总线专题：第七讲 EPA（下）

7.EPA确定性通信调度方案

在EPAL1网段的一个微网段内，所有EPA设备的通信均是按周期进行的，完成一个通信周期所需的时间T称为一个巡回周期。当EPA设备的功能执行采用按时间方式调度功能块执行时，巡回周期即等于宏周期。

一个巡回周期分为二个阶段，其中第一个阶段为周期报文传输阶段Tp，第二个阶段为非周期报文传输阶段Tn见（图3）

（1）周期报文的发送过程

在Tp阶段，依据组态，一个L1微网段内所有设备依次访问网络介质，按广播或多播方式向网络上发送周期报文。

一个L1微网段内，EPA设备发送报文的时间以其巡回周期开始时的“零”时间为时间基准，并为每个EPA设备发送周期报文定义了偏移量（Offsef）。

例如，在一个巡回周期内，一个EPA设备发送周期报文的时间偏移量为Toffset。当进行第N个巡回周期的通信时，该设备发送周期报文的时间为n·T+Toffset。当该EPA设备检测到其内部时钟等于n·T+Toffset，将首先将以发布者/预订者方式发送用于传输过程数据的一个或多个周期报文。

紧接着，该设备向本微网段所有其他设备广播本地设备的非周期报文声明消息，说明本地设备有无非周期报文发送，如有时，则按本地等一个非周期报文的优先级以及本地IP地址等信息通知其他设备。

（2）非周期报文的发送过程

在Tn阶段，每个EPA设备根据在Tp阶段接收到的其他设备非周期声明信息，依据以下规则和步骤发送非周期报文：

1）如本地设备无非周期报文发送，则不予处理；

2）如本地设备有非周期报文发送，如本地的非周期报文优先权最高，且本次巡回周期内剩余时间足够该报文的完整发送，则发送非周期报文，转入第4）步：如本次巡回周期内剩余时间不足以该报文的完整发送，则认为本地设备的非周期报文发送完毕，转入第5）步。

3）如本地设备有非周期报文发送，且本地的非周期报文优先权与其它设备的非周期报文具有相同的优先级，如本地设备的IP地址较小，且本次巡回周期内剩余时间足够该报文的发送，则发送非周期报文；如本次巡回周期内剩余时间不足以该报文的完整发送，则认为本地设备的非周期报文发送完毕，转入第5）步。

4）如本地设备下一个非周期报文的优先级不小于其他设备的非周期报文，且本次巡回周期内剩余时间足够下一个非周期报文的发送，则发送该非周期报文；如果本地设备的下一个非周期报文的优先级小于其他设备的非周期报文，或者本次巡回周期内剩余时间不足以本地设备中优先级最高的第一个非同期报文发送，则认为本地设备的非周期报文发送完毕，转入第5）步。

5）如本地设备的非周期报文发送完毕，则向网络上发送“非周期报文发送完毕”声明消息。通知其他设备发送非周期报文。

6）其他具有非周期报文传输要求的EPA现场设备重复2）～4）步，直到本次巡回周期到，或所有设备的非周期报文发送完毕。

7）继续下一个巡回周期的报文发送。

注：本确定性通信调度主要运用于IEEE802.3的微网段。对基于IEEE802.11及IEEE802.15的微网段，该调度方案不一定适用。

8.EPA目前的状况与将来的发展

（1）EPA目前的状况

1）基于EPA的分布式网络控制系统已在杭州某化工厂三套纯碱碳化生产装置上进行示范应用，以对EPA的标准进行验证。该系统于2003年4月20日经过调试正式投运，迄今运行稳定可靠，并得到用户好评。

2）目前EPA已得了上海自动化仪表股份有限公司，中国四联仪器仪表集团有限公司，吴忠仪表股份有限公司，天津仪表集团有限公司，上海威尔泰工业自动化股份有限公司以及华控等单位的大力支持，以开发有关EPA的产品。

3）目前EPA在实时性及时间上的确定性，互可操作，现场仪表供电及冗余化方面都已获得解决；但在防暴场所的应用，以及在功能安全与网络安全等方面正在进一步完善之中。

（2）EPA将来的发展

1）EPA将来很可能成为IEC现场总线国际标准之一。

2）目前EPA是浙大中控的理念Inplant（智能化工厂）的重要组成部分，虽然目前仅适用于过程自动化（PA）领域；但将来会扩展到工厂自动化（FA）及运动控制等领域的应用。

总之，EPA是我国拥有自主知识产权具有创新的实时以太网，当前主要的问题就是如何实现产业化，迅速扩大应用，以占有市场的较大份额。当然要做到这一点，除了研发单位的努力外，也还需要得到各方面的大力支持。

据本人在2006年2月28日至3月1日在上海召开的国际FF会员大会上，了解到现场总线基金会目前尚未启动基于以太网的FF，这就少了一个大的竞争对手，希望EPA能紧紧地抓住此一机遇，以更快的步伐谋求发展。