| 单词 | 工厂自动化协议(MAP) |
| 释义 | 【工厂自动化协议(MAP)】 是适用于开放系统互连、特别是适用于工业控制局域网的一项数据通信标准。分散型控制系统和各种分布式控制系统，目前已广泛用于工厂自动化及工厂管理。可靠地实现数据通信、保证不同厂家提供的数据通信设备能够互连，是这种系统必须解决的首要问题。MAP不但为这种系统规定了便于实施的通信协议，还规定了实现网络拓扑、网络管理及网络应用等有关技术细节。1980年初，美国G．M公司在日本同行的竞争压力下，采纳了发展工厂自动化的对策。一个工厂自动化系统往往包括有实现过程监视与控制以及实现企业综合管理的计算机系统。这种系统可能包括有数控装置、可编程序控制器、机器人和计算机辅助设计装置等。这些装置通常是由不同制造厂家提供的，它们都有自己的专用协议和接口问题。为了实现这些装置的互连，用户将耗费大量资财。G．M公司综合分析了市场、设计、生产和管理等方面的现状，感到要实现工厂自动化，迫切需要解决多厂家通信设备互连的问题。为此，需要从用户角度向通信设备制造厂家提出功能需求与限制。1979年底，G．M公司成立了“局域网用户集团”。根据用户集团的建议，1980年11月成立了“工厂自动化协议任务组”即“MAP任务组”，负责研究并确立工厂层系统通用通信标准。 工厂自动化设备的互连性不好，是近年来国际竞争力下降的美国制造业所面临的棘手问题。因此，MAP的开发思路一经露头，便得到了同类公司或厂家的大力支持和协助。据统计，美国有700多家公司参加了美国MAP用户集团。此外，欧洲MAP用户集团有170多家公司；加拿大MAP用户集团有140多家公司；在中国，“七五”科技攻关项目”、“分散型控制系统与工业系统与工业控制局部网络”采用了MAP标准，一些高等院校也联合成立了MAP兴趣组，从事符合MAP标准的数据通信网的开发。MAP的开发由两个组织负责。一个是设在G．M公司内的MAP任务组，主要负责技术研究和计划安排；另一个是MAP／TOP用户集团，负责MAP的改进和普及工作。MAP／TOP用户集团的最高机构是SME，它是该用户集团世界联合会的官方秘书处。它通过MAP／TOP用户集团，对联合会成员产生的全部技术信息(包括会议记录、报告、规范和文件)，进行分档处理、收集、分类和查询，是关于MAP／TOP技术资料的世界性中心。为了做好有关的技术管理工作，实现MAP的开发目标，SME成立了MAP测试技术委员会，下设3个工作组：第1工作组(WG1)负责用户要求和需求分析，开发用户需求主体框架结构；第2工作组(WG2)负责测试管理；第3工作组(WG3)负责体系结构。为了做好MAP产品的市场工作，SME与美国工业技术研究所协作，出版产品市场所需的综合指南。该指南按端系统、中间系统、初始设备制造厂家(OEM)产品、网间连接器、网络产品以及网络服务进行分类，为厂家和用户提供服务。从MAP的组织机构大致可以看出，他们的目的是试图开发融市场、设计、试制、生产和管理为一体的，为多厂家、多用户服务的集成系统计算机局域网。这一举动现实地反映了当前国际上工业发达国家完善其现代化过程工业，进一步走向世界范围的集约化生产的大趋势。(1)选择已有的通信协议MAP的目的是从已经标准化了的或已经决定要标准化的通信协议中去加以选用。(2)制订使用标准在MAP选用的通信协议中，一个协议往往有几种工作方式，许多参量也没有明确规定，它们是难于直接用于MAP网络的。必须制订使用标准，对所选协议的取舍和各种参量都作出明确规定，使通信协议实用化。(3)与标准化机构密切合作在所选用的通信协议不完善时，要让标准化机构去完善；在没有恰当的通信协议或要对协议进行改动时，则制订使用标准MAP所有这些工作，都是通过与标准化机构密切合作去完成的，而且都要通过标准化机构将其标准化。MAP任务组的许多成员和ISO、IEC、IEEE、ANSI等建立了密切的联系，对加速MAP标准的制订起了促进作用。MAP的第一个文件即MAP1．0出版于1982年10月，它提供了网络的一般考虑和执行信息，确定了MAP的开发要点。1984年4月发布了MAP的第2个文件即MAP2．0，它包括了MAP1．0中的全部内容，但在信息的细化方面作了补充。1985年3月和8月，又相继发表了MAP2．1及MAP2．2。这些文件虽然反映了当时在制订MAP标准方面的最新成就，记述了G．M公司在OSI高协议方面所做的许多工作，但文件的内容是不完备的，许多高层协议(例如表示层、应用层协议)仍未确定。MAP版本的序号是根据向上兼容和需求的改进而规定的。如果MAP文件包括改进需求方面的内容，版本序号的增加则表示功能的增强(例如从MAP1．0至MAP2．0)。