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EPA

EPA是Ethernet for Plant Automation的縮寫,它是Ethernet、TCP/IP等商用計算機通信領域的主流技術(shù)直接應用于工業(yè)控制現(xiàn)場設備間的通信,并在此基礎上,建立的應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間通信的開放網(wǎng)絡通信平臺。另外EPA(Eicosapentaenoic acid)也是二十碳五烯酸(人體必需脂肪酸)及(美國)環(huán)境保護局等的英文縮寫。
EPA
計算機術(shù)語
EPA簡介

其是一種全新的適用于工業(yè)現(xiàn)場設備的開放性實時以太網(wǎng)標準,將大量成熟的IT技術(shù)應用于工業(yè)控制系統(tǒng),利用高效、穩(wěn)定、標準的以太網(wǎng)和UDP/IP協(xié)議的確定性通信調(diào)度策略,為適用于現(xiàn)場設備的實時工作建立了一種全新的標準。這一項目得到了中國政府“863”高科技研究與發(fā)展計劃的支持。在國家標準化管理委員、全國工業(yè)過程測量與控制標準化技術(shù)委員會的支持下,由浙江大學、浙江中控技術(shù)有限公司、中國科學院沈陽自動化研究所、重慶郵電大學、清華大學、大連理工大學、上海工業(yè)自動化儀表研究院、機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所、北京華控技術(shù)有限責任公司等單位聯(lián)合成立的標準起草工作組,經(jīng)過3年多的技術(shù)攻關,而提出的基于工業(yè)以太網(wǎng)的實時通信控制系統(tǒng)解決方案。

EPA實時以太網(wǎng)技術(shù)的攻關,以國家“863”計劃CIMS主題系列課題“基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線控制設備”、“現(xiàn)場級無線以太網(wǎng)協(xié)議研究及設備開發(fā)”、“基于'藍牙'技術(shù)的工業(yè)現(xiàn)場設備、監(jiān)控網(wǎng)絡其及關鍵技術(shù)研究”,以及“基于EPA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)研究和開發(fā)”、“基于EPA的產(chǎn)品開發(fā)仿真系統(tǒng)”等滾動課題為依托,先后解決了以太網(wǎng)用于工業(yè)現(xiàn)場設備間通信的確定性和實時性、網(wǎng)絡供電、互可操作、網(wǎng)絡安全、可靠性與抗干擾等關鍵性技術(shù)難題,開發(fā)了基于EPA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng),首先在化工、制藥等生產(chǎn)裝置上獲得成功應用。

在此基礎上,標準起草工作組起草了我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線國家標準《用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范》。同時,該標準被列入現(xiàn)場總線國際標準IEC 61158(第四版)中的第十四類型,并列為與IEC 61158相配套的實時以太網(wǎng)應用行規(guī)國際標準IEC 61784-2中的第十四應用行規(guī)簇(Common Profile Family 14,CPF14),標志著中國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線國際標準―――EPA得到國際電工委員會的正式承認,并全面進入現(xiàn)場總線國際標準化體系。

EPA應運而生

當前,隨著計算機、通信、網(wǎng)絡等信息技術(shù)的發(fā)展,信息交換的領域已經(jīng)覆蓋了工廠、企業(yè)乃至世界各地的市場,而隨著自動化控制技術(shù)的進一步發(fā)展,需要建立包含從工業(yè)現(xiàn)場設備層到控制層、管理層等各個層次的綜合自動化網(wǎng)絡平臺,建立以工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)為基礎的企業(yè)信息化系統(tǒng)。當前,在企業(yè)的不同網(wǎng)絡層次間傳送的數(shù)據(jù)信息已變得越來越復雜,對工業(yè)網(wǎng)絡的開放性、互連性、帶寬等方面提出了更高的要求。

EPA即是建立在此基礎上的工業(yè)現(xiàn)場設備開放網(wǎng)絡平臺,通過該平臺,不僅可以使工業(yè)現(xiàn)場設備(如現(xiàn)場控制器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)等)實現(xiàn)基于以太網(wǎng)的通信,而且可以使工業(yè)現(xiàn)場設備層網(wǎng)絡不游離于主流通信技術(shù)之外,并與主流通信技術(shù)同步發(fā)展,同時,用以太網(wǎng)現(xiàn)場設備層到控制層、管理層等所有層次網(wǎng)絡的“E網(wǎng)到底”,實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)各層次的信息無縫集成,推動工業(yè)企業(yè)的技術(shù)改造和提升、加快信息化改造進程。

EPA技術(shù)特點

一、確定性通信

以太網(wǎng)由于采用CSMA/CD(載波偵聽多路訪問/沖突檢測)介質(zhì)訪問控制機制,因此具有通信“不確定性”的特點,并成為其應用于工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的主要障礙。

雖然以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通信技術(shù)以及IEEE802.1p&q規(guī)定的優(yōu)先級技術(shù)在一定程度上避免了碰撞,但也存在著一定的局限性:

