進入新世紀，信息化速度在加快，自動化測控系統中，不僅在辦公自動化系統，智能大廈自動化系統，市政、交通、物流、商業、銀行等公用工程自動化系統方面的網絡化有很大變化，就連機械制造為生的離散工業自動化，特別是流程工業自動化方面也向數字化、網絡化、智能化方面前進了可喜的一步。特別是最近陸續開工建設或已試車成功的特大型煉化項目，已經在其自動化測控系統中的現場層采用了約1/4的FF（基金會現場總線）等現場總線產品，監控層基本采用了高速以太網主流網絡產品，逐步做到控制徹底分散、操作顯示及管理高度集中（全廠15個裝置集中在一個總控制室操作），系統數字化程度有了質的飛躍，為管理一體化打下了堅實的基礎。這是對傳統的DCS（分布式控制系統）的重大突破。在此“十一五”規劃開始之年，必要從自動化測控系統的角度，看一看網絡技術的發展歷史，溫故而知新。

1、歷史回顧

電報、電話等出現后，就有了用于信息傳遞的通信網絡，特別是微型計算機出現后，功能不同或地域不同的計算機之間連成網絡，數字通信技術就由一般單機（主機對終端）、多機通信擴展成計算機網絡系統。自動化測控系統是一種完成測量和控制功能的分布式計算機局域網，其發展過程如下：

（1）上世紀70年代中期開始出現DCS，這是在并無統一網絡標準的情況下，以大型企業為主各自完成的。網絡規模大約節點有32～64個，通信距離約在1km以內，主要節點為控制站和操作站，拓撲結構以環形和總線型為主，通信介質多為同軸電纜，也有采用雙絞線的，通信速率為1Mb/s以內。在控制站、操作站內均有“通信卡”等專用網絡部件。這時期代表性的產品有TDC2000的DHW（數據高速公路）總線和CENTUM的F總線等，均采用“令牌總線”通信協議。數據共享方面已做到按工位號操作。這時現場儀表均為模擬儀表，少數專用設備有RS-232/RS-422/RS-485等串口，可與之相連接。這期間通信規程中有IBM等提出的同步數據鏈路規程（SDLC）、高級數據鏈路規程（HDLC）和國際電報電話咨詢委員會的CCITTX.25等。

（2）在這個期間，在辦公自動化設備發展中，1975年美國施樂（Xerox）公司推出了以太網（Ethernet），以后3COM等多家供應商參與，在此基礎上形成的以太網局域網，在突發性事務處理的各種通用系統中得到了較大發展，以太網以載波偵聽多路訪問/沖突檢測方式即CSMA/CD方式進行數據通信。

（3）在上述兩方面技術的基礎上，1980年2月，IEEE電子電氣工程師協會建立了一個委員會（簡稱IEEE802委員會），負責制定局域網標準。又1983年IS0國際標準化組織通過了開放系統互連（OSI，open system interconnection）參考模型，即ISO/OSI參考模型，在此基礎上，1985年IEEE802委員會成立9個分委員會（后來又增加到13個分委員會），其中IEEE802.3負責CSMA/CD網，IEEE802.4負責令牌總線網，802.5負責令牌環網，其他分委員會分工負責各項有關工作。這些分委員會的工作，后來形成了ISO的標準。這些標準，又統稱為IEEE802標準。

（4）上世紀80年代中后期，有了上述ISO/OSI參考模型和IEEE802標準的基礎，出現了第2代、第3代DCS系統，其網絡特點為在保證第1代DCS網絡延續性（即能互連）的前提下，能實現多個裝置DCS互連及全廠各車間互連，向全廠控制網絡與管理網絡互連方向發展，當然這期間更新的網絡的系統規模在擴大，采用光纖，通信距離為原來數倍，通信速率提高至10Mb/s或更高，涵蓋工位號是原來的數倍，工位字符數由8位字符增至12個字符，而且形成了域的概念，但這期間現場儀表仍以模擬儀表或HART標準的儀表為主，只是遠程I/O的數據通信形式的現場儀表在增加，與PLC、分析儀等數字通信的能力在增強。又不同廠家的DCS的互連已提到日程上來了，DCS內異構的網絡互連在逐步實現，其中TDC3000網絡結構最為典型。

（5）PLC可編程控制器在上世紀80年代已由單獨控制器連成中小型規模以上的系統。1990年前后一臺或多臺PLC通過RS-232/RS-485串口與1臺或多臺PC機（操作站，內裝HMI人機界面和組態軟件或稱SCADA軟件）連成系統。它采用了現成的網絡技術，特別是DDE或OPC數據交換軟件技術及IEC61131-3標準的組態軟件，使PLC系統的開放性、可用性大大提高，成為低成本自動化的典范，現已逐步過渡到21世紀初的工業以太網為主的網絡，而且由羅克韋爾公司牽頭的CIP通用工業協議（common industrial protocol）已經形成，Device Net/Control Net/Ethernet /IP 3層結構的通信網絡已為人們接受，PLC由原來通信功能較差變成走在網絡化的前列。

（6）現場總線技術在上世紀90年代已經形成了開發的熱潮。它適應了各行業現場測控方面的需求，形成了多標準并存的局面。FP H1/FFHSE等對過程控制更適合些，Profibus、DeviceNet等對離散控制更適合。基金會現場總線FF H1采用ISO/OSI通信模型的1、2、7層及用戶層，它在現場兩線制供電、防爆、防電磁干擾、防雷擊及冗余、現場控制、互操作性、互換性方面均經受了實際工程的較長期的考驗。FF HSE在與PPH1無縫連接的基礎上，用高速以太網（HSE，high speed Ethernet）完成中央控制室一級或監控層的網絡COTS（商業現貨技術）化的任務，采用了交換機等網絡產品及傳輸層、網絡層的TCP/UDP/IP協議，保證了系統的開放性和可互操作性。現場總線技術發展與現場儀表實現數字化、網絡化、智能化是分不開的。目前流程工業用的變送器等現場儀表生產情況是FF占10%，HART占40%、模擬儀表占50%，所以還要重視現場檢測儀表與執行器的更新換代，才能使現場總線技術普及。

（7）在上世紀90年代之前興起的互聯網（全球性的廣域網）及移動通信、多媒體技術、個人計算機及操作系統網絡支持功能的發展等，對自動化測控系統的數字通信技術的影響是非常深刻的。由于互聯網的普及，“網絡接入業”的興起，交換機、集成器、5類雙絞銅纜等網絡產品價格下降，以太網及互聯網協議簇（包括TCP/IP等）的應用技術深入到各種連網設備中，傳輸方式由基帶向載波、寬帶等方式發展，網絡速率由10 Mb/s提升至100 Mb/s、1000 Mb/s等，所以在自動化測控系統中興起了“工業以太網”熱。又由于一部分人強調自動化測控系統的確定性和實時性的特點，而在商用以太網基礎上進行改造，形成了多種實時以太網，但這只是一個過程，關鍵是性價比能否為用戶認可。總之，向著自動化測控系統網絡扁平化、直至“e網到底”的方向發展，這個趨勢是明顯的，只是有待時日而已。