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摘 要：本文總结了基于网关技术和基于OPC技术的多种现场总线之间的集成方案，给出了采用两种方案实现多现场总线网络集成的结构框图，针对这两种多现场总线集成方案的优缺点，提出了两种方案综合的改进方案，给出了系统集成的结构框图。
关键词：多现场总线集成，网关技术，OPC技术，改进
1.引言
随着自动化控制系统的发展，管理的工业设备具有数量多、维护繁杂、故障损失大等特点，迫切需要对设备进行有效的管理，达到安全生产、降低设备故障率和提高设备利用效率的目的。由于现场总线系统具有开放式结构、较强的抗干扰能力、控制功能彻底分散、安全可靠等优点，因此采用数字化的现场总线技术，可以实现双向、多变量数字通信，最终达到远程调试与维修、在线标定及现场设备的综合管理。
一个复杂的控制系统一般采用几种不同的现场总线，那么多种现场总线集成技术采用网关集成技术和OPC技术。
2.基于网关技术的集成方案研究
网关技术主要完成不同现场总线的协议转换工作，解决不同介质访问机制、不同传输率、不同帧格式和不同总线拓扑结构等诸多问题。协议转换主要包括一对一和多对一两种转换方式。
一对一转换是在任意两种协议间进行转换，两种不同现场总线间的集成。如图1（a）所示，采用这种方式特点是实时性好，应用灵活，适用范围广泛，但现场总线协议种类增加时集成需要网关量比较大。
多对一两种转换是选择一种总线协议作为公共转换协议，其他总线协议向该公共转换协议转换。公共转换协议通常选以太网（TCP/IP）协议，网关完成某种现场总线协议到TCP/IP协议的转换，实现多总线集成，如图1（b）所示。
2.基于OPC技术的集成方案的研究
OPC （OLE of Process Control，OPC）技术主要解决现场总线的“数据传递和信息共享”问题。设备管理系统主要是基于OPC技术，完成现场设备数据的实时采集，进一步实现设备的动态维护维修管理，解决了传统设备管理系统存在的问题。OPC技术己成为多种现场总线间集成的实际的标准，它包括OPC数据访问 （OPC Data Access，OPC DA）、OPC历史数据访问（OPC Historical Data Access，OPC HDA）和OPC报警和事件访问（ OPC Alam and Event Access，OPC AE）等接口标准。
如图2所示，OPC DA服务器屏蔽了各种现场总线协议的差异，给应用程序提供统一访问接口，应用程序可以方便地同挂接在不同总线上的设备进行数据互换与共享。
图2中，应用程序A、B可以直接访问挂接在两种总线网段上的四个设备，但设备1、2和设备3、4之间不能直接进入信息交流，还得由应用程序实现，即不同现场总线上的设备间不能直接实现数据共享。另外，OPC DA返回给用户程序的数据类型不能是结构类型数据，存在结构类型数据访问问题。
3.集成方案的改进
针对基于OPC技术和基于网关技术的集成方案的问题，采用以太网和新的OPC技术，设计了一种新的多现场总线的集成方案，如图3所示。
该方案采用新的数据交换规范OPC DX（OPC Data eXehnage）代替OPC DA规范，解决了后者只能进行垂直访问和对结构数据不能进行访问的问题，OPC DX规范和TCP/IP协议相结合，实现不同现场总线上的设备的横向数据交换，而且实现了对结构数据的访问。
该方案还采用了工业以太网技术，即其他总线都向以太网协议进行转换的集成思路。近几年来，ControlNet/DeviceNet、FF、PorfiBus和LonWorks现场总线协议推出了相应的EtherNet/IP、HSE、PROFInet和i.LON1000工业以太网标准。所以，现场总线若支持工业以太网协议，就可以直接连到以太网上，对于不支持工业以太网协议的总线协议可以由网关，实现多种总线的集成。
参考文献：
[1]郭福社，贺大柱，段峻.现场总线的发展与标准现状[J].现代电子技术，2004，27（18）：31-32.
[2]杨瑾.OPC在现场总线控制系统中的应用研究：[D].武汉：武汉理工大学，2006：l-2.
[3]陈建树.工业自动化设备管理系统的研究与设计[D].浙江：浙江大学， 2008.6，19-56.