1、以太網(wǎng)交換機的存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制同樣使通信延遲具有不確定性。通信延遲的不確定性主要來自于其排隊延遲。無論采用哪種存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制,當同時來自于多個端口的報文需要向同一個端口轉(zhuǎn)發(fā)時,交換機就必須將這些報文進行排隊緩沖,并依次轉(zhuǎn)發(fā)。因此,交換機的緩沖池大小將直接影響了來自于某一端口的報文能否以及何時被成功轉(zhuǎn)發(fā)。

2、以太網(wǎng)交換機存在的“廣播風爆”問題。工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡中廣泛采用廣播方式發(fā)送的實時數(shù)據(jù)報文,同樣會產(chǎn)生碰撞。

除了通信實時性要求外,工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的通信還具有以下特點:

1、周期與非周期信息同時存在,正常工作狀態(tài)下,周期性信息(如過程測量與控制信息、監(jiān)控信息等)較多,而非周期信息(如突發(fā)事件報警、程序上下載等)較少;

2、有限的時間響應,一般辦公室自動化計算機局部網(wǎng)響應時間可在幾秒范圍內(nèi),而工業(yè)控制局域網(wǎng)的響應時間應在0.01-1秒;

3、信息流向具有明顯的方向性,通信關系比較確定。正常工作情況下,變送器只需將測量信息傳送到控制器,而控制器則將控制信息傳送給執(zhí)行機構(gòu),來自現(xiàn)場儀表的過程監(jiān)控與突發(fā)時間信息則傳向操作站,操作站一般只需將下載的程序或配置數(shù)據(jù)傳送給現(xiàn)場儀表等;

4、根據(jù)組態(tài)方案,信息的傳送遵循嚴格的時序;

5、傳輸?shù)男畔⒘可?信息長度比較小,通常僅為幾位或幾個、十幾、幾十個字節(jié);網(wǎng)絡吞吐量;

6、網(wǎng)絡負荷較為平穩(wěn)。

EPA系統(tǒng)中,根據(jù)通信關系,將控制現(xiàn)場劃分為若干個控制區(qū)域,每個區(qū)域通過一個EPA網(wǎng)橋互相分隔,將本區(qū)域內(nèi)設備間的通信流量限制在本區(qū)域內(nèi);不同控制區(qū)域間的通信由EPA網(wǎng)橋進行轉(zhuǎn)發(fā);在一個控制區(qū)域內(nèi),每個EPA設備按事先組態(tài)的分時發(fā)送原則向網(wǎng)絡上發(fā)送數(shù)據(jù),由此避免了碰撞,保證了EPA設備間通信的確定性和實時性。

二、“E”網(wǎng)到底

EPA是應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間通信的開放網(wǎng)絡技術(shù),采用分段化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和確定性通信調(diào)度控制策略,解決了以太網(wǎng)通信的不確定性問題,使以太網(wǎng)、無線局域

E網(wǎng)到底

網(wǎng)、藍牙等廣泛應用于工業(yè)企業(yè)管理層、過程監(jiān)控層網(wǎng)絡的COTS(Commercial Off-The-Shelf)技術(shù)直接應用于變送器、執(zhí)行機構(gòu)、遠程I/O、現(xiàn)場控制器等現(xiàn)場設備間的通信。

采用EPA網(wǎng)絡,可以實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)綜合自動化智能工廠系統(tǒng)中從底層的現(xiàn)場設備層到上層的控制層、管理層的通信網(wǎng)絡平臺基于以太網(wǎng)技術(shù)的統(tǒng)一,即所謂的“E(Ethernet)網(wǎng)到底”。

采用EPA,可實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)智能工廠中垂直和水平兩個方向的信息無縫集成:

通過EPA網(wǎng)絡通信平臺提供的實時數(shù)據(jù)通信服務,來自不同廠商的現(xiàn)場智能設備和應用程序可以實現(xiàn)信息透明互訪和互可操作。

采用EPA網(wǎng)絡,可以實現(xiàn)智能工廠中從管理層、控制層直至現(xiàn)場設備層等所有網(wǎng)絡層基于以太網(wǎng)的信息無縫集成,用戶可以在世界的任何地方通過其訪問權(quán)限,直接通過常用的工具或軟件(而不是專用軟件)訪問智能工廠中的任何一個設備。

利用EPA開放網(wǎng)絡平臺,可以實現(xiàn)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)(如DCS、PLC)與基于EPA的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS之間的信息無縫集成,使得工業(yè)現(xiàn)場設備中的大量控制和非控制信息能夠無縫地傳遞到制造執(zhí)行層和企業(yè)管理層系統(tǒng),通過信息集成創(chuàng)新技術(shù)、數(shù)據(jù)綜合利用技術(shù)、數(shù)據(jù)增值挖掘技術(shù)等,對工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)全過程實現(xiàn)高效智能化管理。

三、互操作性

與傳統(tǒng)的4-20mA標準不同,工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡不僅要解決信號的互通和互連,更需要解決信息的互通問題,即信息的互相識別、互相理解和互可操作。

