總線的并存
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,Rosemount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,國際標(biāo)準(zhǔn)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(lǐng)域、加工制造、交通運輸、國防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域,大概不到十種的總線占有80%左右的市場。工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)可歸為三類:485網(wǎng)絡(luò)、HART網(wǎng)絡(luò)、FieldBus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。485網(wǎng)絡(luò):RS485/MODBUS是流行的一種工業(yè)組網(wǎng)方式,其特點是實施簡單方便,而且支持RS485的儀表又特別多。儀表商也紛紛轉(zhuǎn)而支持RS485/MODBUS,原因很簡單, RS485的轉(zhuǎn)換接口不僅便宜而且種類繁多。至少在低端市場上,RS485/MODBUS仍將是最主要的工業(yè)組網(wǎng)方式。HART網(wǎng)絡(luò):HART是由艾默生提出的一個過渡性總線標(biāo)準(zhǔn),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(shù)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(dá)到國外公司的水平。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(jìn)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控,最多只是利用手操器對其進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。從長遠(yuǎn)來看,由于HART通信速率低、組網(wǎng)困難等原因,HART儀表的應(yīng)用將呈下滑趨勢。FieldBus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò):現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域的熱點技術(shù)之一,被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計算機(jī)局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)標(biāo)志著自動化控制技術(shù)又一個新時代的開始?,F(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(luò)。其關(guān)鍵標(biāo)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(shù)成為國際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(luò)化、分散化”的方向進(jìn)一步邁進(jìn),形成新型的網(wǎng)絡(luò)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,現(xiàn)場總線還沒有形成真正統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),ProfiBus、CANbus、CC-Link等多種標(biāo)準(zhǔn)并行存在,并且都有自己的生存空間。何時統(tǒng)一,遙遙無期。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。
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)由測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)三個部分組成,而通信部分的硬、軟件是它最有特色的部分。1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng):它的軟件是系統(tǒng)的重要組成部分,控制系統(tǒng)的軟件有組態(tài)軟件、維護(hù)軟件、仿真軟件、設(shè)備軟件和監(jiān)控軟件等。首先選擇開發(fā)組態(tài)軟件、控制操作人機(jī)接口軟件。通過組態(tài)軟件,完成功能塊之間的連接,選定功能塊參數(shù),進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)運行過程中對系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計算。優(yōu)化控制及邏輯控制報警、監(jiān)視、顯示、報表等。2、現(xiàn)場總線的測量系統(tǒng):其特點為多變量高性能的測量,使測量儀表具有計算能力等更多功能,由于采用數(shù)字信號,具有高分辨率,準(zhǔn)確性高、抗干擾、抗畸變能力強(qiáng),同時還具有儀表設(shè)備的狀態(tài)信息,可以對處理過程進(jìn)行調(diào)整。3、設(shè)備管理系統(tǒng):可以提供設(shè)備自身及過程的診斷信息、管理信息、設(shè)備運行狀態(tài)信息(包括智能儀表)、廠商提供的設(shè)備制造信息。例如Fisher—Rosemoune公司,推出AMS管理系統(tǒng),它安裝在主計算機(jī)內(nèi),由它完成管理功能,可以構(gòu)成一個現(xiàn)場設(shè)備的綜合管理系統(tǒng)信息庫,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)設(shè)備的可靠性分析以及預(yù)測性維護(hù)。將被動的管理模式改變?yōu)榭深A(yù)測性的管理維護(hù)模式AMS軟件是以現(xiàn)場服務(wù)器為平臺的T型結(jié)構(gòu),在現(xiàn)場服務(wù)器上支撐模塊化,功能豐富的應(yīng)用軟件為用戶提供一個圖形化界面。4、總線系統(tǒng)計算機(jī)服務(wù)模式:以客戶機(jī)/服務(wù)器模式是較為流行的網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)服務(wù)模式。服務(wù)器表示數(shù)據(jù)源(提供者),應(yīng)用客戶機(jī)則表示數(shù)據(jù)使用者,它從數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù),并進(jìn)一步進(jìn)行處理。客房機(jī)運行在PC機(jī)或工作站上。服務(wù)器運行在小型機(jī)或大型機(jī)上,它使用雙方的智能、資源、數(shù)據(jù)來完成任務(wù)。5、數(shù)據(jù)庫:它能有組織的、動態(tài)的存儲大量有關(guān)數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享、交叉訪問,具有高度獨立性。工業(yè)設(shè)備在運行過程中參數(shù)連續(xù)變化,數(shù)據(jù)量大,操作與控制的實時性要求很高。因此就形成了一個可以互訪操作的分布關(guān)系及實時性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),市面上成熟的供選用的如關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的Oracle,sybas,Informix,SQL Server;實時數(shù)據(jù)庫中的Infoplus,PI,ONSPEC等。6、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件與軟件:網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件有:系統(tǒng)管理主機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、協(xié)議變換器、集線器,用戶計算機(jī)等及底層智能化儀表。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件有網(wǎng)絡(luò)操作軟件如:NetWarc,LAN Mangger,Vines,服務(wù)器操作軟件如Lunix,os/2,Window NT。應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等。