淺談縫制數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)互聯(lián)

       隨著縫制設(shè)備向光機(jī)電一體化設(shè)備方向發(fā)展，其自動(dòng)化程度越來(lái)越高，無(wú)論是利用PLC（可編程邏輯控制器）、控制器（電腦控制器）、HMI（人機(jī)界面）和伺服放大器組合設(shè)計(jì)開發(fā)智能縫制單元，還是綜合利用各種縫前設(shè)備、縫中設(shè)備和縫后設(shè)備進(jìn)行無(wú)人操作的自動(dòng)化制衣廠的建設(shè)，都要求縫制數(shù)控設(shè)備能夠互聯(lián)互控，即對(duì)大系統(tǒng)中的控制設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備等來(lái)說，需要各單元能夠“開放”，系統(tǒng)中的某一個(gè)主要單元要能夠接受其他設(shè)備單元的控制和通訊信號(hào)，用來(lái)完成一系列需要相互配合的動(dòng)作或者時(shí)序控制。這要求系統(tǒng)中的各單元要能夠相互聯(lián)絡(luò)，理解對(duì)方發(fā)出的信號(hào)和指令，并能做出正確的反映，并根據(jù)需要反饋給對(duì)方一個(gè)能夠理解的信號(hào)。

       目前國(guó)內(nèi)外對(duì)互聯(lián)技術(shù)早有研究，開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM（Open system Interconnection/ReferenceModel）就是近幾十年來(lái)的研究成果。文章在簡(jiǎn)要分析這一模型的基礎(chǔ)上，會(huì)介紹采用該標(biāo)準(zhǔn)模型的總線標(biāo)準(zhǔn)以及目前國(guó)家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定情況，借此為縫制設(shè)備行業(yè)的開放式數(shù)控系統(tǒng)互聯(lián)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)制定提供有意義的參考。

       OSI模型

       隨計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)已是大勢(shì)所趨。

       國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO早在1977年就成立了專門委員會(huì)，在分析和綜合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)不基于具體機(jī)型、操作系統(tǒng)或公司的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，稱為開放系統(tǒng)互聯(lián)模型。該模型于1979年公布，1981年正式發(fā)布。

       開放，是指非獨(dú)有的，可互聯(lián)的和可獲取的。所謂開放系統(tǒng)，是指遵從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的、能夠通過互連而相互作用的系統(tǒng)。顯然，系統(tǒng)之間的相互作用只涉及系統(tǒng)的外部行為，而與系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能無(wú)關(guān)。因而關(guān)于互連系統(tǒng)的任何標(biāo)準(zhǔn)都只是關(guān)于系統(tǒng)外部特性的規(guī)定。

       OSI模型把網(wǎng)絡(luò)通信的工作分為7層,它們由低到高分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。第一層到第三層屬于OSI參考模型的低三層，負(fù)責(zé)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)通信連接的鏈路；第四層到第七層為OSI參考模型的高四層，具體負(fù)責(zé)端到端的數(shù)據(jù)通信。每層完成一定的功能，每層都直接為其上層提供服務(wù)，并且所有層次都互相支持，實(shí)際通信在物理層完成的。

       在OSI中實(shí)際數(shù)據(jù)的發(fā)送過程是：發(fā)送方將數(shù)據(jù)由上到下傳遞到物理介質(zhì)，在從上到下逐層傳遞的過程中，每層都要加上適當(dāng)?shù)目刂菩畔ⅲQ為報(bào)頭。到最底層物理層時(shí)已經(jīng)成為由“0”或“1”組成的數(shù)據(jù)比特流，然后系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)通過物理通訊介質(zhì)傳輸?shù)浇邮辗降奈锢韺?。接收方從物理層開始向上逐層剝?nèi)グl(fā)送方相應(yīng)層加上的控制信息，最后到達(dá)接收的對(duì)等層。

       為能夠使發(fā)送方和接收方的對(duì)等層（如發(fā)送方應(yīng)用層與接收方應(yīng)用層、發(fā)送方表示層與接收方表示層、發(fā)送方對(duì)話層和接收方對(duì)話層）之間能夠相互對(duì)話，必須使這些對(duì)等層之間共同遵守相同的信息編碼協(xié)議，這種協(xié)議之間交換的信息單元統(tǒng)稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU, Protocol Data Unit)，但需要注意的是傳輸層及以下各層的PDU另外還有各自特定的名稱：傳輸層稱為數(shù)據(jù)段（Segment），網(wǎng)絡(luò)層稱為分組（數(shù)據(jù)包）（Packet），數(shù)據(jù)鏈路層稱為數(shù)據(jù)幀（Frame），物理層稱為比特（Bit）。