所謂信號的互通,即兩個需要互相通信的設備所采用的通信介質(zhì)、信號類型、信號大小、信號的輸入/輸出匹配等幾方面的參數(shù)符合同一標準,即物理層標準。在此基礎上,采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,不同的設備就能連接在同一網(wǎng)絡上實現(xiàn)互連。

如今,幾乎所有的控制系統(tǒng)都采用了以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議作為其通信網(wǎng)絡,實現(xiàn)了設備的互連。但是,如果僅采用以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議,而沒有統(tǒng)一的高層協(xié)議(如應用層協(xié)議),不同設備之間還不能相互理解、識別彼此所傳送的信息含義,就不能實現(xiàn)信息互通,也就不可能實現(xiàn)開放系統(tǒng)之間的互可操作。

為此,《EPA標準》除了解決實時通信問題外,還為用戶層應用程序定義了應用層服務與協(xié)議規(guī)范,包括系統(tǒng)管理服務、域上/下載服務、變量訪問服務、事件管理服務等。至于ISO/OSI通信模型中的會話層、表示層等中間層次,為降低設備的通信處理負荷,可以省略,而在應用層直接定義與TCP/IP協(xié)議的接口。

為支持來自不同廠商的EPA設備之間的互可操作,《EPA標準》采用XML(eXtensible Markup Language)擴展標記語言為EPA設備描述語言,規(guī)定了設備資源、功能塊及其參數(shù)接口的描述方法。用戶可采用Microsoft 提供的通用DOM技術(shù)對EPA設備描述文件進行解釋,而無需專用的設備描述文件編譯和解釋工具。

四、開放性

《EPA標準》完全兼容IEEE802.3、IEEE802.1P&Q、IEEE802.1D、IEEE802.11、IEEE802.15以及UDP(TCP)/IP等協(xié)議,采用UDP協(xié)議傳輸EPA協(xié)議報文,以減少協(xié)議處理時間,提高報文傳輸?shù)膶崟r性。

為確保EPA系統(tǒng)運行的可靠性,《EPA標準》中還針對工業(yè)現(xiàn)場應用環(huán)境,增加了媒體接口選擇規(guī)范與線纜安裝導則。

商用通信線纜(如五類雙絞線、同軸線纜、光纖等)均可應用于EPA系統(tǒng)中,但必須滿足工業(yè)現(xiàn)場應用環(huán)境的可靠性要求,如使用屏蔽雙絞線代替非屏蔽雙絞線。

EPA網(wǎng)絡支持其他以太網(wǎng)/無線局域網(wǎng)/藍牙上的其他協(xié)議(如FTP、HTTP、SOAP,以及MODBUS、ProfiNet、Ethernet/IP協(xié)議)報文的并行傳輸。這樣,IT領域的一切適用技術(shù)、資源和優(yōu)勢均可以在EPA系統(tǒng)中得以繼承。

五、分層的安全策略

對于采用以太網(wǎng)等技術(shù)所帶來的網(wǎng)絡安全問題,《EPA標準》規(guī)定了從企業(yè)信息管理層、過程監(jiān)控層和現(xiàn)場設備層三個層次,采用分層化的網(wǎng)絡安全管理措施。

EPA現(xiàn)場設備采用特定的網(wǎng)絡安全管理功能塊,對其接收到的任何報文進行訪問權(quán)限、訪問密碼等的檢測,使只有合法的報文才能得到處理,其他非法報文將直接予以丟棄,避免了非法報文的干擾。

在過程監(jiān)控層,采用EPA網(wǎng)絡對不同微網(wǎng)段進行邏輯隔離,以防止非法報文流量干擾EPA網(wǎng)絡的正常通信,占用網(wǎng)絡帶寬資源。

對于來自于互聯(lián)網(wǎng)上的遠程訪問,則采用EPA代理服務器以及各種可用的信息網(wǎng)絡安全管理措施,以防止遠程非法訪問。

六、冗余

EPA支持網(wǎng)絡冗余、鏈路冗余和設備冗余,并規(guī)定了相應的故障檢測和故障恢復措施,如設備冗余信息的發(fā)布、冗余狀態(tài)的管理、備份的自動切換等。

EPA發(fā)展歷程

2005年 12月EPA被正式列入現(xiàn)場總線國際標準IEC 61158(第四版)中的第十四類型,并列為與IEC 61158相配套的實時以太網(wǎng)應用行規(guī)國際標準IEC 61784-2中的第十四應用行規(guī)簇(Common Profile Family 14,CPF14)。

2005年 02月我國自主研發(fā)的實時以太網(wǎng)EPA通信協(xié)議Real time Ethernet EPA (Ethernet for Plant Automation) 順利通過IEC各國家委員會的投票,正式成為IEC/PAS 62409文件。

2005年 01月“2004年度工控及自動化領域十大新聞”評選結(jié)果揭曉,“EPA為IEC收錄,作為PAS國際標準予以發(fā)布”榮膺十大新聞之列。

2004年 11月“EPA基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線控制設備”榮獲第六屆上海國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新獎。

