EPA是什么？

EPA是以太网工厂自动化的缩写。它是商用计算机通信领域的主流技术，如以太网、TCP/IP，直接应用于工业控制现场设备之间的通信。在此基础上，为工业现场设备之间的通信建立一个开放的网络通信平台。它是一种全新的适用于工业现场设备的开放式实时以太网标准。它将大量成熟的It技术应用于工业控制系统，通过使用高效、稳定、标准的以太网和UDP/IP协议确定性通信调度策略，为现场设备的实时工作建立了全新的标准。本项目得到了中国政府“863”高技术研究发展计划的支持。在国家标准化管理委员会和全国工业过程测控标准化技术委员会的支持下，由浙江大学、浙江孔众科技有限公司、中科院沈阳自动化所、重庆邮电大学、清华大学、大连理工大学、上海工业自动化仪表研究所、机械工业仪表综合技术经济研究所、北京华控科技股份有限公司共同成立了标准起草工作组，经过三年多的技术攻关，提出了基于工业以太网的实时通信控制系统解决方案。

EPA实时以太网技术的研究是基于国家“863”计划CIMS主题系列“基于高速以太网技术的现场总线控制设备”、“现场级无线以太网协议及设备开发研究”和“基于蓝牙技术的工业现场设备、监控网络及其关键技术研究”。以及“基于EPA的分布式网络控制系统的研究与开发”和“基于EPA的产品开发仿真系统”，先后解决了工业现场设备间的确定性和实时通信、网络供电、互操作性、网络安全性、可靠性、以太网抗干扰等关键技术问题，开发了基于EPA的分布式网络控制系统，并成功应用于化工、制药等生产装置。

在此基础上，标准起草工作组起草了我国首个具有自主知识产权的现场总线国家标准《工业测控系统EPA体系结构和通信规范》。同时，本标准在国际标准IEC 61158(第四版)中被列为第14类。被列为实时以太网应用协议匹配IEC 61158的国际标准IEC 61784-2中的第14个应用协议簇(公共Profile Family 14，CPF 14)，这标志着我国首个具有自主知识产权的现场总线国际标准EPA获得IEC授牌。

目前，随着计算机、通信、网络等信息技术的发展，信息交换的领域已经覆盖了全世界的工厂、企业甚至市场。随着自动化控制技术的进一步发展，需要建立从工业现场设备层到控制层和管理层的综合自动化网络平台，建立基于工业网络技术的企业信息系统。目前，企业不同网络层次之间传输的数据信息变得越来越复杂，这对工业网络的开放性、互联性和带宽提出了更高的要求。

EPA是基于此的工业现场设备开放网络平台。通过这个平台，不仅可以将工业现场设备(如现场控制器、变送器、执行器等。)实现基于以太网的通信，同时工业现场设备的网络也能与主流通信技术并驾齐驱。同时，利用从以太网现场设备到控制层和管理层的各级网络的“E网到底”，可以实现工业企业的综合自动化系统。

技术特征:

1，确定性通信

以太网采用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)介质访问控制机制，具有通信“不确定性”的特点，这成为其在工业数据通信网络中应用的主要障碍。

虽然以太网交换技术、全双工通信技术和IEEE 802.1p & amp；Q指定的优先级技术在一定程度上避免了冲突，但也有一定的局限性:

(1)以太网交换机的存储转发机制也使得通信时延不确定。通信时延的不确定性主要来源于其排队时延。无论采用哪种存储转发机制，当来自多个端口的报文需要同时转发到同一个端口时，交换机必须对这些报文进行排队缓冲，依次转发。因此，交换机缓冲池的大小将直接影响来自某个端口的报文是否以及何时能够成功转发。

(2)以太网交换机中的“广播爆炸”问题。在工业数据通信网络中通过广播广泛发送的实时数据消息也会发生冲突。

除了实时通信的要求外，工业数据通信网络的通信还具有以下特点:

(1)周期性和非周期性信息同时存在。正常工作情况下，周期性信息较多(如过程测控信息、监测信息等。)和较少的非周期性信息(如紧急报警、程序下载等。);

