現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

按照國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是指安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線，英文名Fieldbus。

通俗地講，現(xiàn)場(chǎng)總線是用在現(xiàn)場(chǎng)的總線技術(shù)。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的接線方式是一種并聯(lián)接線方式，plc或dcs的分布式處理單元DPU控制各個(gè)電器元件，對(duì)應(yīng)每個(gè)元件有一I/O口，兩者之間需用兩根線進(jìn)行連接，作為控制和/或電源。當(dāng)所控制的電器元件數(shù)量達(dá)到數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的連線就顯得十分復(fù)雜，容易搞錯(cuò)，施工和維護(hù)都十分不便。因此，人們考慮怎樣把那么多的導(dǎo)線合并到一起，用一根導(dǎo)線來(lái)連接所有設(shè)備，所有的數(shù)據(jù)和信號(hào)都在這根線上流通，同時(shí)設(shè)備之間的控制和通信可任意設(shè)置。因而這根自然而然地稱為了總線，就如計(jì)算機(jī)內(nèi)部的總線概念一樣。由于控制對(duì)象都在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，不同于計(jì)算機(jī)通常于室內(nèi)，所以這種總線被稱為現(xiàn)場(chǎng)總線。

與IT計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，現(xiàn)場(chǎng)總線具有如下特點(diǎn)：

1、實(shí)時(shí)性

現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)傳輸要求“及時(shí)性”和系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。一般來(lái)說(shuō)，過(guò)程控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間要求為0.01-1s，制造自動(dòng)化系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間是0.5-2s，而IT網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間為2-6s，所以IT大部分在使用中實(shí)時(shí)性都是可以忽略的。

2、靈活性

在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于分散工廠的單一用戶要借助于現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入某個(gè)系統(tǒng)，所以通信方式使用了廣播和多組方式;而IT網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)自主系統(tǒng)與另一個(gè)自主系統(tǒng)只建立了一對(duì)一方式。

3、可靠性

現(xiàn)場(chǎng)總線強(qiáng)調(diào)在惡劣環(huán)境下(特別是電磁和無(wú)線電干擾)數(shù)據(jù)傳送的完整性。在可燃或易爆場(chǎng)合，還要現(xiàn)場(chǎng)總線具有極高安全性能。

4、開放性

應(yīng)用進(jìn)程可以按照客戶/服務(wù)器或發(fā)布者/接收者方式相互作用。客戶/服務(wù)器特性是雙向數(shù)據(jù)流?？蛻舭l(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)器，服務(wù)器處理該請(qǐng)求并發(fā)送一個(gè)響應(yīng)給客戶。發(fā)布者/接收者方式只有單向數(shù)據(jù)流。發(fā)布者發(fā)送信息，一人或多個(gè)接受者接收信息?，F(xiàn)場(chǎng)總線需要解決多家公司產(chǎn)品和系統(tǒng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上相互兼容的問(wèn)題。

由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)，推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和智能儀表的發(fā)展，促進(jìn)了傳統(tǒng)DCS和PLC系統(tǒng)的融合，并推動(dòng)了以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為基礎(chǔ)形成的網(wǎng)絡(luò)集成式分布控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn)、發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)總線概念提出來(lái)以來(lái)，全球知名各大控制公司和儀表公司開發(fā)了數(shù)十種現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品。目前被廣泛認(rèn)可的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)包括PROFIBUS、FF、ControlNet、PROFINET、P-NET等。

進(jìn)口電纜

電纜故障定點(diǎn)儀

電纜測(cè)試儀

電路板抄板

電力安裝資質(zhì)

現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)將會(huì)造成以下重要影響：

1、傳統(tǒng)的信號(hào)控制將由4-20mA模擬信號(hào)制轉(zhuǎn)換為雙向數(shù)字通信的現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。

2、自動(dòng)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)將由模擬與數(shù)字的分散型控制系統(tǒng)(DCS)轉(zhuǎn)換為全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)。

3、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和安裝調(diào)試方式將發(fā)生重大的變化。

4、現(xiàn)行的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將發(fā)生重大變革，將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線的類型來(lái)選擇現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表。

5、現(xiàn)場(chǎng)總線把自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備帶進(jìn)了信息網(wǎng)絡(luò)之中形成了企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的底層，從而為實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成和企業(yè)綜合自動(dòng)化提供了可行的基礎(chǔ)。

使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)給用戶帶來(lái)的好處包括：

1、節(jié)省硬件成本，尤其是大量節(jié)約電纜的使用。

2、設(shè)計(jì)組態(tài)安裝、調(diào)試簡(jiǎn)便。

3、系統(tǒng)的安全可靠性好，減少故障停機(jī)時(shí)間。

4、系統(tǒng)維護(hù)設(shè)備更換和系統(tǒng)擴(kuò)充方便。

5、用戶對(duì)系統(tǒng)配置設(shè)備選型有最大的自主權(quán)。

6、完善了企業(yè)信息系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)。

事實(shí)上，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)并不是取代PLC和DCS的，而是將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和PLC或DCS結(jié)合形成了一個(gè)新的系統(tǒng)FCS。