2004年 10月EPA實時以太網(wǎng)在第六屆中國國際高新技術(shù)成果交易會上廣受關注。

2004年 09月浙大中控EPA實時以太網(wǎng)震撼MICONEX2004――第十五屆多國儀器儀表展覽會MICONEX2004。

2004年 05月浙江大學、浙大中控主持制定的《EPA標準》(征求意見稿)通過國家標委會的審核。

2003年 04月在EPA標準的基礎上,課題組開發(fā)了基于EPA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)原型驗證系統(tǒng),并在杭州龍山化工廠的聯(lián)堿碳化裝置上成功試用。

2003年 01月浙江大學、浙大中控主持制定的《用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信標準》通過專家評審。

2003年 01月EPA國家標準起草工作組成立。

2002年 10月浙大中控“基于以太網(wǎng)的EPA網(wǎng)絡通信技術(shù)及其控制系統(tǒng)”項目通過了浙江省科技廳組織的技術(shù)鑒定。

2001年 10月由浙江大學牽頭,以浙大中控為主,清華大學、大連理工大學、中科院沈陽自動化所、重慶郵電學院、TC124等單位聯(lián)合承擔國家“863”計劃CIMS主題重點課題“基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線控制設備”,開始制定EPA標準。

化學名詞
EPA簡介

EPA 是 Eicosapentaenoic Acid 即二十碳五烯酸的英文縮寫,是魚油的主要成分。EPA屬于Ω-3系列多不飽和脂肪酸,是人體自身不能合成但又不可缺少的重要營養(yǎng)素,因此稱為人體必需脂肪酸。雖然亞麻酸在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為EPA,但此反應在人體中的速度很慢且轉(zhuǎn)化量很少,遠遠不能滿足人體對EPA的需要,因此必須從食物中直接補充。

EPA是人體常用的幾種Ω-3脂肪酸之一。相比于我們祖先的日常飲食,現(xiàn)在的日常飲食所含的Ω-3脂肪酸是相對不足的。我們的日常飲食中,Ω-3脂肪酸的主要來源是冷水魚(例如野生鮭魚)。魚油補充劑也可以提高身體中EPA的濃縮度。增加EPA的吸收已經(jīng)證實對治療冠狀動脈心臟病、高血壓和炎癥(例如風濕性關節(jié)炎)有效。

EPA功效

EPA具有幫助降低膽固醇和甘油三酯的含量,促進體內(nèi)飽和脂肪酸代謝。從而起到降低血液粘稠度,增進血液循環(huán),提高組織供氧而消除疲勞。防止脂肪在血管壁的沉積,預防動脈粥樣硬化的形成和發(fā)展、預防腦血栓、腦溢血、高血壓等心血管疾病。

EPA作用

1、治療自身免疫缺陷。存在于魚油中的 Ω-3脂肪酸(包括EPA)已經(jīng)證實能減少有害的免疫反應,并對治療由自身免疫缺陷引起的炎癥有效,例如風濕性關節(jié)炎。

2、促進循環(huán)系統(tǒng)的健康。Ω-3脂肪酸已經(jīng)被證實能促進循環(huán)系統(tǒng)的健康和防止膽固醇和脂肪在動脈壁上積聚。補充魚油也能使糖尿病患者減低高血壓。

3、有助于生長發(fā)育。保持身體里的Ω-3脂肪酸含量處于一個適當平衡的位置對正常的生長和發(fā)育是十分必要的。營養(yǎng)專家建議嬰兒應從日常飲食和補充劑中吸收各種類型的Ω-3脂肪酸。根據(jù)這些建議的要求,嬰兒在日常飲食中吸收的EPA應少于 0.1%。

4、其他的情況。Ω-3脂肪酸,包括EPA在內(nèi),對肺病、腎病、2型糖尿病、大腸潰瘍和節(jié)段性回腸炎的治療都會起到積極的作用。

5、EPA具有幫助降低膽固醇和甘油三酯的含量,促進體內(nèi)飽和脂肪酸代謝。從而起到降低血液粘稠度,增進血液循環(huán),提高組織供氧而消除疲勞。防止脂肪在血管壁的沉積,預防動脈粥樣硬化的形成和發(fā)展、預防腦血栓、腦溢血、高血壓等心血管疾病。

6、DHA與EPA組合具有保護眼睛,提高視網(wǎng)膜的發(fā)射機能作用。國家衛(wèi)生部要求:DHA與EPA的配比必須在二點五比一以上。

環(huán)境名詞
EPA=Environmental Protection Agency (美國)環(huán)境保護局

任務

美國國家環(huán)境保護局(環(huán)保局)的任務是保護人類健康和環(huán)境。自1970年以來,環(huán)保局一直致力于建立一個更清潔、更健康的環(huán)境。

介紹

環(huán)保局雇用一萬七千多名職員,分布在全國各地,包括華盛頓總局、10個區(qū)域分局、和超過12個研究實驗所。所有職員都受過高等教育和技術(shù)培訓:半數(shù)以上是工程師、科學家、和政策分析員。 此外,還有部分職員是律師和公共事務、財務、信息管理和計算機方面的專家。環(huán)保局的局長是由美國總統(tǒng)任命的。