       1. 物理層

       這是整個(gè)OSI參考模型的最底層，該層規(guī)定了系統(tǒng)用于通信的部分在機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程（單工、半雙工、全雙工）等各方面的物理特性，如規(guī)定什么信號(hào)代表1、什么信號(hào)代表0、信號(hào)線如何定義、接口如何定義、使用何種通訊介質(zhì)、串行還是并行、同步還是異步傳輸、接插件的規(guī)格尺寸、引腳數(shù)量和定義等。

       該層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位稱為比特，它為數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)，從上層接收數(shù)據(jù)，按照規(guī)定形式的信號(hào)和格式將數(shù)據(jù)發(fā)送。它向數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)（把比特流還原為數(shù)據(jù)鏈路層可以理解的格式），并完成一些管理工作，如電路標(biāo)識(shí)、故障狀態(tài)及服務(wù)質(zhì)量參數(shù)等。

       屬于物理層定義的典型規(guī)范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等，我們常見的雙絞線、同軸電纜、接線設(shè)備（如網(wǎng)卡等）、RJ－45網(wǎng)線接口、串口和并口等在網(wǎng)絡(luò)中都屬于這個(gè)層次。

       物理層要為通訊設(shè)備提供數(shù)據(jù)傳輸通路的實(shí)體，一條數(shù)據(jù)通路可能連接一個(gè)或多個(gè)物理媒體，無(wú)論這條數(shù)據(jù)通路連接了多少物理媒體，物理層都要保證在通訊時(shí)，兩個(gè)通訊的數(shù)據(jù)終端（點(diǎn)到點(diǎn)），一個(gè)數(shù)據(jù)終端與多個(gè)數(shù)據(jù)終端（一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)），都能夠通過相互之間的信號(hào)交換建立一條通路，同時(shí)要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，還要提供足夠的通訊速率，以減少通道上的堵塞。

       2. 數(shù)據(jù)鏈路層

       數(shù)據(jù)鏈路層建立在物理層之上，基于物理層提供的比特流傳輸能力和服務(wù)，為上一層提供服務(wù)，屏蔽了物理層的特征，使得通訊雙方“感覺”是在同一層上通訊。以幀為單位傳輸數(shù)據(jù)，各幀按順序傳送，其接收上一層（網(wǎng)絡(luò)層）提供的數(shù)據(jù)流，基于通訊雙方共同的協(xié)議框架，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的建立與釋放，流量控制和差錯(cuò)控制，并通過接收端的校驗(yàn)檢查和應(yīng)答保證可靠的傳輸。

       數(shù)據(jù)鏈路層在國(guó)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的協(xié)議有SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。常見的集線器、低檔的交換機(jī)和Modem設(shè)備都是工作在這個(gè)層次上。 

       3. 網(wǎng)絡(luò)層

       這一層用于解決網(wǎng)絡(luò)之間的通訊問題，它把上一層傳送來(lái)的數(shù)據(jù)組織編排成分組數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間傳送，這些分組數(shù)據(jù)包中包含有分組的長(zhǎng)度、源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)地址的網(wǎng)絡(luò)地址，傳送過程中提供路由，即為了能夠?qū)?shù)據(jù)包傳送到目標(biāo)地址而選擇的路線，所以網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是網(wǎng)絡(luò)路線控制與選擇（路由）、流量控制和擁擠控制的管理，而且該層能夠針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)變化分組數(shù)據(jù)包格式，使得異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)也能夠互聯(lián)互通。網(wǎng)絡(luò)層還可以接收下一層——數(shù)據(jù)鏈路層傳送來(lái)的數(shù)據(jù)，也可以直接將數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀解封，提取分組數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡(luò)層的包頭，內(nèi)含源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址（如IP地址等）。

       常見計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的路由器就工作在這個(gè)層次上。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的代表包括：IP、IPX、OSPF等。

