EPA在智能儀表中的應(yīng)用研究

王延宗

摘 要：EPA是我國自主研發(fā)并擁有知識產(chǎn)權(quán)的第一個國際工業(yè)自動化標(biāo)準(zhǔn)，近年來，被廣泛應(yīng)用在智能儀表通信的硬件及軟件設(shè)計中，成為現(xiàn)場智能儀表設(shè)計的關(guān)鍵性技術(shù)之一。基于上述背景，本文簡述了EPA標(biāo)準(zhǔn)，并采用文獻查閱、整理的方法，對EPA標(biāo)準(zhǔn)在智能儀表技術(shù)中的應(yīng)用進行了詳細綜述，在此基礎(chǔ)上，展望了EPA標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于智能儀表開發(fā)的發(fā)展，以期為同類課題的研究給出一些參考。

關(guān)鍵詞：EPA 智能儀表 應(yīng)用研發(fā)

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0001-01

1 EPA標(biāo)準(zhǔn)簡介

EPA是Ethernet for Plant Automation的簡寫，是由我國浙江大學(xué)、浙江中控技術(shù)有限公司等科研機構(gòu)聯(lián)合制定的一個工業(yè)實時以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。EPA標(biāo)準(zhǔn)的制定凝聚了我國科研人員的心血，從2001年開始，浙江大學(xué)、浙江中控技術(shù)有限公司、清華大學(xué)等科研機構(gòu)便開始著手制定EPA標(biāo)準(zhǔn)。2003年1月份，浙江大學(xué)、浙江中控提交的《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(biāo)準(zhǔn)》通過專家評審。2005年12月，EPA被證實列入現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158（第四版），宣告我國自行執(zhí)行的第一個國際工業(yè)自動化標(biāo)準(zhǔn)的誕生。

2 EPA標(biāo)準(zhǔn)在智能儀表技術(shù)中的應(yīng)用綜述

楊杰（2006）研究并設(shè)計了一個基于EPA標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)智能儀表接口系統(tǒng)。該接口系統(tǒng)包含EPA接口硬件模塊和EPA接口軟件平臺兩部分，其中，硬件平臺以高性能的AT91R40008處理器為核心模塊，結(jié)合10M/100M自適應(yīng)AX88796網(wǎng)絡(luò)芯片、SST39VF160 FLASH存儲器等硬件設(shè)備，通過EPA接口，將總線連接在一起，實現(xiàn)個硬件模塊之間的通信；而軟件平臺則在EPA協(xié)議軟件仿真平臺上開發(fā)，主要分為資源塊、轉(zhuǎn)換塊和功能塊三部分。整套EPA接口可被應(yīng)用在1151壓差變壓器、電磁流量計等智能儀表上，經(jīng)測試，取得了良好的效果。

包偉華（2006）等人研究了一種基于EPA標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場智能儀表。在具體的硬件設(shè)計中，EPA通信卡被應(yīng)用在智能變送器儀表與其他硬件單元的通訊連接中，通信卡的主要硬件模塊包含以太網(wǎng)接口電路、以太網(wǎng)控制器、電源電路、RISC ARM處理器單元、外圍電路和接口電路；而軟件部分的開發(fā)則包含EPA用戶應(yīng)用程序、EPA通信棧軟件包和硬件驅(qū)動程序模塊等。整套系統(tǒng)在硬、軟件的作用下，借助EPA標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場儀表的遠程組態(tài)、遠程標(biāo)定和遠程故障診斷等功能，從而使現(xiàn)場儀表的智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化水平得到明顯提升。

趙斌（2008）以C3000智能過程控制器為基礎(chǔ)，研究并設(shè)計了一種EPA接口卡，并開發(fā)了相應(yīng)的監(jiān)控軟件。該套系統(tǒng)使用可編程邏輯器件CPLD和RAM實現(xiàn)智能儀表與EPA卡之間的數(shù)據(jù)通訊，滿足了智能儀表可擴充性的應(yīng)用需求。此外，整套接口卡的硬件部分包含電源模塊、EPA芯片爽片選模塊、網(wǎng)絡(luò)變壓器模塊等，軟件部分包含變量發(fā)布服務(wù)處理子程序、變量讀寫服務(wù)處理子程序、系統(tǒng)管理服務(wù)處理子程序等。系統(tǒng)順利通過了在PC機上的測試應(yīng)用，為CPLD應(yīng)用于EPA和智能儀表中的通訊應(yīng)用研究提供了第一手素材。