職責

環(huán)保局引導美國的環(huán)境科學、研究、教育和評估方面的工作。

1、法規(guī)的制定和執(zhí)行:環(huán)保局根據(jù)國會頒布的環(huán)境法律制定和執(zhí)行法規(guī)。 環(huán)保局負責研究和制定各類環(huán)境計劃的國家標準,并且授權(quán)給州政府和美國原住民部落負責頒發(fā)許可證,監(jiān)督和執(zhí)法。如果不符合國家標準,環(huán)保局可以制裁或采取其它措施去協(xié)助州政府和美國原住民部落達到環(huán)境質(zhì)量要求的水平。

2、提供經(jīng)濟援助:近年來,環(huán)保局將國會批準預算的百分之四十至百分之五十透過用申請基金的方式直接資助州政府環(huán)境項目。環(huán)保局提供基金給州政府、非營利機構(gòu)和教育機構(gòu),以支持高質(zhì)量的研究工作,增強國家環(huán)境問題決策的科學基礎,并幫助實現(xiàn)環(huán)保局的目標。

環(huán)保局提供研究資金和研究生獎學金 。環(huán)保局支持環(huán)境教育項目,提高公眾意識、知識和技能,以做對環(huán)境質(zhì)量有影響的最好決策。環(huán)保局也供給州政府、地方政府和小企業(yè) 環(huán)境融資服務和項目的信息 。環(huán)保局也透過一些計劃提供其它的經(jīng)濟援助:州政府飲用水循環(huán)基金 、州政府清潔水循環(huán)基金 、和褐色地清理和再使用。

3、從事環(huán)境研究:憑借分布于全國各地的研究實驗所,環(huán)保局致力于評估環(huán)境情況,以確定、了解和解決當前和未來的環(huán)境問題;綜合科學合作伙伴,包括國家機構(gòu)、私人組織、學術(shù)界以及其它機構(gòu)的研究成果;主導識別新起的環(huán)境問題,提高風險評估和風險管理的科技水平。

4、贊助自愿合作伙伴和計劃:環(huán)保局透過其總局和分局辦事處,連同超過一萬家工廠、企業(yè)、非營利機構(gòu)與州和地方政府,努力于超過40個自愿預防污染項目和節(jié)約能源方面的工作。合作伙伴制定了自愿的污染管理目標,例如節(jié)水節(jié)能、減少溫室氣體、大幅度削減有毒物排放、固體廢物再利用、控制室內(nèi)空氣污染、和控制農(nóng)藥風險。環(huán)保局利用獎勵的方式來回報,例如一自愿合作伙伴些重要的公眾表揚項目以及能夠獲取最新的數(shù)據(jù)等。

5、加強環(huán)境教育:環(huán)保局努力發(fā)展教育工作,培養(yǎng)公眾的環(huán)保意識和責任感,并啟發(fā)個人養(yǎng)成有愛護環(huán)境的責任心。

歷史

美國白宮和國會于1970年7月共同成立了環(huán)保局,以響應公眾日益增強地要求有更清潔的水、空氣和土地。在環(huán)保局成立之前,聯(lián)邦政府沒有組織機構(gòu)可以共同和諧地對付危害人體健康及破壞環(huán)境的污染物問題。環(huán)保局被委受重任去修復被污染破壞的自然環(huán)境,建立新規(guī)則, 并引導美國人民創(chuàng)造更清潔的環(huán)境。

名詞信息
EPA(ESD protected area),靜電放電(ESD:Electrostatic Discharge)保護區(qū)域

此區(qū)域經(jīng)過實施靜電防護措施,如安裝防靜電地板,人員穿戴防靜電工作服,防靜電鞋,防靜電腕帶,溫濕度控制等,使靜電通過以上措施導入大地,有效降低靜電電壓,防止靜電擊穿敏感器件,因此起到對于靜電敏感器件的靜電保護作用。

相關國際標準:

歐洲 IEC 61340 系列(IEC61340-5-1,IEC61340-5-2等)

美國 ANSI-ESD S20.20

電子方面
其是一種全新的適用于工業(yè)現(xiàn)場設備的開放性實時以太網(wǎng)標準,將大量成熟的IT技術(shù)應用于工業(yè)控制系統(tǒng),利用高效、穩(wěn)定、標準的以太網(wǎng)和UDP/IP協(xié)議的確定性通信調(diào)度策略,為適用于現(xiàn)場設備的實時工作建立了一種全新的標準。這一項目得到了中國政府“863”高科技研究與發(fā)展計劃的支持。在國家標準化管理委員、全國工業(yè)過程測量與控制標準化技術(shù)委員會的支持下,由浙江大學、浙江中控技術(shù)有限公司、中國科學院沈陽自動化研究所、重慶郵電學院、清華大學、大連理工大學、上海工業(yè)自動化儀表研究所、機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所、北京華控技術(shù)有限責任公司等單位聯(lián)合成立的標準起草工作組,經(jīng)過3年多的技術(shù)攻關,而提出的基于工業(yè)以太網(wǎng)的實時通信控制系統(tǒng)解決方案。

