工业控制设备为“一网到底”做好准备

工业控制设备决定了工业生产的控制性能，可谓是工业网络中一类至关重要的节点。比如在以往，像PLC（可编程逻辑控制器）这类工业控制设备的发展路径相对较为固定，其基本模式和定义没有什么大的改变；而在今天，一些设备厂商看到“一网到底”带来的需求后，开始主动在这方面探索和以寻求突破。施耐德电气近来推出的一款ePAC（可编程自动化控制器）产品可被看作一个典型的例子。

施耐德电气在2013年11月正式发布了一款名称为M580的下一代ePAC产品。不同以往的是，施耐德电气此次满怀豪情地将这款ePAC产品定义为划时代的革命性创新，并预测此款产品的推出对工业领域的影响将是非常深远的。此外，施耐德电气还将为此在市场上做持续的推广，让更多的人从这款得意之作中看到施耐德电气对工业自动化发展的独到理解与把握。这究竟是一款什么样的ePAC呢？

ePAC是来自全球著名工业自动化咨询公司ARC Group 2003年对当时一款市场上的创新控制器的定义。它描述了一款基于传统PLC的使用定位，而大幅超越传统PLC性能的演进型产品。它具备PC的开放性、高性能的CPU、高容量内存和软件的强大效能，兼具PLC的可靠性，是兼具PLC和工控机（Industrial Personal Computer，IPC）特点的创新产品。施耐德电气工业事业部工厂自动化解决方案高级副总裁David Orgaz D’ Hollander先生指出，施耐德电气在1996年开始推出PAC产品，而此时还没有PAC这个业界公认的产品定义。如今施耐德电气研发出最新的M580，也就是ePAC产品。这对于PAC产品而言，又是一次革命性的创新。

所谓ePAC，即Ethernet PAC。显然以太网是这款PAC产品的核心特征。具体而言，此款PAC的背板总线是基于以太网的。David指出，当今工业以太网网络标准在自动化网络的推广应用成为绝对的主流，随之而来的高传输带宽、高传输速率、实时数据交换等好处在各处得以体现。原先在PLC和上位机之间的网络通信被工业以太网标准统一之后，现在以太网正在PLC与现场设备、仪表间的现场通信网络中作为现场总线的升级版配置得以快速推广。因工业以太网针对I/O接口及现场总线方案的比较优势，工业控制网络“一网到底”的预期正在逐渐从愿景变成现实。

此时，施耐德电气的产品开发者发现，PLC这个工业控制基础节点的内部通信可能变成了E（Ethernet）网到底方案中新的通信瓶颈。如果PLC连接的上层操作层，与下层现场的网络都是拥有更高数据传输速率与更高带宽的以太网通路，而PLC背板总线的传输速率并不比以太网快，那解决方案就是把它也以太网化。这样一来，最明确的效果就是上位机既可以调用CPU中的数据，也可以从以太网化的PAC背板总线中直接调用现场底层设备的数据，而不是加工后的信息，数据也不用从I/O模块、背板总线、以太网通信模块、CPU之间反复进出，从而让理论上的数据传输路径得到了有效简化。

支持“一网到底”，在数据采集上实现更大的灵活性，在数据传输上实现更好的数据透明性。对于其中的意义，据David分析，PLC或PAC关注现场数据采集的确定性和时效性（实时性），而传统的上位机仅对数据的确定性提供了保障。如果实现透明传输，那么时效性也将被带到上层。比如HART协议中既有模拟信号，又有数字信号。在传统PLC背板总线环境下，上位机得到基于HART标准的数字信号的时效性差。如果采用ePAC技术，上位机得到HART信息的速度会更快。HART的数字信号的数据量级别对M580的以太网背板带宽而言根本不是问题，然而新的通信条件对上位机实时采集现场设备HART信号的效果改善是非常明显的。

如果说施耐德电气的ePAC M580是一款解决工业控制网络E网到底最后瓶颈的重要创新，那么它的意义和影响会有哪些呢？David对此的看法一针见血。他说：“在当前工业自动化的发展愿景下，数据已经成为解决一切问题的关键。我们通过数据了解实际的工作状态，找到工厂中有关自动化、能耗的几个维度的信息，基于数据之上完成信息整合，进而分析优化。抓住数据这条根本，就能顺利做到纲举目张，而ePAC的最与众不同之处就在于此。工业网络从上至下E网到底，透明且没有瓶颈。”

David甚至断言，ePAC作为一种全新的PAC，将是当前面向未来工厂大数据环境中最好的底层基础构件。我们可以由此得出结论，施耐德电气已经把ePAC M580作为革命性的下一代PLC/PAC产品。那么，这就阐明了其对“下一代”的理解是控制器必将基于工业以太网环境，而M580恰好能很好地适应这种工作环境。施耐德电气的产品既然已经证明了此方式的有益之处和可行性，那其他厂商的类似产品应该也会跟进。

当然，一款技术上有重要突破的创新产品是否能获得全面的成功，还要拿到市场上加以检验。谁会是ePAC当前最佳的采购对象呢？施耐德电气中国工业事业群最终用户业务市场总监Charly Lupart先生预测说：“他相信工业整体市场对ePAC的需求将会快速增长。这不仅体现在新项目采购上，也将体现在既有项目的改造升级上。其中，一些生产流程会变化调整的领域，如食品饮料行业，将对此产品尤其青睐。因为它会方便工程师在不停机的情况下，通过简便的在线配置，就能完成对控制器更新的控制配置要求。另外，称重计量等非标准配置的数据类型也都在M580的采集、控制范围之内。”

可以看到，尽管施耐德电气的ePAC M580对E网到底做出了务实的努力，但如果要吹毛求疵，那么我们会发现它当前的局限性。那就是E网的“E”是什么。主流工业以太网协议有多个。据M580产品经理王磊介绍，当前M580支持的总线包括Canopen Profibus-dp,Modbus等,而工业以太网协议包括Ethernet/ip,Modbus TCP/IP，考虑到国内工厂各种各样的协议环境，未必能全部通吃。

施耐德电气基于其自身的架构，已经为用户提供了更先进的产品。这样的价值是所有控制设备厂商都应该借鉴的。此外，Ethernet/ip被视为对以太网协议传承最好、面向工业应用的改动最小、最能与传统以太网无缝连接的工业通信协议。事实上，施耐德电气为潜在合作者提供了现成的以太网背板、开发套件，并不难于让M580支持任何定制化总线。我们不难推断，ePAC支持各种主流现场总线和以太网通信协议，显然不是技术问题，而是时间问题或是厂商策略问题。