現場(chǎng)總線(xiàn)隨著(zhù)其開(kāi)放性的不斷擴大,和成本的不斷降低,必然會(huì )成為工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中的一種主流技術(shù)?,F場(chǎng)總線(xiàn)是一種用于智能化現場(chǎng)設備和自動(dòng)化系統的開(kāi)放式,數字化,雙向串行,多節點(diǎn)的通信總線(xiàn)?,F場(chǎng)總線(xiàn)使用數字式通信方式取代設備級的模擬量(如4-20mA,0-5V等信號)和開(kāi)關(guān)量信號;在車(chē)間級與設備級實(shí)現通信的數字化網(wǎng)絡(luò )。
CanBus總線(xiàn)是中國目前應用較廣的一種現場(chǎng)總線(xiàn),在Can總線(xiàn)的基礎上擴展有兩種重要總線(xiàn):DeviceNet和CanOpen。ProfiBus總線(xiàn)在中國也得到推廣應用。FF基金會(huì )總線(xiàn)在中國也獲得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
現場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)勢體現在:
*數字化
將企業(yè)管理與生產(chǎn)自動(dòng)化結合在一起,消除生產(chǎn)中的信息孤島,只有在FCS出現以才有可能高效、低成本地實(shí)現。在采用FCS的企業(yè)中,用于生產(chǎn)管理的局域網(wǎng)能夠通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)關(guān)與自動(dòng)控制的現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )緊密銜接。此外,數字化信號固有的高精度、抗干擾特性也能提高控制系統的可靠性。
*分布式
在FCS中各現場(chǎng)設備有足夠的自主性,它們彼此之間相互通信,完全可以把各種控制功能分散到各種設備中,而不再需要一個(gè)中央控制計算機,實(shí)現真正的分布式控制。
*開(kāi)放性
1999年底現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議已被IEC 批準正式成為國際標準,從而使現場(chǎng)總線(xiàn)成為一種開(kāi)放的技術(shù)。雖然多種現場(chǎng)總線(xiàn)都被列入國際標準,因為工業(yè)現場(chǎng)的復雜性,將來(lái)還要擴充,對其它企業(yè)有很高的進(jìn)入門(mén)檻,但已經(jīng)向開(kāi)放性邁出了關(guān)鍵的一步。特別是工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)會(huì )成為各種總線(xiàn)的粘結劑。
*雙向串行傳輸
傳統的4~20mA電流信號,一條線(xiàn)只能傳遞一路信號?,F場(chǎng)總線(xiàn)設備則在一條線(xiàn)上即可以向上傳遞傳感器信號,也可以向下傳遞控制信息。
*互操作性
現場(chǎng)總線(xiàn)標準保證不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品可以互操作,這樣就可以在一個(gè)企業(yè)中由用戶(hù)根據產(chǎn)品的性能、價(jià)格選用不同廠(chǎng)商的產(chǎn)品,集成在一起,避免了傳統控制系統中必須選用同一廠(chǎng)家的產(chǎn)品限制,促進(jìn)了有效的競爭,降低了控制系統的成本。
*節省布線(xiàn)空間
傳統的控制系統每個(gè)儀表都需要一條線(xiàn)連到中央控制室,在中央控制室裝備一個(gè)大配線(xiàn)架。而在FCS系統中多臺現場(chǎng)設備可連接在一條總線(xiàn)上,這樣只需極少的線(xiàn)進(jìn)入中央控制室,大量節省了布線(xiàn)費用,同時(shí)也降低了中央控制室的造價(jià)。
*智能自診斷性
現場(chǎng)總線(xiàn)設備能處理各種參數、運行狀態(tài)信息及故障信息,具有很高的智能,能在部件、甚至網(wǎng)絡(luò )故障的情況下獨立工作,大大提高了整個(gè)控制系統的可靠性和容錯能力。
經(jīng)過(guò)長(cháng)達15年的爭論,IEC61158用于工業(yè)控制系統的現場(chǎng)總線(xiàn)國際標準于2000年初終于獲得通過(guò),形成了8種現場(chǎng)總線(xiàn)標準。為了進(jìn)一步完善IEC61158標準,IEC/SC65C成立了MT9現場(chǎng)總線(xiàn)修訂小組,繼續這方面的工作。MT9工作組在原來(lái)8種類(lèi)型現場(chǎng)總線(xiàn)的基礎上不斷完善擴充,于2001年8月制定出由10種類(lèi)型現場(chǎng)總線(xiàn)組成的第三版現場(chǎng)總線(xiàn)標準,它們是:
Type1 TS61158 現場(chǎng)總線(xiàn)、Type2 ControlNet 和 Ethernet/IP 現場(chǎng)總線(xiàn)、Type3 Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)、Type4 P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)、Type5 FF HSE現場(chǎng)總線(xiàn)、Type6 Swift-Net 現場(chǎng)總線(xiàn)、Type7 WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)、Type8 INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)、Type9 FF H1現場(chǎng)總線(xiàn)以及Type10 PROFInet現場(chǎng)總線(xiàn),該標準于2003年4月成為正式國際標準。最近德國倍福的EtherCAT總線(xiàn)也被接納為國際規范,中國的EPA也被接納。再加上IEC TCl7B通過(guò)的SDS(Smart Distributed System)、ASI(Actuator Sensor Interface)與DeviceNET三種現場(chǎng)總線(xiàn)國際標準以及IS011898的CAN(Control Area Network)。另外應用非常廣泛的LonWorks總線(xiàn),日本的CC-Link總線(xiàn),還有完全開(kāi)放的Modbus協(xié)議等等也想加入國際標準??梢灶A想,將來(lái)還會(huì )有更多的新現場(chǎng)總線(xiàn)成為國際標準。
基于Modbus的RS485總線(xiàn)是中國的入門(mén)級現場(chǎng)總線(xiàn)。由于Modbus協(xié)議的完全開(kāi)放和底層使用簡(jiǎn)單的RS-485總線(xiàn),是中國使用最多的現場(chǎng)總線(xiàn),基于以太網(wǎng)的Modbus/TCP協(xié)議也開(kāi)始得到推廣應用。
HART網(wǎng)絡(luò )的數字模擬量混合總線(xiàn),是從傳統的數據采集系統向現場(chǎng)總線(xiàn)過(guò)渡時(shí)期的總線(xiàn)方式,在我國儀表數據采集行業(yè)應用很廣。
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