(2)限时响应，一般办公自动化计算机局域网响应时间可以在几秒钟以内，而工业控制局域网响应时间应为0.01-1秒；

(3)信息流方向具有明显的方向性，传播关系相对确定。在正常工作条件下，变送器只需将测量信息传送给控制器，控制器将控制信息传送给执行器，来自现场仪表的过程监控和应急时间信息传送给操作站，操作站一般只需将下载的程序或组态数据传送给现场仪表。

(4)根据配置方案，信息的传输遵循严格的时间顺序；

(5)传输的信息量小，信息长度比较小，通常只有几个比特或几个、十几个或几十个字节；网络吞吐量小；

(6)网络负载相对稳定。

在EPA系统中，根据通信关系，将控制站点划分为若干个控制区域，每个区域通过一个EPA桥相互隔离，使得该区域内设备之间的通信流量被限制在该区域内；不同控制区域之间的通信由EPA桥转发；在一个控制区域内，每个EPA设备按照预先配置的分时原则向网络发送数据，避免了碰撞，保证了EPA设备之间的确定性和实时通信。

2、“E”网到底

EPA是一种开放式网络技术，适用于工业现场设备之间的通信。它采用分段式体系结构和确定性通信调度控制策略解决以太网通信的不确定性，使广泛应用于工业企业管理和过程监控网络的COTS(商用现成)技术直接应用于变送器、执行器、远程I/O和现场控制器等现场设备之间的通信。

利用EPA网络可以实现工业企业综合自动化智能工厂系统中从底层现场设备层到上层控制层和管理层的基于以太网技术的通信网络平台的统一，即所谓的“E(Ethernet)网到底”。

使用EPA可以实现工业企业智能工厂纵向和横向信息的无缝集成；

通过EPA网络通信平台提供的实时数据通信服务，不同厂商的现场智能设备和应用可以实现透明的信息交换和互操作。

使用EPA网络可以实现智能工厂中从管理层到控制层再到现场设备层的所有网络层基于以太网的信息的无缝集成。用户在世界任何地方都可以通过自己的访问权限，直接通过常用工具或软件(非专用软件)访问智能工厂中的任何设备。

利用EPA的开放式网络平台，可以实现传统控制系统(如DCS、PLC)与基于EPA的现场总线控制系统FCS之间的信息无缝集成，使工业现场设备中的大量控制和非控制信息无缝传递到制造执行层和企业管理系统，通过信息集成、数据综合利用和数据增值挖掘技术等创新技术，实现工业企业生产全过程的高效、智能化管理。

3.互用性

与传统的4-20mA标准不同，工业数据通信网络不仅要解决信号互通和互联的问题，还需要解决信息互通的问题，即信息的相互识别、相互理解和互操作。

所谓信号互通，就是需要相互通信的两个设备所采用的通信介质、信号类型、信号大小、信号输入/输出匹配等参数符合同一标准，即物理层标准。在此基础上，使用统一的数据链路层协议，可以将不同的设备连接在同一网络上，实现互联互通。

目前，几乎所有的控制系统都采用以太网和TCP/IP协议作为通信网络，实现了设备的互联。但是，如果只采用以太网和TCP/IP协议，而没有统一的高层协议(如应用层协议)，不同的设备之间无法相互理解和识别彼此传输的信息的含义，因此无法实现开放系统之间的信息互操作和互操作。

为此，EPA标准不仅解决了实时通信的问题，还为用户层应用定义了应用层服务和协议规范，包括系统管理服务、域下载服务、变量访问服务、事件管理服务等。至于ISO/OSI通信模型中的会话层、表示层等中间层，为了减轻设备的通信处理负荷，可以省略，直接在应用层定义与TCP/IP协议的接口。

为了支持不同厂商的EPA设备之间的互操作性，EPA标准采用XML(可扩展标记语言)作为EPA设备描述语言，并规定了设备资源、功能块及其参数接口的描述方法。用户可以使用微软提供的通用DOM技术来解释EPA设备描述文件，而不需要专门的工具来编译和解释设备描述文件。

4.公开

EPA标准完全兼容IEEE802.3、IEEE 802.1P & amp；q，IEEE802.1D，IEEE802.11，IEEE802.15和UDP(TCP)/IP等。，采用UDP协议传输EPA协议消息，减少协议处理时间，提高消息传输的实时性。