[4]郭磊.倪冬.OPC技术在多现场总线控制系统中的应用《仪表技术与传感器》， 2008（8）：15-17
关键词：多现场总线集成，网关技术，OPC技术，改进
1.引言
随着自动化控制系统的发展，管理的工业设备具有数量多、维护繁杂、故障损失大等特点，迫切需要对设备进行有效的管理，达到安全生产、降低设备故障率和提高设备利用效率的目的。由于现场总线系统具有开放式结构、较强的抗干扰能力、控制功能彻底分散、安全可靠等优点，因此采用数字化的现场总线技术，可以实现双向、多变量数字通信，最终达到远程调试与维修、在线标定及现场设备的综合管理。
一个复杂的控制系统一般采用几种不同的现场总线，那么多种现场总线集成技术采用网关集成技术和OPC技术。
2.基于网关技术的集成方案研究
网关技术主要完成不同现场总线的协议转换工作，解决不同介质访问机制、不同传输率、不同帧格式和不同总线拓扑结构等诸多问题。协议转换主要包括一对一和多对一两种转换方式。
一对一转换是在任意两种协议间进行转换，两种不同现场总线间的集成。如图1（a）所示，采用这种方式特点是实时性好，应用灵活，适用范围广泛，但现场总线协议种类增加时集成需要网关量比较大。
多对一两种转换是选择一种总线协议作为公共转换协议，其他总线协议向该公共转换协议转换。公共转换协议通常选以太网（TCP/IP）协议，网关完成某种现场总线协议到TCP/IP协议的转换，实现多总线集成，如图1（b）所示。
2.基于OPC技术的集成方案的研究
OPC （OLE of Process Control，OPC）技术主要解决现场总线的“数据传递和信息共享”问题。设备管理系统主要是基于OPC技术，完成现场设备数据的实时采集，进一步实现设备的动态维护维修管理，解决了传统设备管理系统存在的问题。OPC技术己成为多种现场总线间集成的实际的标准，它包括OPC数据访问 （OPC Data Access，OPC DA）、OPC历史数据访问（OPC Historical Data Access，OPC HDA）和OPC报警和事件访问（ OPC Alam and Event Access，OPC AE）等接口标准。
如图2所示，OPC DA服务器屏蔽了各种现场总线协议的差异，给应用程序提供统一访问接口，应用程序可以方便地同挂接在不同总线上的设备进行数据互换与共享。
图2中，应用程序A、B可以直接访问挂接在两种总线网段上的四个设备，但设备1、2和设备3、4之间不能直接进入信息交流，还得由应用程序实现，即不同现场总线上的设备间不能直接实现数据共享。另外，OPC DA返回给用户程序的数据类型不能是结构类型数据，存在结构类型数据访问问题。
3.集成方案的改进
针对基于OPC技术和基于网关技术的集成方案的问题，采用以太网和新的OPC技术，设计了一种新的多现场总线的集成方案，如图3所示。
该方案采用新的数据交换规范OPC DX（OPC Data eXehnage）代替OPC DA规范，解决了后者只能进行垂直访问和对结构数据不能进行访问的问题，OPC DX规范和TCP/IP协议相结合，实现不同现场总线上的设备的横向数据交换，而且实现了对结构数据的访问。
该方案还采用了工业以太网技术，即其他总线都向以太网协议进行转换的集成思路。近几年来，ControlNet/DeviceNet、FF、PorfiBus和LonWorks现场总线协议推出了相应的EtherNet/IP、HSE、PROFInet和i.LON1000工业以太网标准。所以，现场总线若支持工业以太网协议，就可以直接连到以太网上，对于不支持工业以太网协议的总线协议可以由网关，实现多种总线的集成。
参考文献：
[1]郭福社，贺大柱，段峻.现场总线的发展与标准现状[J].现代电子技术，2004，27（18）：31-32.
[2]杨瑾.OPC在现场总线控制系统中的应用研究：[D].武汉：武汉理工大学，2006：l-2.
[3]陈建树.工业自动化设备管理系统的研究与设计[D].浙江：浙江大学， 2008.6，19-56.
[4]郭磊.倪冬.OPC技术在多现场总线控制系统中的应用《仪表技术与传感器》， 2008（8）：15-17