總線專題：第七講 EPA（下）

7.EPA確定性通信調度方案

在EPAL1網段的一個微網段內，所有EPA設備的通信均是按周期進行的，完成一個通信周期所需的時間T稱為一個巡回周期。當EPA設備的功能執行采用按時間方式調度功能塊執行時，巡回周期即等于宏周期。

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

（1）周期報文的發送過程

在Tp階段，依據組態，一個L1微網段內所有設備依次訪問網絡介質，按廣播或多播方式向網絡上發送周期報文。

一個L1微網段內，EPA設備發送報文的時間以其巡回周期開始時的“零”時間為時間基準，并為每個EPA設備發送周期報文定義了偏移量（Offsef）。

例如，在一個巡回周期內，一個EPA設備發送周期報文的時間偏移量為Toffset。當進行第N個巡回周期的通信時，該設備發送周期報文的時間為n·T+Toffset。當該EPA設備檢測到其內部時鐘等于n·T+Toffset，將首先將以發布者/預訂者方式發送用于傳輸過程數據的一個或多個周期報文。

緊接著，該設備向本微網段所有其他設備廣播本地設備的非周期報文聲明消息，說明本地設備有無非周期報文發送，如有時，則按本地等一個非周期報文的優先級以及本地IP地址等信息通知其他設備。

（2）非周期報文的發送過程

在Tn階段，每個EPA設備根據在Tp階段接收到的其他設備非周期聲明信息，依據以下規則和步驟發送非周期報文：

1）如本地設備無非周期報文發送，則不予處理；

2）如本地設備有非周期報文發送，如本地的非周期報文優先權最高，且本次巡回周期內剩余時間足夠該報文的完整發送，則發送非周期報文，轉入第4）步：如本次巡回周期內剩余時間不足以該報文的完整發送，則認為本地設備的非周期報文發送完畢，轉入第5）步。

3）如本地設備有非周期報文發送，且本地的非周期報文優先權與其它設備的非周期報文具有相同的優先級，如本地設備的IP地址較小，且本次巡回周期內剩余時間足夠該報文的發送，則發送非周期報文；如本次巡回周期內剩余時間不足以該報文的完整發送，則認為本地設備的非周期報文發送完畢，轉入第5）步。

4）如本地設備下一個非周期報文的優先級不小于其他設備的非周期報文，且本次巡回周期內剩余時間足夠下一個非周期報文的發送，則發送該非周期報文；如果本地設備的下一個非周期報文的優先級小于其他設備的非周期報文，或者本次巡回周期內剩余時間不足以本地設備中優先級最高的第一個非同期報文發送，則認為本地設備的非周期報文發送完畢，轉入第5）步。

5）如本地設備的非周期報文發送完畢，則向網絡上發送“非周期報文發送完畢”聲明消息。通知其他設備發送非周期報文。

6）其他具有非周期報文傳輸要求的EPA現場設備重復2）～4）步，直到本次巡回周期到，或所有設備的非周期報文發送完畢。

7）繼續下一個巡回周期的報文發送。

注：本確定性通信調度主要運用于IEEE802.3的微網段。對基于IEEE802.11及IEEE802.15的微網段，該調度方案不一定適用。

8.EPA目前的狀況與將來的發展

（1）EPA目前的狀況

1）基于EPA的分布式網絡控制系統已在杭州某化工廠三套純堿碳化生產裝置上進行示范應用，以對EPA的標準進行驗證。該系統于2003年4月20日經過調試正式投運，迄今運行穩定可靠，并得到用戶好評。

2）目前EPA已得了上海自動化儀表股份有限公司，中國四聯儀器儀表集團有限公司，吳忠儀表股份有限公司，天津儀表集團有限公司，上海威爾泰工業自動化股份有限公司以及華控等單位的大力支持，以開發有關EPA的產品。

3）目前EPA在實時性及時間上的確定性，互可操作，現場儀表供電及冗余化方面都已獲得解決；但在防暴場所的應用，以及在功能安全與網絡安全等方面正在進一步完善之中。

（2）EPA將來的發展

1）EPA將來很可能成為IEC現場總線國際標準之一。

2）目前EPA是浙大中控的理念Inplant（智能化工廠）的重要組成部分，雖然目前僅適用于過程自動化（PA）領域；但將來會擴展到工廠自動化（FA）及運動控制等領域的應用。

總之，EPA是我國擁有自主知識產權具有創新的實時以太網，當前主要的問題就是如何實現產業化，迅速擴大應用，以占有市場的較大份額。當然要做到這一點，除了研發單位的努力外，也還需要得到各方面的大力支持。

據本人在2006年2月28日至3月1日在上海召開的國際FF會員大會上，了解到現場總線基金會目前尚未啟動基于以太網的FF，這就少了一個大的競爭對手，希望EPA能緊緊地抓住此一機遇，以更快的步伐謀求發展。