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更新時間:2024-10-26 09:23:57瀏覽次數(shù):511
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不同的機構(gòu)和不同的人可能對現(xiàn)場總線有著不同的定義,不過通常情況下,大家*在以下六個方面:
用于過程自動化和制造自動化的現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表互連的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡。
依據(jù)實際需要使用不同的傳輸介質(zhì)把不同的現(xiàn)場設備或者現(xiàn)場儀表相互關聯(lián)。
用戶可以根據(jù)自身的需求選擇不同廠家或不同型號的產(chǎn)品構(gòu)成所需的控制回路,從而可以自由地集成FCS。
FCS 廢棄了DCS 的輸入/輸出單元和控制站, 把DCS 控制站的功能塊分散地分配給現(xiàn)場儀表, 從而構(gòu)成虛擬控制站,*地實現(xiàn)了分散控制。
通信線供電方式允許現(xiàn)場儀表直接從通信線上攝取能量, 這種方式提供用于本質(zhì)安全環(huán)境的低功耗現(xiàn)場儀表, 與其配套的還有安全柵。
現(xiàn)場總線為開放式互聯(lián)網(wǎng)絡,既可以與同層網(wǎng)絡互聯(lián),也可與不同層網(wǎng)絡互聯(lián),還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的共享。
從以上內(nèi)容我們可以看到,現(xiàn)場總線體現(xiàn)了分布、開放、互聯(lián)、高可靠性的特點,而這些正是DCS系統(tǒng)的缺點。DCS通常是一對一單獨傳送信號,其所采用的模擬信號精度低,易受干擾,位于操作室的操作員對模擬儀表往往難以調(diào)整參數(shù)和預測故障,處于“失控”狀態(tài),很多的儀表廠商自定標準,互換性差,儀表的功能也較單一,難以滿足現(xiàn)代的要求,而且?guī)缀跛械目刂乒δ芏嘉挥诳刂普局?。FCS則采取一對多雙向傳輸信號,采用的數(shù)字信號精度高、可靠性強,設備也始終處于操作員的遠程監(jiān)控和可控狀態(tài),用戶可以自由按需選擇不同品牌種類的設備互聯(lián),智能儀表具有通信、控制和運算等豐富的功能,而且控制功能分散到各個智能儀表中去。由此我們可以看到FCS相對于DCS的巨大進步。
也正是由于FCS的以上特點使得其在設計、安裝、投運到正常生產(chǎn)都具有很大的*性:首先由于分散在前端的智能設備能執(zhí)行較為復雜的任務,不再需要單獨的控制器、計算單元等,節(jié)省了硬件投資和使用面積;FCS的接線較為簡單,而且一條傳輸線可以掛接多個設備,大大節(jié)約了安裝費用;由于現(xiàn)場控制設備往往具有自診斷功能,并能將故障信息發(fā)送至控制室,減輕了維護工作;同時,由于用戶擁有高度的系統(tǒng)集成自主權,可以通過比較靈活選擇合適的廠家產(chǎn)品;整體系統(tǒng)的可靠性和準確性也大為提高。這一切都幫助用戶實現(xiàn)了減低安裝、使用、維護的成本,終達到增加利潤的目的。
由于各個國家各個公司的利益之爭,雖然早在1984年電工技術委員會/標準協(xié)會(IEC/ISA)就著手開始制定現(xiàn)場總線的標準,至今統(tǒng)一的標準仍未完成。很多公司也推出其各自的現(xiàn)場總線技術,但彼此的開放性和互操作性還難以統(tǒng)一。目前現(xiàn)場總線市場有著以下的特點:
目前世界上存在著大約四十余種現(xiàn)場總線,如法國的FIP,英國的ERA,德國西門子公司Siemens的ProfiBus,挪威的FINT,Echelon公司的LONWorks,PhenixContact公司的InterBus,RoberBosch公司的CAN,Rosemounr公司的HART,CarloGavazzi公司的Dupline,丹麥ProcessData公司的P-net,PeterHans公司的F-Mux,以及ASI(ActraturSensorInterface),MODBus,SDS,Arcnet,標準組織-基金會現(xiàn)場總線FF:FieldBusFoundation,WorldFIP,BitBus,美國的DeviceNet與ControlNet等等。這些現(xiàn)場總線大都用于過程自動化、醫(yī)藥領域、加工制造、交通運輸、國防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領域,大概不到十種的總線占有80%左右的市場。
目前的工業(yè)總線網(wǎng)絡可歸為三類:485網(wǎng)絡、HART網(wǎng)絡、FieldBus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。