为了保证EPA系统的可靠性，EPA标准还增加了工业现场应用环境的介质接口选择规范和电缆安装指南。

商用通信电缆(如五类双绞线、同轴电缆、光纤等。)可应用于EPA系统，但必须满足工业现场应用环境的可靠性要求，如使用屏蔽双绞线代替非屏蔽双绞线。

EPA网络支持来自其他以太网/WLAN/蓝牙协议(如FTP、HTTP、SOAP、MODBUS、ProfiNet、以太网/IP协议)的消息的并行传输。这样，IT领域所有适用的技术、资源和优势都可以在EPA系统中继承。

5、分层安全策略

对于采用以太网等技术带来的网络安全问题，EPA标准规定从企业信息管理层、过程监控层、现场设备层三个层面采取分级网络安全管理措施。

EPA现场设备使用特定的网络安全管理功能块来检测它们接收到的任何消息，例如访问权限和访问密码，这样只有合法的消息才能被处理，其他非法消息将被直接丢弃，从而避免了非法消息的干扰。

在进程监控层，利用EPA网络对不同的微网段进行逻辑隔离，防止非法报文流量干扰EPA网络的正常通信，占用网络带宽资源。

对于来自互联网的远程访问，采用EPA代理服务器和各种可用的信息网络安全管理措施，防止远程非法访问。

6.裁员

EPA支持网络冗余、链路冗余和设备冗余，并提供相应的故障检测和恢复措施，如设备冗余信息的发布、冗余状态的管理、备份的自动切换等。

发展历程:

5438年6月+2005年2月，EPA在现场总线国际标准IEC 61158(第四版)中被正式列为第14类，在国际标准IEC 61158中也被列为第14类应用规则簇。

2005年2月，我国自主研发的通信协议实时以太网EPA (Ethernet for Plant Automation)顺利通过IEC各国委员会投票，正式成为IEC/PAS 62409文件。

065438-2005年10月，“2004年工业控制与自动化领域十大新闻”评选结果公布，“EPA被IEC收录并作为PAS国际标准发布”位列十大新闻。

2004年6月，165438+10月，“基于高速以太网技术的EPA现场总线控制设备”获得第六届上海国际工业博览会创新奖。

2004年6月5日至10月，EPA实时以太网在第六届中国国际高新技术成果交易会上受到广泛关注。

2004年9月浙大中控EPA实时以太网震撼MICONEX2004――第十五届国际仪器仪表展览会。

2004年5月，浙江大学和浙大中控室主持制定了《EPA标准》(征求意见稿)，通过了国家标准委的审查。

2003年4月，在EPA标准的基础上，课题组开发了基于EPA的分布式网络控制系统原型验证系统，并在杭州龙山化工厂纯碱碳化车间试用成功。

065438-2003年10月，由浙江大学和浙大中控共同制定的《工业测控系统EPA体系结构和通信标准》通过专家评审。

065438+2003年10月，EPA国家标准起草工作组成立。

2002年6月5日至10月，浙江大学中控“基于以太网的EPA网络通信技术及其控制系统”项目通过了浙江省科技厅组织的技术鉴定。

200110由浙江大学牵头，主要由浙江大学、清华大学、大连理工大学、中科院沈阳自动化所、重庆邮电学院、TC124等单位共同承担国家“863”计划CIMS主题重点项目“基于高速以太网技术的现场总线控制设备”并开始制定EPA标准。

EPA是二十碳五烯酸的缩写，二十碳五烯酸是鱼油的主要成分。EPA属于ω-3系列多不饱和脂肪酸，是人体自身不能合成的重要营养素，因此被称为人体必需脂肪酸。虽然亚麻酸在人体内可以转化为EPA，但是在人体内的反应非常缓慢，转化量非常少，远远不能满足人体对EPA的需求，必须直接从食物中补充。

EPA可以帮助降低胆固醇和甘油三酯的含量，促进体内饱和脂肪酸的代谢。从而降低血液粘度，改善血液循环，改善组织供氧，消除疲劳。防止脂肪在血管壁上的沉积，防止动脉粥样硬化的形成和发展，预防脑血栓、脑出血、高血压等心血管疾病。