EPA實時以太網(wǎng)技術(shù)的攻關,以國家“863”計劃CIMS主題系列課題“基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線控制設備”、“現(xiàn)場級無線以太網(wǎng)協(xié)議研究及設備開發(fā)”、“基于'藍牙'技術(shù)的工業(yè)現(xiàn)場設備、監(jiān)控網(wǎng)絡其及關鍵技術(shù)研究”,以及“基于EPA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)研究和開發(fā)”、“基于EPA的產(chǎn)品開發(fā)仿真系統(tǒng)”等滾動課題為依托,先后解決了以太網(wǎng)用于工業(yè)現(xiàn)場設備間通信的確定性和實時性、網(wǎng)絡供電、互可操作、網(wǎng)絡安全、可靠性與抗干擾等關鍵性技術(shù)難題,開發(fā)了基于EPA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng),首先在化工、制藥等生產(chǎn)裝置上獲得成功應用。

在此基礎上,標準起草工作組起草了我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線國家標準《用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范》。同時,該標準被列入現(xiàn)場總線國際標準IEC 61158(第四版)中的第十四類型,并列為與IEC 61158相配套的實時以太網(wǎng)應用行規(guī)國際標準IEC 61784-2中的第十四應用行規(guī)簇(Common Profile Family 14,CPF14),標志著中國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線國際標準―――EPA得到國際電工委員會的正式承認,并全面進入現(xiàn)場總線國際標準化體系。

EPA應運而生

當前,隨著計算機、通信、網(wǎng)絡等信息技術(shù)的發(fā)展,信息交換的領域已經(jīng)覆蓋了工廠、企業(yè)乃至世界各地的市場,而隨著自動化控制技術(shù)的進一步發(fā)展,需要建立包含從工業(yè)現(xiàn)場設備層到控制層、管理層等各個層次的綜合自動化網(wǎng)絡平臺,建立以工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)為基礎的企業(yè)信息化系統(tǒng)。當前,在企業(yè)的不同網(wǎng)絡層次間傳送的數(shù)據(jù)信息已變得越來越復雜,對工業(yè)網(wǎng)絡的開放性、互連性、帶寬等方面提出了更高的要求。

EPA即是建立在此基礎上的工業(yè)現(xiàn)場設備開放網(wǎng)絡平臺,通過該平臺,不僅可以使工業(yè)現(xiàn)場設備(如現(xiàn)場控制器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)等)實現(xiàn)基于以太網(wǎng)的通信,而且可以使工業(yè)現(xiàn)場設備層網(wǎng)絡不游離于主流通信技術(shù)之外,并與主流通信技術(shù)同步發(fā)展,同時,用以太網(wǎng)現(xiàn)場設備層到控制層、管理層等所有層次網(wǎng)絡的“E網(wǎng)到底”,實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)各層次的信息無縫集成,推動工業(yè)企業(yè)的技術(shù)改造和提升、加快信息化改造進程。

EPA技術(shù)特點

一、確定性通信

以太網(wǎng)由于采用CSMA/CD(載波偵聽多路訪問/沖突檢測)介質(zhì)訪問控制機制,因此具有通信“不確定性”的特點,并成為其應用于工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的主要障礙。

雖然以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通信技術(shù)以及IEEE802.1p&q規(guī)定的優(yōu)先級技術(shù)在一定程度上避免了碰撞,但也存在著一定的局限性:

1、以太網(wǎng)交換機的存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制同樣使通信延遲具有不確定性。通信延遲的不確定性主要來自于其排隊延遲。無論采用哪種存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制,當同時來自于多個端口的報文需要向同一個端口轉(zhuǎn)發(fā)時,交換機就必須將這些報文進行排隊緩沖,并依次轉(zhuǎn)發(fā)。因此,交換機的緩沖池大小將直接影響了來自于某一端口的報文能否以及何時被成功轉(zhuǎn)發(fā)。

2、以太網(wǎng)交換機存在的“廣播風爆”問題。工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡中廣泛采用廣播方式發(fā)送的實時數(shù)據(jù)報文,同樣會產(chǎn)生碰撞。

除了通信實時性要求外,工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的通信還具有以下特點:

1、周期與非周期信息同時存在,正常工作狀態(tài)下,周期性信息(如過程測量與控制信息、監(jiān)控信息等)較多,而非周期信息(如突發(fā)事件報警、程序上下載等)較少;

2、有限的時間響應,一般辦公室自動化計算機局部網(wǎng)響應時間可在幾秒范圍內(nèi),而工業(yè)控制局域網(wǎng)的響應時間應在0.01-1秒;

