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《現(xiàn)場總線與DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的集成應(yīng)用.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、現(xiàn)場總線與DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的集成應(yīng)用【摘 要】現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字化，雙向的，多節(jié)點的通信連接，現(xiàn)在工業(yè)控制中大量智能型儀表、設(shè)備的投入使用，為現(xiàn)場總線的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。在DCS廣泛應(yīng)用的今天，現(xiàn)場總線與傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)的協(xié)同工作，將能夠提供更加靈活的組態(tài)，減少施工維護費用，取得更加廣泛的，高于實用價值的應(yīng)用。【關(guān)鍵詞】DCS系統(tǒng)現(xiàn)場總線FCS系統(tǒng)智能儀表協(xié)調(diào)應(yīng)用前景1 分散控制系統(tǒng)的發(fā)展從50年代末期，計算機開始應(yīng)用于工業(yè)過程控制領(lǐng)域，數(shù)字式控制技術(shù)取得了長足的發(fā)展，此后，微處理機技術(shù)和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，促使了1
2、975年分散控制系統(tǒng)的誕生。三十年來，分散控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中迅速普及，目前廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金等行業(yè)，分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用大幅度地提高了生產(chǎn)過程的安全性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和可靠性。2 分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分散控制系統(tǒng)是縱向分層、橫向分散的大型綜合控制系統(tǒng)，典型的分散控制系統(tǒng)縱向一般分為四層，自下而上分別是現(xiàn)場級、控制級、監(jiān)控級和管理級，對應(yīng)這四層結(jié)構(gòu)分別對應(yīng)著四種計算機網(wǎng)絡(luò)，即現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)Fnet(FieldNetwork)、控制網(wǎng)絡(luò)Cnet(ControlNetwork)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)Snet(Supervision
3、Network)和管理網(wǎng)絡(luò)Mnet(MangermentNetwork)把相應(yīng)層的設(shè)備連接在一起。圖1典型分散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場級設(shè)備位于生產(chǎn)過程附近，典型的現(xiàn)場設(shè)備有溫度傳感器、壓力變送器、電動執(zhí)行器、流量計等，它們把生產(chǎn)過程的信號轉(zhuǎn)換成4～20mA信號，送往過程控制站，目前分散控制系統(tǒng)中現(xiàn)場級設(shè)備一般傳送的都是模擬量信號(4～20mA或0～10V等)?？刂萍壷饕蓴?shù)據(jù)采集器和過程控制站構(gòu)成，過程控制站接受現(xiàn)場設(shè)備送過來的信號，按照預(yù)先設(shè)定的控制策略計算出控制量送回到現(xiàn)場執(zhí)行器來完成對工業(yè)過程的控制。一般在電廠
4、中，都把過程控制站和數(shù)據(jù)采集器集中安裝在主控室內(nèi)的電子設(shè)備間中，所以在施工過程中需要耗費大量的控制電纜和人工。監(jiān)控級主要是提供人機接口的設(shè)備，使監(jiān)控人員可以觀察到生產(chǎn)過程運行情況，并且可以根據(jù)實時工況隨時通過操作鍵盤來發(fā)出控制指令，對生產(chǎn)過程進行干預(yù)。管理級主要完成實時監(jiān)控和性能監(jiān)控、統(tǒng)計、計劃等管理職能。正是由于分散控制系統(tǒng)的分級分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以具有適應(yīng)性和擴展性好，控制能力強，可靠性高和維護方便等特點。?3 現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)場總線是90年代中期發(fā)展起來的一種新技術(shù)，近幾年，隨著信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)
5、、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展，并逐漸成為自動化控制領(lǐng)域中的熱點技術(shù)之一。我國目前已有近百套系統(tǒng)在使用，大部分應(yīng)用于石化企業(yè)，應(yīng)用的回路達到70多個，近千個控制點。那么什么是現(xiàn)場總線，不同文章對現(xiàn)場總線的定義有不同的說法。一般來說現(xiàn)場總線是將現(xiàn)場的控制器和智能儀表設(shè)備互連的實時控制通訊網(wǎng)絡(luò)，遵循ISO的OSI開放系統(tǒng)互連協(xié)議，雙向傳輸，支持雙向多節(jié)點，總線式的全數(shù)字通訊?，F(xiàn)場總線發(fā)展迅速，目前已開發(fā)出有近40多種現(xiàn)場總線，經(jīng)常見到的現(xiàn)場總線有CAN總線、Profibus總線、MODBUS總線、HART總線，以現(xiàn)場總線將自
6、動化最底層的控制器和現(xiàn)場智能儀表相聯(lián)而構(gòu)成的實時控制系統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)。圖2 典型現(xiàn)場總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1) CAN(ControlAreaNetwork)是由德國Bosch公司1993年推出，早期是應(yīng)用于汽車監(jiān)控系統(tǒng),介質(zhì)訪問方式為非破壞性位仲裁方式,適用于實時性要求很高的小型網(wǎng)絡(luò)。魯能控制工程公司開發(fā)的LN2000DCS控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)就是使用的CAN總線。2) Profibus(ProcessFieldBus)德國西門子公司1987年推出,主要應(yīng)用于PLC產(chǎn)品,Profibus-FMS主要用
7、于主站之間的通訊,Profibus-DP主要用于制造行業(yè)中從站之間的通訊,Profibus-AP主要用于過程行業(yè)中從站之間的通訊，Profibus目前正在西門子的DCS系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。(3) HART(HightwayAddressableRemoteTranducer)美國Rosemount公司1989年推出，它通過在4～20mA電源信號線上疊加不同頻率的正弦波而傳送數(shù)字信號，目前市場上的智能變送器大部分都支持HART通訊協(xié)議。(4) MODBUS是MODICON公司為該公司生產(chǎn)的PLC設(shè)計的一種通信協(xié)議，MOD
8、BUS有兩種傳送方式，RTU方式和ASCⅡ方式。(5) FF(FieldbusFoundation)現(xiàn)場總線基金會是國際公認的唯一不附屬于某企業(yè)的、非商業(yè)化的國際標(biāo)準化組織，F(xiàn)F協(xié)議的前身是以美國Fisher-Rosemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、ABB、Yokogawa、Siemens等80家公司制定的ISP協(xié)議。1、以現(xiàn)場總線構(gòu)成