       4. 傳輸層

       這一層是在前三層服務(wù)的基礎(chǔ)上提供一種通用的無(wú)差錯(cuò)的端到端連接服務(wù)，用于進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)層的傳輸服務(wù)質(zhì)量，該層的數(shù)據(jù)單元也稱數(shù)據(jù)包，它負(fù)責(zé)獲取全部傳送信息，包括數(shù)據(jù)單元碎片、亂序到達(dá)的數(shù)據(jù)包等。傳輸層的主要作用是作為數(shù)據(jù)通訊的一個(gè)緩沖服務(wù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量不能滿足要求時(shí)，他參與進(jìn)來(lái)提高；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層滿足服務(wù)并質(zhì)量較好時(shí)，他只占用很少的工作。該層還會(huì)根據(jù)通訊速率的要求，為端點(diǎn)建立建立多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接（速率要求高時(shí)），或者用多路復(fù)用或分流的方式優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率（速率要求低時(shí)）。

       傳輸層的功能包括：映像傳輸?shù)刂返骄W(wǎng)絡(luò)地址、多路復(fù)用與分割、傳輸連接的建立與釋放、分段與重新組裝、組塊與分塊。

       傳輸層協(xié)議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。此外傳輸層還要具備差錯(cuò)恢復(fù)、流量控制等功能，以此對(duì)會(huì)話層屏蔽了通信子網(wǎng)在這些方面的細(xì)節(jié)與差異。

       5. 會(huì)話層

       會(huì)話層也稱為會(huì)晤層或者對(duì)話層，會(huì)話層與傳輸層一般結(jié)合使用，他利用傳輸層來(lái)提供服務(wù)，但不參與具體的傳輸，只提供訪問驗(yàn)證、會(huì)話管理、數(shù)據(jù)流同步和重新同步等服務(wù)，如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄就是由會(huì)話層完成的。

       會(huì)話層的功能主要有：網(wǎng)絡(luò)連接的映射、數(shù)據(jù)報(bào)文的傳送、會(huì)話連接的恢復(fù)和釋放、會(huì)話管理、令牌管理和活動(dòng)管理。在會(huì)話層及以上層次，數(shù)據(jù)傳送的單位都統(tǒng)稱為報(bào)文。對(duì)話的管理包括決定誰(shuí)該發(fā)送報(bào)文，誰(shuí)該接收?qǐng)?bào)文。長(zhǎng)的對(duì)話（例如傳輸一個(gè)長(zhǎng)文件）需要分段傳輸，如有一段傳輸錯(cuò)誤就需要回到分界點(diǎn)重新傳。會(huì)話層標(biāo)準(zhǔn)定義了12種功能單元，各個(gè)開放系統(tǒng)可以以核心功能服務(wù)單元為基礎(chǔ)，選配其他功能單元組成合理的會(huì)話服務(wù)子集。

       會(huì)話層的主要標(biāo)準(zhǔn)有“DIS8236:會(huì)話服務(wù)定義”和“DIS8237:會(huì)話協(xié)議規(guī)范”。

       6. 表示層

       表示層位于應(yīng)用層之下，它為應(yīng)用層服務(wù)，提供一些數(shù)據(jù)解釋服務(wù)包，主要解決數(shù)據(jù)信息的語(yǔ)法和語(yǔ)義，使得具有不同數(shù)據(jù)表示方法的開放系統(tǒng)之間能夠互相理解，即提供數(shù)據(jù)格式化的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)。表示層同時(shí)還負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)信息的壓縮和解壓縮，加密和解密等工作。例如圖像格式的顯示，就是由位于表示層的協(xié)議來(lái)支持。表示層以下各層只關(guān)心如何可靠地傳輸數(shù)據(jù)，而表示層利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)壓縮格式、加密技術(shù)等將應(yīng)用層數(shù)據(jù)處理成適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膱?bào)文。

       7. 應(yīng)用層

       這是OSI參考模型的最高層，這一層直接為端用戶服務(wù)，如事務(wù)處理、文件傳輸、數(shù)據(jù)檢索、網(wǎng)絡(luò)管理、加密等，直接面向用戶的具體應(yīng)用，為嵌入式操作系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口，該服務(wù)包含用戶應(yīng)用程序執(zhí)行通信任務(wù)所需要的協(xié)議和功能，如電子郵件和文件傳輸?shù)?，在這一層中TCP/IP協(xié)議中的FTP、SMTP、POP等協(xié)議得到了充分應(yīng)用。應(yīng)用層管理開放系統(tǒng)的互連，包括系統(tǒng)的啟動(dòng)、維持和終止，并保持應(yīng)用進(jìn)程間建立連接所需的數(shù)據(jù)記錄，其他層都是為支持這一層的功能而存在的。一個(gè)應(yīng)用是由一些相互合作的應(yīng)用進(jìn)程組成的，這些進(jìn)程可以是任何形式的操作過程，例如，手工的、計(jì)算機(jī)化的或工業(yè)和物理過程等。這些應(yīng)用進(jìn)程根據(jù)應(yīng)用層協(xié)議互相通信。