徐光輝（2009）詳細探究了EPA標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于智能儀表的技術(shù)性原理。他認為：應(yīng)用EPA標(biāo)準(zhǔn)，工程技術(shù)人員可以研發(fā)出通信接口卡，讓其在智能儀表與EPA控制網(wǎng)絡(luò)中起到一個橋梁作用。整個數(shù)據(jù)通訊過程中，EPA通信接口卡能夠接收控制網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包，并將其譯碼為智能儀表能夠識別的信息，同時，接口卡能夠?qū)⑹占悄軆x表的反饋信息，將其發(fā)送到EPA網(wǎng)絡(luò)中，如此一來，智能儀表與EPA網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)了完整通訊。

顧陽（2011）研究了一種基于EPA標(biāo)準(zhǔn)的智能儀表通信接口卡。在具體的研究中，他以智能閥門定位器為研究對象，為其量身定做了EPA通信卡，與之前學(xué)者研究方向不同，在該套系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，他引入了AI和AO兩種功能模塊的軟件設(shè)計流程，為其設(shè)計了專用的接口程序、串口通訊程序。整套接口系統(tǒng)通過了浙江中控技術(shù)有限公司的協(xié)議一致性和互操作性測試，具有很強的實際應(yīng)用價值。

3 EPA標(biāo)準(zhǔn)在智能儀表技術(shù)中的應(yīng)用展望

綜合已有的研究成果，不難發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)學(xué)者關(guān)于EPA在智能儀表中的應(yīng)用研究較為豐富，就現(xiàn)有的研究成果而言，EPA標(biāo)準(zhǔn)大多被應(yīng)用在智能儀表的通訊接口電路設(shè)計中，且相應(yīng)的接口電路具備很強的擴展性，稍加變換，便可應(yīng)用在其他智能儀表設(shè)備中，例如，電量變送器、壓差變壓器、電磁流量計等智能儀表的設(shè)計中，都能夠發(fā)現(xiàn)EPA標(biāo)準(zhǔn)的身影。

就目前的研究來看，EPA標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于智能儀表的研究已較為成熟，在未來的研究中，依靠EPA標(biāo)準(zhǔn)，智能儀表通訊的智能化、延伸化、網(wǎng)絡(luò)化水平將進一步提升。EPA標(biāo)準(zhǔn)也不再僅僅局限與智能儀表的接口通訊設(shè)計中，能夠被拓展至智能儀表設(shè)計的更廣領(lǐng)域。中控科技集團有限公司董事長儲健就曾經(jīng)指出：“在智能儀表的設(shè)計中，EPA標(biāo)準(zhǔn)具有跨時代意義，應(yīng)用EPA，中國的智能儀表設(shè)計研發(fā)成本會更低、產(chǎn)品科技含量會更高，完全可以跟國外的智能儀表產(chǎn)品相抗衡?！庇纱丝梢灶A(yù)見，EPA標(biāo)準(zhǔn)在智能儀表研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛。

4 結(jié)語

本文以EPA標(biāo)準(zhǔn)在智能儀表中的應(yīng)用作為主題，查閱了大量學(xué)者研究文獻，對學(xué)者關(guān)于EPA標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于智能儀表的理論、實踐成果進行了總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，提出了EPA在智能儀表研發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用的一些展望。智能儀表是在微電子技術(shù)不斷發(fā)展前提下出現(xiàn)的新產(chǎn)物，將EPA接口標(biāo)準(zhǔn)運用到更多的現(xiàn)場智能儀表上，能夠促進EPA智能儀表技術(shù)的推廣，對國內(nèi)智能儀表技術(shù)的發(fā)展具有深遠意義。

參考文獻

[1] 楊杰.工業(yè)儀表EAP接口的設(shè)計與開發(fā)[D].浙江大學(xué)，2006.

[2] 趙斌.EPA在智能儀表中的應(yīng)用研究[D].浙江大學(xué)，2008.

[3] 顧陽.智能儀表EPA通信接口的開發(fā)[D].杭州電子科技大學(xué)，2011.

[4] 徐光輝.EPA 通信技術(shù)在智能儀表中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（5）：40.

[5] 包偉華.基于 EPA 標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場儀表研究與開發(fā)[J].中國儀器儀表，2006（6）：45.endprint