3、信息流向具有明顯的方向性,通信關系比較確定。正常工作情況下,變送器只需將測量信息傳送到控制器,而控制器則將控制信息傳送給執(zhí)行機構(gòu),來自現(xiàn)場儀表的過程監(jiān)控與突發(fā)時間信息則傳向操作站,操作站一般只需將下載的程序或配置數(shù)據(jù)傳送給現(xiàn)場儀表等;

4、根據(jù)組態(tài)方案,信息的傳送遵循嚴格的時序;

5、傳輸?shù)男畔⒘可?信息長度比較小,通常僅為幾位或幾個、十幾、幾十個字節(jié);網(wǎng)絡吞吐量。

6、網(wǎng)絡負荷較為平穩(wěn)。

EPA系統(tǒng)中,根據(jù)通信關系,將控制現(xiàn)場劃分為若干個控制區(qū)域,每個區(qū)域通過一個EPA網(wǎng)橋互相分隔,將本區(qū)域內(nèi)設備間的通信流量限制在本區(qū)域內(nèi);不同控制區(qū)域間的通信由EPA網(wǎng)橋進行轉(zhuǎn)發(fā);在一個控制區(qū)域內(nèi),每個EPA設備按事先組態(tài)的分時發(fā)送原則向網(wǎng)絡上發(fā)送數(shù)據(jù),由此避免了碰撞,保證了EPA設備間通信的確定性和實時性。

二、“E”網(wǎng)到底

EPA是應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間通信的開放網(wǎng)絡技術(shù),采用分段化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和確定性通信調(diào)度控制策略,解決了以太網(wǎng)通信的不確定性問題,使以太網(wǎng)、無線局域

網(wǎng)、藍牙等廣泛應用于工業(yè)企業(yè)管理層、過程監(jiān)控層網(wǎng)絡的COTS(Commercial Off-The-Shelf)技術(shù)直接應用于變送器、執(zhí)行機構(gòu)、遠程I/O、現(xiàn)場控制器等現(xiàn)場設備間的通信。

采用EPA網(wǎng)絡,可以實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)綜合自動化智能工廠系統(tǒng)中從底層的現(xiàn)場設備層到上層的控制層、管理層的通信網(wǎng)絡平臺基于以太網(wǎng)技術(shù)的統(tǒng)一,即所謂的“E(Ethernet)網(wǎng)到底”。

采用EPA,可實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)智能工廠中垂直和水平兩個方向的信息無縫集成:

通過EPA網(wǎng)絡通信平臺提供的實時數(shù)據(jù)通信服務,來自不同廠商的現(xiàn)場智能設備和應用程序可以實現(xiàn)信息透明互訪和互可操作。

采用EPA網(wǎng)絡,可以實現(xiàn)智能工廠中從管理層、控制層直至現(xiàn)場設備層等所有網(wǎng)絡層基于以太網(wǎng)的信息無縫集成,用戶可以在世界的任何地方通過其訪問權(quán)限,直接通過常用的工具或軟件(而不是專用軟件)訪問智能工廠中的任何一個設備。

利用EPA開放網(wǎng)絡平臺,可以實現(xiàn)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)(如DCS、PLC)與基于EPA的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS之間的信息無縫集成,使得工業(yè)現(xiàn)場設備中的大量控制和非控制信息能夠無縫地傳遞到制造執(zhí)行層和企業(yè)管理層系統(tǒng),通過信息集成創(chuàng)新技術(shù)、數(shù)據(jù)綜合利用技術(shù)、數(shù)據(jù)增值挖掘技術(shù)等,對工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)全過程實現(xiàn)高效智能化管理。

三、互操作性

與傳統(tǒng)的4-20mA標準不同,工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡不僅要解決信號的互通和互連,更需要解決信息的互通問題,即信息的互相識別、互相理解和互可操作。

所謂信號的互通,即兩個需要互相通信的設備所采用的通信介質(zhì)、信號類型、信號大小、信號的輸入/輸出匹配等幾方面的參數(shù)符合同一標準,即物理層標準。在此基礎上,采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,不同的設備就能連接在同一網(wǎng)絡上實現(xiàn)互連。

如今,幾乎所有的控制系統(tǒng)都采用了以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議作為其通信網(wǎng)絡,實現(xiàn)了設備的互連。但是,如果僅采用以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議,而沒有統(tǒng)一的高層協(xié)議(如應用層協(xié)議),不同設備之間還不能相互理解、識別彼此所傳送的信息含義,就不能實現(xiàn)信息互通,也就不可能實現(xiàn)開放系統(tǒng)之間的互可操作。

為此,《EPA標準》除了解決實時通信問題外,還為用戶層應用程序定義了應用層服務與協(xié)議規(guī)范,包括系統(tǒng)管理服務、域上/下載服務、變量訪問服務、事件管理服務等。至于ISO/OSI通信模型中的會話層、表示層等中間層次,為降低設備的通信處理負荷,可以省略,而在應用層直接定義與TCP/IP協(xié)議的接口。