圖1 OSI各層的數(shù)據(jù)處理流程示意

       以上介紹的OSI七層結(jié)構(gòu)中，作為發(fā)送端，數(shù)據(jù)流從應(yīng)用層開始向下逐層傳遞，其每一層都接收來(lái)自上一層的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包中包含有上一層協(xié)議通訊所需要的頭和尾以及數(shù)據(jù)，在本層再增加一個(gè)協(xié)議頭和協(xié)議尾，連同數(shù)據(jù)一起封裝傳遞給下一層，最后到達(dá)物理層經(jīng)過再次封裝通過物理傳輸介質(zhì)發(fā)送給接收端，在接收端，數(shù)據(jù)流從物理層開始向上逐層傳遞，其每一層都接收來(lái)自下一層的數(shù)據(jù)包，將本層所需要的協(xié)議頭和尾去除，校驗(yàn)錯(cuò)誤情況，如無(wú)誤傳遞給上一層，最后到達(dá)接收端的應(yīng)用層，應(yīng)用層將還原出來(lái)的數(shù)據(jù)發(fā)給應(yīng)用程序。在這個(gè)過程中，接收端的每一層都會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包中協(xié)議頭和尾的信息進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，在本層發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可以根據(jù)協(xié)議在本層要求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方進(jìn)行數(shù)據(jù)重發(fā)或處理（圖1說明了這一過程）。

       然而，倘若我們要將OSI模型直接用于工業(yè)設(shè)備中的開放式系統(tǒng)互聯(lián)時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)起來(lái)特別復(fù)雜。有人指出OSI模型的一些缺點(diǎn)：層次數(shù)量與內(nèi)容不是最佳，如會(huì)話層和表示層這兩層幾乎是空的，而數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層包含內(nèi)容太多；模型中有很多的子層插入，每個(gè)子層都有不同的功能；模型以及相應(yīng)的服務(wù)定義和協(xié)議極其復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)很難；有些功能，如尋址、流量控制和差錯(cuò)控制，都會(huì)在每一層上重復(fù)出現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的效率。

       有關(guān)總線的介紹

       國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代就開始跟蹤研究OSI模型，也都提出過開放式系統(tǒng)互聯(lián)的問題，但是直到90年代末期，隨我國(guó)機(jī)電設(shè)備的升級(jí)換代、計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電一體化設(shè)備得到越來(lái)越廣泛的使用和推廣，相關(guān)領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)互聯(lián)才真正重視起來(lái)。

       比如，在機(jī)電一體化的研究中出現(xiàn)了“現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)”，它就是要將安裝在制造現(xiàn)場(chǎng)的各種控制裝置和檢測(cè)裝置通過總線連接到安裝在控制室內(nèi)的自動(dòng)化管理裝置，再通過串行、數(shù)字式、多點(diǎn)、高抗擾度的物理介質(zhì)鏈接起來(lái)，系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備之間遵循開放性、互操作性、互換性和可集成性，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和集成度，便于制造企業(yè)迅速組件自動(dòng)化生產(chǎn)線，組織快速生產(chǎn)、方便維護(hù)。

       截至目前，國(guó)際上已經(jīng)發(fā)展出40多種現(xiàn)場(chǎng)總線，這些總線都適用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，但是相互之間沒有覆蓋。按照這些總線傳輸數(shù)據(jù)的大小，可以將這些總線分為三類，分別是：基于位傳輸?shù)絺鞲衅骺偩€（sensor bus）、基于字節(jié)傳輸?shù)脑O(shè)備總線（device bus）和基于數(shù)據(jù)流傳輸?shù)默F(xiàn)場(chǎng)總線。下面介紹幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域較廣的總線。

       基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線，即Foudation Fieldbus，簡(jiǎn)稱FF，這是在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層上增加了用戶層。使用該總線標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化供應(yīng)商有：AB、ABB、Foxbro、橫河、ABB、西門子Siemens等，主要應(yīng)用領(lǐng)域：化工、石油、污水處理等。