如果只是补充新的技术规范，版本序号的增加只表示扩展(例如从MAP2．0至MAP2．2)。MAP2．1注重于大型汽车组装与生产工具的综合需求，对生产现场与办公室之间的通信、灵活的文件或数据库的访问、实时性、MAP网络与专用子网的连接管理过程控制系统包括分散型控制系统以及现场总线等方面，它都不能满足要求。MAP2．2增加了单元结构，但仍未很好解决上述问题。1988年6月G．M公司在“企业网络环境”下对MAP3．0的模型做了验证试验，确定了MAP3．0正式版本，并决定该版本在几年内不予变更。MAP3．0共包括正文17章和10个附录，是MAR的最新技术成果。它详细论述了MAP网络体系结构，为物理层至应用层的全部层选用或推荐了通信协议，还对网络管理、网络服务应用接口、增强型性能体系结构(EPA)的实现，作了详细、明确的规定。MAP3．0定义了两种MAP网络：完全MAP及小型MAP。完全MAP具有OSI参考模型中从物理层至应用层的全部7层；而小型MAP只有3层，即物理层、数据链路层和应用层。1．完全MAP。(1)物理层。在OSI模型中，使用物理层的目的在于对数据链路实体间的数据传输提供一种物理连接，以及提供对物理连接进行激活和去活的手段。在该层，MAP3．0推荐采用特性阻抗为75的同轴电缆作为传输媒体，采用速率为10MbPs宽带传送方式。(2)链路层。其目的旨在提供和管理各个数据帧的传输，还可对物理层所发生的差错进行检测或纠正，从而实现相邻站之间数据的可靠传送。链路层分为MAC(媒体访问控制)子层和LLC(逻辑链路控制)子层：MAC子层采用IEEE802．4规定的令牌传送总线访问控制方式；LLC子层采用IEEE802．2规定的逻辑链路控制规范。(3)网络层。使用网络内和网络之间的中继功能，提供终端装置之间数据传输的通路，管理网络内和网络之间的信息流。考虑到与不同网络的连接问题，MAP3．0增加了ES(端系统)－IS(中间系统)功能即网络中继功能。这样，当构成CIMS(计算机集成制造系统)时，与广域网的连接就很容易实现。(4)运输层。对会话层提供终端装置之间独立于网络的高质量2服务。MAP3．0与MAP2．0没有区别，都是使用第4类运输服务，这类服务能提供流量控制和网络的多用户传输能力。通过对失序、丢失或危险包的检验，能完成差错检测和恢复功能，实现故障后的自动恢复。(5)会话层。主要功能是向表示层和应用层提供对话管理服务，实现逻辑通信路上的会话控制。MAP3．0选用ISOTC97 8326及ISOTC97 8327作为会话层通信协议。(6)表示层。确定数据的抽象表示与传送形式之间的对应关系，控制它们之间的来回变换。前者使用名为ASN．1(抽象语法表示1)的表示方法和符号规则，后者使用表示层协议。(7)应用层。分为公用功能和特定功能两种。MAP3．0采用了国际标准的MMS(制造报文服务)。MMS功能把工厂的各种机器作为通用的抽象机器来定义，该功能大致分为普通环境管理功能、变量存取功能和事件管理功能等10类，85种。2．小型MAP。为了满足工厂设备高速性的要求，在MAP2．2版本中就提出了小型MAP结构的概要。MAP3．0又对此作了详细规定。小型MAP的最大特点是改善了实时性，它采用3层结构(第1层、第2层和第7层。越过了第3层～第6层)。在物理层，它使用载波带传送方式，速率为5MbPs，MAC子层虽然使用与完全MAP相同的令版总线访问控制方式，但采用了立即响应功能。与完全MAP相比，响应性大约提高了2倍。在应用层，也能实现MMS。小型MAP虽然有一定优点，但也存在一定限制：电缆长度必须限制在700mm以内，连接的节点数低于32。完全MAP与小型MAP连接起来构成扩展MAP，它们之间的连接要通过增强型性能体系结构(MAP／EPA)才能实现。MAP／EPA是完全MAP与小型MAP之间的专用中继装置，MAP3．0对此有明确规定。为了适应未来市场对MAP网络的需求，许多公司纷纷表示对MAP产品的热心，并积极开发符合MAP标准的产品。例如日本横河电机公司生产的YEWMAC生产线控制系统采用了完全MAP；东芝公司生产的ADM-AP综合控制系统采用了小型MAP；美国莫托罗拉公司生产的MVME372MAP控制板和福克斯波罗公司生产的I／A系统，也都符合MAP标准。为了检验制造出的产品是否完全符合MAP，国外还建立了MAP一致性测试系统以及MAP一致性测试中心。预计到90年代后期，符合MAP标准的通信网络将成为工厂通信网络中的主流。(重庆工业自动化仪表研究所杜芝君、合肥工业大学匡鲁江撰) |
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