總線專題：第七講 EPA（下）

7.EPA確定性通信調(diào)度方案

在EPAL1網(wǎng)段的一個(gè)微網(wǎng)段內(nèi)，所有EPA設(shè)備的通信均是按周期進(jìn)行的，完成一個(gè)通信周期所需的時(shí)間T稱為一個(gè)巡回周期。當(dāng)EPA設(shè)備的功能執(zhí)行采用按時(shí)間方式調(diào)度功能塊執(zhí)行時(shí)，巡回周期即等于宏周期。

一個(gè)巡回周期分為二個(gè)階段，其中第一個(gè)階段為周期報(bào)文傳輸階段Tp，第二個(gè)階段為非周期報(bào)文傳輸階段Tn見（圖3）

（1）周期報(bào)文的發(fā)送過程

在Tp階段，依據(jù)組態(tài)，一個(gè)L1微網(wǎng)段內(nèi)所有設(shè)備依次訪問網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，按廣播或多播方式向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送周期報(bào)文。

一個(gè)L1微網(wǎng)段內(nèi)，EPA設(shè)備發(fā)送報(bào)文的時(shí)間以其巡回周期開始時(shí)的“零”時(shí)間為時(shí)間基準(zhǔn)，并為每個(gè)EPA設(shè)備發(fā)送周期報(bào)文定義了偏移量（Offsef）。

例如，在一個(gè)巡回周期內(nèi)，一個(gè)EPA設(shè)備發(fā)送周期報(bào)文的時(shí)間偏移量為Toffset。當(dāng)進(jìn)行第N個(gè)巡回周期的通信時(shí)，該設(shè)備發(fā)送周期報(bào)文的時(shí)間為n·T+Toffset。當(dāng)該EPA設(shè)備檢測到其內(nèi)部時(shí)鐘等于n·T+Toffset，將首先將以發(fā)布者/預(yù)訂者方式發(fā)送用于傳輸過程數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)周期報(bào)文。

緊接著，該設(shè)備向本微網(wǎng)段所有其他設(shè)備廣播本地設(shè)備的非周期報(bào)文聲明消息，說明本地設(shè)備有無非周期報(bào)文發(fā)送，如有時(shí)，則按本地等一個(gè)非周期報(bào)文的優(yōu)先級(jí)以及本地IP地址等信息通知其他設(shè)備。

（2）非周期報(bào)文的發(fā)送過程

在Tn階段，每個(gè)EPA設(shè)備根據(jù)在Tp階段接收到的其他設(shè)備非周期聲明信息，依據(jù)以下規(guī)則和步驟發(fā)送非周期報(bào)文：

1）如本地設(shè)備無非周期報(bào)文發(fā)送，則不予處理；

2）如本地設(shè)備有非周期報(bào)文發(fā)送，如本地的非周期報(bào)文優(yōu)先權(quán)最高，且本次巡回周期內(nèi)剩余時(shí)間足夠該報(bào)文的完整發(fā)送，則發(fā)送非周期報(bào)文，轉(zhuǎn)入第4）步：如本次巡回周期內(nèi)剩余時(shí)間不足以該報(bào)文的完整發(fā)送，則認(rèn)為本地設(shè)備的非周期報(bào)文發(fā)送完畢，轉(zhuǎn)入第5）步。

3）如本地設(shè)備有非周期報(bào)文發(fā)送，且本地的非周期報(bào)文優(yōu)先權(quán)與其它設(shè)備的非周期報(bào)文具有相同的優(yōu)先級(jí)，如本地設(shè)備的IP地址較小，且本次巡回周期內(nèi)剩余時(shí)間足夠該報(bào)文的發(fā)送，則發(fā)送非周期報(bào)文；如本次巡回周期內(nèi)剩余時(shí)間不足以該報(bào)文的完整發(fā)送，則認(rèn)為本地設(shè)備的非周期報(bào)文發(fā)送完畢，轉(zhuǎn)入第5）步。

4）如本地設(shè)備下一個(gè)非周期報(bào)文的優(yōu)先級(jí)不小于其他設(shè)備的非周期報(bào)文，且本次巡回周期內(nèi)剩余時(shí)間足夠下一個(gè)非周期報(bào)文的發(fā)送，則發(fā)送該非周期報(bào)文；如果本地設(shè)備的下一個(gè)非周期報(bào)文的優(yōu)先級(jí)小于其他設(shè)備的非周期報(bào)文，或者本次巡回周期內(nèi)剩余時(shí)間不足以本地設(shè)備中優(yōu)先級(jí)最高的第一個(gè)非同期報(bào)文發(fā)送，則認(rèn)為本地設(shè)備的非周期報(bào)文發(fā)送完畢，轉(zhuǎn)入第5）步。

5）如本地設(shè)備的非周期報(bào)文發(fā)送完畢，則向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送“非周期報(bào)文發(fā)送完畢”聲明消息。通知其他設(shè)備發(fā)送非周期報(bào)文。

6）其他具有非周期報(bào)文傳輸要求的EPA現(xiàn)場設(shè)備重復(fù)2）～4）步，直到本次巡回周期到，或所有設(shè)備的非周期報(bào)文發(fā)送完畢。

7）繼續(xù)下一個(gè)巡回周期的報(bào)文發(fā)送。

注：本確定性通信調(diào)度主要運(yùn)用于IEEE802.3的微網(wǎng)段。對(duì)基于IEEE802.11及IEEE802.15的微網(wǎng)段，該調(diào)度方案不一定適用。

8.EPA目前的狀況與將來的發(fā)展

（1）EPA目前的狀況

1）基于EPA的分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已在杭州某化工廠三套純堿碳化生產(chǎn)裝置上進(jìn)行示范應(yīng)用，以對(duì)EPA的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證。該系統(tǒng)于2003年4月20日經(jīng)過調(diào)試正式投運(yùn)，迄今運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并得到用戶好評(píng)。

2）目前EPA已得了上海自動(dòng)化儀表股份有限公司，中國四聯(lián)儀器儀表集團(tuán)有限公司，吳忠儀表股份有限公司，天津儀表集團(tuán)有限公司，上海威爾泰工業(yè)自動(dòng)化股份有限公司以及華控等單位的大力支持，以開發(fā)有關(guān)EPA的產(chǎn)品。

3）目前EPA在實(shí)時(shí)性及時(shí)間上的確定性，互可操作，現(xiàn)場儀表供電及冗余化方面都已獲得解決；但在防暴場所的應(yīng)用，以及在功能安全與網(wǎng)絡(luò)安全等方面正在進(jìn)一步完善之中。

（2）EPA將來的發(fā)展

1）EPA將來很可能成為IEC現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)之一。

2）目前EPA是浙大中控的理念I(lǐng)nplant（智能化工廠）的重要組成部分，雖然目前僅適用于過程自動(dòng)化（PA）領(lǐng)域；但將來會(huì)擴(kuò)展到工廠自動(dòng)化（FA）及運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用。

總之，EPA是我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)具有創(chuàng)新的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，當(dāng)前主要的問題就是如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，迅速擴(kuò)大應(yīng)用，以占有市場的較大份額。當(dāng)然要做到這一點(diǎn)，除了研發(fā)單位的努力外，也還需要得到各方面的大力支持。

據(jù)本人在2006年2月28日至3月1日在上海召開的國際FF會(huì)員大會(huì)上，了解到現(xiàn)場總線基金會(huì)目前尚未啟動(dòng)基于以太網(wǎng)的FF，這就少了一個(gè)大的競爭對(duì)手，希望EPA能緊緊地抓住此一機(jī)遇，以更快的步伐謀求發(fā)展。