       LonWorks總線是由美國(guó)Ecelon公司推出并由它們與摩托羅拉Motorola、東芝Hitach公司共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七層通訊協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置。在稱為Neuron的芯片中實(shí)現(xiàn)了LonWorks技術(shù)所采用的LonTalk協(xié)議，集成芯片中有3個(gè)8位CPU：一個(gè)用于完成開放互連模型中第 1～ 2層的功能，稱為媒體訪問控制處理器，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問的控制與處理；第二個(gè)用于完成第3～6層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變量處理的尋址、處理、背景診斷、函數(shù)路徑選擇、軟件計(jì)量時(shí)、網(wǎng)絡(luò)管理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制、收發(fā)數(shù)據(jù)包等；第三個(gè)是應(yīng)用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中還具有存儲(chǔ)信息緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)CPU之間的信息傳遞，并作為網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。它被廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、工業(yè)過程控制等行業(yè)。

       Profibus是作為德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN 50170的現(xiàn)場(chǎng)總線。由Profibus -DP、Profibus -FMS、Profibus-PA組成了Profibus系列。DP型用于分散型外設(shè)間的高速傳輸，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)和分散式I/O設(shè)備通訊，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。FMS意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等一般自動(dòng)化，而PA型則是用于過程自動(dòng)化的總線類型，標(biāo)準(zhǔn)目前還處于制定過程中，它遵從IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)總線供電與本質(zhì)安全防爆。該項(xiàng)技術(shù)是由西門子公司為主的十幾家德國(guó)公司、研究所共同推出的。它采用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，由這兩部分形成了其標(biāo)準(zhǔn)第一部分的子集，DP型隱去了3～7層，而增加了直接數(shù)據(jù)連接擬合作為用戶接口，F(xiàn)MS型只隱去第3～6層，采用了應(yīng)用層，作為標(biāo)準(zhǔn)的第二部分。

       CAN是控制網(wǎng)絡(luò)Control Area Network的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，得到了  Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域，可應(yīng)用于除防爆領(lǐng)域之外的任何工業(yè)領(lǐng)域，目前在汽車行業(yè)應(yīng)用最多，其模型結(jié)構(gòu)只有3層，只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂上層的應(yīng)用層。其信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率最高可達(dá) 1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá) 1 0km/kbps，可掛接設(shè)備最多可達(dá) 110個(gè)。

       HART總線是Highway Addressable Remote Transducer的縮寫。最早由Rosemout公司開發(fā)并得到80多家著名儀表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金會(huì)。這種被稱為可尋址遠(yuǎn)程傳感高速通道的開放通信協(xié)議，其特點(diǎn)是現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，能由總線供電，可滿足本安防爆要求，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中工業(yè)過程控制的過渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，得到了較好的發(fā)展。HART通信模型也是由3層組成 ：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層采用FSK(Frequency Shift Keying）技術(shù)在4～20mA模擬信號(hào)上迭加一個(gè)頻率信號(hào)，頻率信號(hào)采用Bell202國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)傳輸速率為1200bps，邏輯0的信號(hào)頻率為2200Hz，邏輯1的信號(hào)傳輸頻率為 1200Hz。

       其他現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)還有：WorldFIP（面向工業(yè)控制的現(xiàn)場(chǎng)總線），P-NET總線，AS-I（Actuator Sensor Interface，直接連接現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器的總線系統(tǒng)），Device Net, CC-Link（Control &Communication Link，控制與通信鏈路系統(tǒng)）, Control Net, Swift Net(主要用于航天領(lǐng)域)，InterBUS等。

       本行業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和工作

       我國(guó)在數(shù)控機(jī)床行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)首先提出了“開放式數(shù)控系統(tǒng)”的概念，為規(guī)范和引導(dǎo)國(guó)內(nèi)開放式數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商相互支持與合作，共同提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率，保護(hù)民族產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)緊跟國(guó)際上有關(guān)開發(fā)式數(shù)控系統(tǒng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由掛靠在北京機(jī)床研究所的全國(guó)工業(yè)機(jī)械電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC231)組織計(jì)劃立項(xiàng)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械電氣行業(yè)主干企業(yè)開展了《機(jī)械電氣設(shè)備 開放式數(shù)控系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

