現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及控制系統(tǒng)應(yīng)用與集成

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1、應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及控制系統(tǒng)應(yīng)用與集成張勁松[文章摘要]本文介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線的概念，說明了現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)FCS作為新一代網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其優(yōu)勢(shì)，從應(yīng)用的角度分析了現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)，針對(duì)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線的一些問題進(jìn)行了探討。并介紹了如何實(shí)現(xiàn)DCS與FCS的網(wǎng)絡(luò)集成問題。[關(guān)鍵詞]現(xiàn)場(chǎng)總線、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)集成、現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用1作者簡(jiǎn)介：張勁松，男，實(shí)訓(xùn)中心實(shí)驗(yàn)師應(yīng)用技術(shù)研究概述：?隨著控制、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、信息等技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成了以網(wǎng)絡(luò)集成自動(dòng)化系統(tǒng)

2、為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域新時(shí)代的開始?，F(xiàn)場(chǎng)總線是90年代初期興起的一種先進(jìn)工業(yè)控制技術(shù)，和DCS相比是一種全數(shù)字化、全分散式、全開放、可互操作和開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的新一代控制系統(tǒng)；是計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)和控制技術(shù)的綜合與集成;它將通信線一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備，用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互連的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，它將傳統(tǒng)的DCS三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變成兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“工作站現(xiàn)場(chǎng)總線智能現(xiàn)場(chǎng)儀表”，降低了成本，提高了可靠性，實(shí)現(xiàn)了控制管理一體化的結(jié)構(gòu)體系。目前各類現(xiàn)場(chǎng)總

3、線產(chǎn)品有40多種，本文將從應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)進(jìn)行分析之后，針對(duì)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)時(shí)工程中關(guān)心的有關(guān)問題開展討論，介紹了如何實(shí)現(xiàn)DCS與FCS的網(wǎng)絡(luò)集成問題。1、現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介　　現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。由于現(xiàn)場(chǎng)總線用全數(shù)字的雙向通信代替了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號(hào)，將點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接線方式改用一根通信電纜同時(shí)連接多臺(tái)設(shè)備，并且還能通過總線對(duì)設(shè)備供電。因此現(xiàn)場(chǎng)總線能夠極大地簡(jiǎn)化布線和降低初裝成本?，F(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的控制得到加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)控制功能的徹底分散。它

4、通過一套標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)完善地結(jié)合在一起，以一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)都能理解和運(yùn)用的數(shù)字化語言，進(jìn)行良好的信息溝通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的相互操作。2、現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)造了網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)　　現(xiàn)場(chǎng)總線導(dǎo)致了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，形成了新型網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)FCS。所謂的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)是指分散在各個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表通過數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)的總線連為一體，并與控制室的控制器和監(jiān)視器共同構(gòu)成的控制系統(tǒng)。它順應(yīng)了控制系統(tǒng)的分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展方向。3、FCS的特點(diǎn)3.1、通信線供電：通信線供

5、電方式允許現(xiàn)場(chǎng)儀表直接從通信線上攝取能量，這種方式用于本質(zhì)安全環(huán)境的低功耗現(xiàn)場(chǎng)儀表，與其配套的還有安全柵。3.2、全數(shù)字化通信：在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，從變法器的傳感器到調(diào)節(jié)閥其信號(hào)一直保持?jǐn)?shù)字性。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的噪聲及其它干擾信號(hào)很難扭曲現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)里的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)抗干擾能力使得過程控制的準(zhǔn)確性和可靠性更高。3.3、開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：4應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)場(chǎng)總線為開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可與不同層網(wǎng)絡(luò)相連。不同制造廠家的產(chǎn)品可以十分方便地掛接在現(xiàn)場(chǎng)總線上而具有可互操作，用戶可以根據(jù)性能價(jià)格比選用最優(yōu)的，不必

6、保持任何修改，就可以構(gòu)成所需的控制回路，自由地集成開放式控制系統(tǒng)。3.4、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性：現(xiàn)場(chǎng)總線，是專門為現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻線、紅外線、電力線等，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)供電和通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆的要求等。4、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的優(yōu)越性4.1、FCS的可靠性比DCS高：由于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，從根本上提高了測(cè)量和控制的精確度，減少了傳送誤差。同時(shí)由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少了信號(hào)的往返傳輸，提高了系統(tǒng)工

7、作的可靠性?！　?.2、結(jié)構(gòu)性好：FCS可以把智能技術(shù)分散現(xiàn)場(chǎng)各點(diǎn)，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)基本控制功能?！　?.3、可控性強(qiáng)：FCS有較強(qiáng)的自診斷功能，可以及時(shí)幫助用戶分析問題是否發(fā)生在變法器。無需現(xiàn)場(chǎng)觀察才能得出結(jié)論。即使設(shè)備發(fā)生故障，也可以很快地恢復(fù)生產(chǎn)?！　?.4、互操作性和互換性：標(biāo)準(zhǔn)化的智能儀表可方便互連、互組態(tài)和互換。　　4.5、統(tǒng)一組態(tài)：現(xiàn)場(chǎng)總線采用功能塊方式組態(tài)?！　?.6、開放性好：標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)互連。在FCS中，可以把遵循相同協(xié)議的產(chǎn)品集成到一個(gè)規(guī)模隨意的系統(tǒng)里?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是自動(dòng)化

8、領(lǐng)域的開設(shè)互聯(lián)系統(tǒng)，從根本上打破了DCS系統(tǒng)的封閉性，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化控制與管理創(chuàng)造了條件。　　4.7、數(shù)據(jù)庫的一致性：現(xiàn)場(chǎng)總線采用完全分散的數(shù)據(jù)庫概念，任何同現(xiàn)場(chǎng)總線接口的人機(jī)界面都可顯示有關(guān)儀表與控制回路的信息?，F(xiàn)場(chǎng)總線只使用一個(gè)分散于現(xiàn)場(chǎng)儀表中的數(shù)據(jù)庫，不會(huì)產(chǎn)生重復(fù)的、不一致的數(shù)據(jù)?！　?.8、節(jié)省開支：節(jié)省電纜和控制室面積，降低安裝及維護(hù)的費(fèi)用。5、應(yīng)用問題的探討　　工業(yè)上還沒有一種現(xiàn)場(chǎng)總線能覆蓋所有的應(yīng)用面，各類總線都有一些自己的