485網(wǎng)絡:RS485/MODBUS是現(xiàn)在流行的一種工業(yè)組網(wǎng)方式,其特點是實施簡單方便,而且現(xiàn)在支持RS485的儀表又特別多?,F(xiàn)在的儀表商也紛紛轉(zhuǎn)而支持RS485/MODBUS,原因很簡單, RS485的轉(zhuǎn)換接口不僅便宜得而且種類繁多。至少在低端市場上,RS485/MODBUS仍將是主要的工業(yè)組網(wǎng)方式。
HART網(wǎng)絡:HART是由艾默生提出的一個過度性總線標準,主要特征是在4-20毫安電流信號上面疊加數(shù)字信號,但該協(xié)議并未真正開放,要加入他的基金會才能拿到協(xié)議,而加入基金會要一定的費用。HART技術主要被國外幾家大公司壟斷,近些年國內(nèi)也有公司在做,但還沒有達到國外公司的水平?,F(xiàn)在有很多智能儀表帶有[HART圓卡],支持HART通訊功能。但從國內(nèi)情況來看,還沒有真正用到這部分功能來進行設備聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控,多只是利用手操器對其進行參數(shù)設定。從長遠來看,由于HART通信速率低、組網(wǎng)困難等原因,HART儀表的應用將呈下滑趨勢。
FieldBus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡:現(xiàn)場總線是當今自動化領域的熱點技術之一,被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)標志著自動化控制技術又一個新時代的開始。現(xiàn)場總線是連接控制現(xiàn)場的儀表與控制室內(nèi)的控制裝置的數(shù)字化、串行、多站通信的網(wǎng)絡。其關鍵標志是能支持雙向、多節(jié)點、總線式的全數(shù)字化通信?,F(xiàn)場總線技術近年來成為上自動化和儀器儀表發(fā)展的熱點,它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了革命性的變化,使自控系統(tǒng)朝著“智能化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡化、分散化”的方向進一步邁進,形成新型的網(wǎng)絡通信的全分布式控制系統(tǒng)——現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Fieldbus Control System)。然而,到目前為止,現(xiàn)場總線還沒有形成真正統(tǒng)一的標準,ProfiBus、CANbus、CC-Link等多種標準并行存在,并且都有自己的生存空間。何時統(tǒng)一,遙遙無期。目前,支持現(xiàn)場總線的儀表種類還比較少,可供選擇的余地小,價格又偏高,用量也較小。
每種總線大都有其應用的領域,比如FF、PROFIBUS-PA適用于石油、化工、醫(yī)藥、冶金等行業(yè)的過程控制領域;LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet適用于樓宇、交通運輸、農(nóng)業(yè)等領域;DeviceNet、PROFIBUS-DP適用于加工制造業(yè),而這些劃分也不是的,每種現(xiàn)場總線都力圖將其應用領域擴大,彼此滲透。
大多數(shù)的現(xiàn)場總線都有一個或幾個大型跨國公司為背景并成立相應的組織,力圖擴大自己的影響、得到更多的*。比如PROFIBUS以Siemens公司為主要支持,并成立了PROFIBUS用戶組織WorldFIP以Alstom公司為主要后臺,成立了WorldFIP用戶組織。
為了加強自己的競爭能力,很多總線都爭取成為國家或者地區(qū)的標準,比如PROFIBUS已成為德國標準,WorldFIP已成為法國標準等。
為了擴大自己產(chǎn)品的使用范圍,很多設備制造商往往參與不止一個甚至多個總線組織。
由于競爭激烈,而且還沒有哪一種或幾種總線能一統(tǒng)市場,很多重要企業(yè)都力圖開發(fā)接口技術,使自己的總線能和其他總線相連,在標準中也出現(xiàn)了協(xié)調(diào)共存的局面。
工業(yè)自動化技術應用于各行各業(yè),要求也千變?nèi)f化,使用一種現(xiàn)場總線技術也很難滿足所有行業(yè)的技術要求;現(xiàn)場總線不同于計算機網(wǎng)絡,人們將會面對一個多種總線技術標準共存的現(xiàn)實世界。技術發(fā)展很大程度上受到市場規(guī)律、商業(yè)利益的制約;技術標準不僅是一個技術規(guī)范,也是一個商業(yè)利益的妥協(xié)產(chǎn)物。而現(xiàn)場總線的關鍵技術之一是彼此的互操作性,實現(xiàn)現(xiàn)場總線技術的統(tǒng)一是所有用戶的愿望。