       全國(guó)工業(yè)機(jī)械電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC231)目前是第四屆，現(xiàn)由76名委員和1名顧問組成，下轄四個(gè)分技術(shù)委員會(huì)：紡織機(jī)械電氣系統(tǒng)分技術(shù)委員會(huì)、機(jī)床電氣系統(tǒng)分技術(shù)委員會(huì)、機(jī)械電氣安全控制系統(tǒng)分技術(shù)委員會(huì)和縫制機(jī)械電氣系統(tǒng)分技術(shù)委員會(huì)（籌），六個(gè)工作組：開放式數(shù)控系統(tǒng)工作組、建設(shè)和起重機(jī)械電氣系統(tǒng)工作組、電磁兼容工作組、半導(dǎo)體設(shè)備電氣系統(tǒng)工作組、塑料機(jī)械電氣系統(tǒng)工作組和電敏裝置工作組，由該委員會(huì)組成結(jié)構(gòu)可以看出，該標(biāo)委會(huì)的專家代表來(lái)自機(jī)電行業(yè)的不同領(lǐng)域，這對(duì)于制定符合各行業(yè)要求和發(fā)展實(shí)際的具有代表型的標(biāo)準(zhǔn)很重要。上海鮑麥克斯電子科技有限公司是前期首家參與該標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的縫制機(jī)械數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)，去年參與了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)機(jī)械數(shù)字控制系統(tǒng) 第1部分：通用技術(shù)條件》的制修訂。

       目前標(biāo)委會(huì)制定的開放式數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是一系列標(biāo)準(zhǔn)，主要由《GB/T 18759.1－2002 機(jī)械電氣設(shè)備 開放式數(shù)控系統(tǒng) 第1部分：總則》、《GB/T 18759.2－2006 機(jī)械電氣設(shè)備 開放式數(shù)控系統(tǒng) 第2 部分：體系結(jié)構(gòu)》、《GB/T 18759.3－2009 機(jī)械電氣設(shè)備 開放式數(shù)控系統(tǒng) 第3 部分：總線接口與通信協(xié)議》、《GB/T 18759.4-XXXX機(jī)械電氣設(shè)備開放式數(shù)控系統(tǒng) 第4 部分：硬件平臺(tái)》、《GB/T 18759.5-XXXX機(jī)械電氣設(shè)備開放式數(shù)控系統(tǒng)第5部分 軟件平臺(tái)》、第6部分 網(wǎng)絡(luò)接口與通訊協(xié)議、第7部分 通用技術(shù)條件、第8部分 試驗(yàn)與驗(yàn)收等組成，其中前三部分標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，第四部分標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)報(bào)批，第五部分和第六部分標(biāo)準(zhǔn)在征求意見階段，第七、八部分標(biāo)準(zhǔn)在草稿擬制階段。該系列標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍包括（除第六部分外）：金屬加工機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、縫制機(jī)械、塑料和橡膠機(jī)械、木工機(jī)械等電氣設(shè)備的開放式數(shù)控系統(tǒng)，可以說覆蓋的范圍還是比較廣的，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)的定義為：指應(yīng)用軟件構(gòu)筑于遵循公開性、可擴(kuò)展性、兼容性原則的系統(tǒng)平臺(tái)之上的數(shù)控系統(tǒng)，使應(yīng)用軟件具備可移植性、可操作性和人機(jī)界面的一致性。在標(biāo)準(zhǔn)的第6部分 網(wǎng)絡(luò)接口與通訊協(xié)議中，對(duì)于開放式數(shù)控系統(tǒng)其網(wǎng)絡(luò)接口與通訊協(xié)議應(yīng)滿足：開放性、可靠性和安全性的要求，在草稿階段，提出開放式數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口以TCP/IP為基礎(chǔ)，由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用服務(wù)層組成，對(duì)信息模型做了定義，雖然標(biāo)準(zhǔn)沒有全部覆蓋到所有機(jī)電行業(yè)領(lǐng)域，但是作為機(jī)械電氣設(shè)備互聯(lián)的一個(gè)起步標(biāo)準(zhǔn)，需要整個(gè)機(jī)電行業(yè)的協(xié)同努力去不斷完善。

       綜上，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)得到了全世界的重視，我國(guó)各行業(yè)都將很快面臨網(wǎng)絡(luò)接入和信息互通的問題，對(duì)于不同的廠家設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，只有大家都遵循共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和規(guī)范，才能互利合作，利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)化的集成，相信不久國(guó)際上一個(gè)大一統(tǒng)的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)一定會(huì)在下一個(gè)十年出現(xiàn)，所以縫制設(shè)備行業(yè)的電控企業(yè)需要緊跟這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的進(jìn)展，適時(shí)開展有關(guān)方面的設(shè)計(jì)研究，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)縫制機(jī)械的自動(dòng)化和智能化做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。