降，以太網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇（包括TCP/IP等）的應(yīng)用技術(shù)深入到各種連網(wǎng)設(shè)備中，傳輸方式由基帶向載波、寬帶等方式發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速率由10 Mb/s提升至100 Mb/s、1000 Mb/s等，所以在自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)中興起了“工業(yè)以太網(wǎng)”熱。又由于一部分人強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的確定性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，而在商用以太網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，形成了多種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，但這只是一個(gè)過(guò)程，關(guān)鍵是性價(jià)比能否為用戶認(rèn)可。總之，向著自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)扁平化、直至“e網(wǎng)到底”的方向發(fā)展，這個(gè)趨勢(shì)是明顯的，只是有待時(shí)日而已。