目前在各大型企业的生产过程控制系统中,多以三层(或两层)网络结构为主,即设备网、控制网和信息网。由于所连接的设备、要求传输速度的不同,常采用多种总线的集成,这就要求实现各种总线间的无缝集成,并实现多种现场总线的互操作。本课题的主要研究内容有多种总线系统集成理论研究,包括总线的选择、多种总线间集成和相互转换的理论与实现;面向设备和面向信息的互操作性研究;根据运动控制的需要,在提高总线系统实时性的同时,进行建模与仿真分析;对总线系统进行稳定性与鲁棒性的分析。目前我国还没有自主知识产权的现场总线,而对引进国外的多总线系统及其集成,也未能从理论上理解其设计思想、设计依据。为了发展我国的具有自主知识产权的总线标准,赶超世界的先进技术,必须深入现场总线基础理论和多种总线集成技术的研究,这不仅是网络环境下先进控制技术的难点和热点问题,也是打破外国的技术垄断的重要过程,具有极大的经济效益和社会效益。
国家自然科学基金"多总线系统集成的设计理论及其在工业中的应用研究"(基金编号60474040)项目,针对工业生产过程中多种总线并存所涉及的理论和应用问题,利用罗克韦尔自动化实验室的三层网络系统,结合工业现场的网络控制,开展研究工作。该项目历时三年(2005年1月~2007年12月),在课题组成员的共同努力下取得了大量的研究成果。主要成果提出了选择不同总线和多总线集成的理论;提出了现场总线与以太网相结合的封装技术、组件技术和隧道技术等三种技术方案,给现场总线与以太网相结合的开发技术提供了指导原则;提出了对ControlNet控制系统的优化法则,提高了网络的的通信效率;提出了以太网和现场总线的集成的方案,并成功应用于"攀钢1450mm热连轧自动化系统"的改造中;开发的具有自主知识产权的安全栅在攀钢1450mm热连轧的改造上进行了应用,取得了满意的效果,填补了我国在本安防爆领域的一项空白。研究成果已作为学位和学术论文发表。本课题培养了大量研究生,已毕业3名博士、6名硕士。有35人次参加了国际国内学术会议,发表相关学术论文49篇,其中38篇(51次)论文被SCI、EI、ISTP检索。