為支持來自不同廠商的EPA設備之間的互可操作,《EPA標準》采用XML(eXtensible Markup Language)擴展標記語言為EPA設備描述語言,規(guī)定了設備資源、功能塊及其參數(shù)接口的描述方法。用戶可采用Microsoft 提供的通用DOM技術(shù)對EPA設備描述文件進行解釋,而無需專用的設備描述文件編譯和解釋工具。

四、開放性

《EPA標準》完全兼容IEEE802.3、IEEE802.1P&Q、IEEE802.1D、IEEE802.11、IEEE802.15以及UDP(TCP)/IP等協(xié)議,采用UDP協(xié)議傳輸EPA協(xié)議報文,以減少協(xié)議處理時間,提高報文傳輸?shù)膶崟r性。

為確保EPA系統(tǒng)運行的可靠性,《EPA標準》中還針對工業(yè)現(xiàn)場應用環(huán)境,增加了媒體接口選擇規(guī)范與線纜安裝導則。

商用通信線纜(如五類雙絞線、同軸線纜、光纖等)均可應用于EPA系統(tǒng)中,但必須滿足工業(yè)現(xiàn)場應用環(huán)境的可靠性要求,如使用屏蔽雙絞線代替非屏蔽雙絞線。

EPA網(wǎng)絡支持其他以太網(wǎng)/無線局域網(wǎng)/藍牙上的其他協(xié)議(如FTP、HTTP、SOAP,以及MODBUS、ProfiNet、Ethernet/IP協(xié)議)報文的并行傳輸。這樣,IT領域的一切適用技術(shù)、資源和優(yōu)勢均可以在EPA系統(tǒng)中得以繼承。

五、分層的安全策略

對于采用以太網(wǎng)等技術(shù)所帶來的網(wǎng)絡安全問題,《EPA標準》規(guī)定了從企業(yè)信息管理層、過程監(jiān)控層和現(xiàn)場設備層三個層次,采用分層化的網(wǎng)絡安全管理措施。

EPA現(xiàn)場設備采用特定的網(wǎng)絡安全管理功能塊,對其接收到的任何報文進行訪問權(quán)限、訪問密碼等的檢測,使只有合法的報文才能得到處理,其他非法報文將直接予以丟棄,避免了非法報文的干擾。

在過程監(jiān)控層,采用EPA網(wǎng)絡對不同微網(wǎng)段進行邏輯隔離,以防止非法報文流量干擾EPA網(wǎng)絡的正常通信,占用網(wǎng)絡帶寬資源。

對于來自于互聯(lián)網(wǎng)上的遠程訪問,則采用EPA代理服務器以及各種可用的信息網(wǎng)絡安全管理措施,以防止遠程非法訪問。

六、冗余

EPA支持網(wǎng)絡冗余、鏈路冗余和設備冗余,并規(guī)定了相應的故障檢測和故障恢復措施,如設備冗余信息的發(fā)布、冗余狀態(tài)的管理、備份的自動切換等。

折疊EPA發(fā)展歷程
2005年 12月 EPA被正式列入現(xiàn)場總線國際標準IEC 61158(第四版)中的第十四類型,并列為與IEC 61158相配套的實時以太網(wǎng)應用行規(guī)國際標準IEC 61784-2中的第十四應用行規(guī)簇(Common Profile Family 14,CPF14)。

2005年 02月 我國自主研發(fā)的實時以太網(wǎng)EPA通信協(xié)議Real time Ethernet EPA (Ethernet for Plant Automation) 順利通過IEC各國家委員會的投票,正式成為IEC/PAS 62409文件。

2005年 01月“2004年度工控及自動化領域十大新聞”評選結(jié)果揭曉,“EPA為IEC收錄,作為PAS國際標準予以發(fā)布”榮膺十大新聞之列。

2004年 11月 “EPA基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線控制設備”榮獲第六屆上海國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新獎。

2004年 10月EPA實時以太網(wǎng)在第六屆中國國際高新技術(shù)成果交易會上廣受關注。

2004年 09月 浙大中控EPA實時以太網(wǎng)震撼MICONEX2004――第十五屆多國儀器儀表展覽會MICONEX2004。

2004年 05月浙江大學、浙大中控主持制定的《EPA標準》(征求意見稿)通過國家標委會的審核。

2003年 04月 在EPA標準的基礎上,課題組開發(fā)了基于EPA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)原型驗證系統(tǒng),并在杭州龍山化工廠的聯(lián)堿碳化裝置上成功試用。

2003年 01月 浙江大學、浙大中控主持制定的《用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信標準》通過專家評審。

2003年 01月 EPA國家標準起草工作組成立。

2002年 10月 浙大中控“基于以太網(wǎng)的EPA網(wǎng)絡通信技術(shù)及其控制系統(tǒng)”項目通過了浙江省科技廳組織的技術(shù)鑒定。

2001年 10月 由浙江大學牽頭,以浙大中控為主,清華大學、大連理工大學、中科院沈陽自動化所、重慶郵電學院、TC124等單位聯(lián)合承擔國家“863”計劃CIMS主題重點課題“基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線控制設備”,開始制定EPA標準。

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