現(xiàn)場總線技術(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)場總線的概念，說明了現(xiàn)場控制系統(tǒng)FCS作為新一代網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)的特點及其優(yōu)勢，從應(yīng)用的角度分析了現(xiàn)場總線的技術(shù)特點，針對應(yīng)用現(xiàn)場總線的一些問題進行了探討。并介紹了如何實現(xiàn)DCS與FCS的網(wǎng)絡(luò)集成問題。[關(guān)鍵詞]現(xiàn)場總線、現(xiàn)場控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)集成、現(xiàn)場總線應(yīng)用1作者簡介：張勁松，男，實訓中心實驗師應(yīng)用技術(shù)研究概述：?隨著控制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、信息等技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成了以網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的企業(yè)信

2、息系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線的出現(xiàn)標志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域新時代的開始。現(xiàn)場總線是90年代初期興起的一種先進工業(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)；是計算機技術(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)場生產(chǎn)設(shè)備，用于過程自動化和制造自動化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的現(xiàn)場通信網(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)場總線智能現(xiàn)場儀表”，降低了成本，提高了可靠性，實現(xiàn)了控制管理一體化的結(jié)構(gòu)體系。目前各類現(xiàn)場總線產(chǎn)品有40多種，本文將從應(yīng)

3、用的角度出發(fā)，對現(xiàn)場總線系統(tǒng)進行分析之后，針對應(yīng)用現(xiàn)場總線系統(tǒng)時工程中關(guān)心的有關(guān)問題開展討論，介紹了如何實現(xiàn)DCS與FCS的網(wǎng)絡(luò)集成問題。1、現(xiàn)場總線簡介　　現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(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)場總線用全數(shù)字的雙向通信代替了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號，將點對點接線方式改用一根通信電纜同時連接多臺設(shè)備，并且還能通過總線對設(shè)備供電。因此現(xiàn)場總線能夠極大地簡化布線和降低初裝成本?，F(xiàn)場總線使現(xiàn)場級的控制得到加強，實現(xiàn)控制功能的徹底分散。它通過一套標準的通信協(xié)議，將現(xiàn)場設(shè)備和控制系

4、統(tǒng)完善地結(jié)合在一起，以一種現(xiàn)場設(shè)備和控制系統(tǒng)都能理解和運用的數(shù)字化語言，進行良好的信息溝通，進而實現(xiàn)設(shè)備之間的相互操作。2、現(xiàn)場總線構(gòu)造了網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)　　現(xiàn)場總線導致了傳統(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)場控制系統(tǒng)是指分散在各個工業(yè)現(xiàn)場的智能儀表通過數(shù)字現(xiàn)場的總線連為一體，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3.1、通信線供電：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，這種方式用于本

5、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。3.2、全數(shù)字化通信：在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，從變法器的傳感器到調(diào)節(jié)閥其信號一直保持數(shù)字性。工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的噪聲及其它干擾信號很難扭曲現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)里的數(shù)字信號，數(shù)字信號的強抗干擾能力使得過程控制的準確性和可靠性更高。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)場總線上而具有可互操作，用戶可以根據(jù)性能價格比選用最優(yōu)的，不必保持任何修改，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.

6、4、對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性：現(xiàn)場總線，是專門為現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的，可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻線、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(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)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，從根本上提高了測量和控制的精確度，減少了傳送誤差。同時由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)工作的可靠性?！　?.2、結(jié)構(gòu)性好：FCS可以把智能技術(shù)分散現(xiàn)場各點，依靠現(xiàn)場智能設(shè)備

7、實現(xiàn)基本控制功能?！　?.3、可控性強：FCS有較強的自診斷功能，可以及時幫助用戶分析問題是否發(fā)生在變法器。無需現(xiàn)場觀察才能得出結(jié)論。即使設(shè)備發(fā)生故障，也可以很快地恢復生產(chǎn)?！　?.4、互操作性和互換性：標準化的智能儀表可方便互連、互組態(tài)和互換?！　?.5、統(tǒng)一組態(tài)：現(xiàn)場總線采用功能塊方式組態(tài)?！　?.6、開放性好：標準化的網(wǎng)絡(luò)互連。在FCS中，可以把遵循相同協(xié)議的產(chǎn)品集成到一個規(guī)模隨意的系統(tǒng)里?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是自動化領(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)實現(xiàn)信息化控制與管理創(chuàng)造了條件?！　?

8、.7、數(shù)據(jù)庫的一致性：現(xiàn)場總線采用完全分散的數(shù)據(jù)庫概念，任何同現(xiàn)場總線接口的人機界面都可顯示有關(guān)儀表與控制回路的信息?，F(xiàn)場總線只使用一個分散于現(xiàn)場儀表中的數(shù)據(jù)庫，不會產(chǎn)生重復的、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，降低安裝及維護的費用。5、應(yīng)用問題的探討　　工業(yè)上還沒有一種現(xiàn)場總線能覆蓋所有的應(yīng)用面，各類總線都有一些自己的