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工業現場總線
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現場總線(Field bus)是近年來迅速發展起來的一種工業數據總線,它主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。由于現場總線簡單、可靠、經濟實用等一系列突出的優點,因而受到了許多標準團體和計算機廠商的高度重視。
它是一種工業數據總線,是自動化領域中底層數據通信網絡。
簡單說,現場總線就是以數字通信替代了傳統4-20mA模擬信號及普通開關量信號的傳輸,是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站的通信系統。
現場總線的產生對工業的發展起著非常重要的作用,對國民經濟的增長有著非常重要的影響。現場總線主要應用于石油、化工、電力、醫藥、冶金、加工制造、交通運輸、國防、航天、農業和樓宇等領域。
總線特點
現場控制設備具有通信功能,便于構成工廠底層控制網絡。
通信標準的公開、一致,使系統具備開放性,設備間具有互可操作性。
功能塊與結構的規范化使相同功能的設備間具有互換性。
控制功能下放到現場,使控制系統結構具備高度的分散性。
總線優點
現場總線使自控設備與系統步入了信息網絡的行列,為其應用開拓了更為廣闊的領域;
一對雙絞線上可掛接多個控制設備, 便于節省安裝費用;
節省維護開銷;
提高了系統的可靠性;
為用戶提供了更為靈活的系統集成主動權。
總線缺點
網絡通信中數據包的傳輸延遲,通信系統的瞬時錯誤和數據包丟失,發送與到達次序的不一致等都會破壞傳統控制系統原本具有的確定性,使得控制系統的分析與綜合變得更復雜,使控制系統的性能受到負面影響。
總線本質
不同的機構和不同的人可能對現場總線有著不同的定義,不過通常情況下,大家公認在以下六個方面:
通信網絡
用于過程自動化和制造自動化的現場設備或現場儀表互連的現場通信網絡。
設備互聯
依據實際需要使用不同的傳輸介質把不同的現場設備或者現場儀表相互關聯。
互操作性
用戶可以根據自身的需求選擇不同廠家或不同型號的產品構成所需的控制回路,從而可以自由地集成FCS。
分散功能塊
FCS 廢棄了DCS 的輸入/輸出單元和控制站, 把DCS 控制站的功能塊分散地分配給現場儀表, 從而構成虛擬控制站,徹底地實現了分散控制。
通信線供電
通信線供電方式允許現場儀表直接從通信線上攝取能量, 這種方式提供用于本質安全環境的低功耗現場儀表, 與其配套的還有安全柵。
開放式互聯網
現場總線為開放式互聯網絡,既可以與同層網絡互聯,也可與不同層網絡互聯,還可以實現網絡數據庫的共享。
從以上內容我們可以看到,現場總線體現了分布、開放、互聯、高可靠性的特點,而這些正是DCS系統的缺點。DCS通常是一對一單獨傳送信號,其所采用的模擬信號精度低,易受干擾,位于操作室的操作員對模擬儀表往往難以調整參數和預測故障,處于“失控”狀態,很多的儀表廠商自定標準,互換性差,儀表的功能也較單一,難以滿足現代的要求,而且幾乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS則采取一對多雙向傳輸信號,采用的數字信號精度高、可靠性強,設備也始終處于操作員的遠程監控和可控狀態,用戶可以自由按需選擇不同品牌種類的設備互聯,智能儀表具有通信、控制和運算等豐富的功能,而且控制功能分散到各個智能儀表中去。由此我們可以看到FCS相對于DCS的巨大進步。
也正是由于FCS的以上特點使得其在設計、安裝、投運到正常生產都具有很大的優越性:首先由于分散在前端的智能設備能執行較為復雜的任務,不再需要單獨的控制器、計算單元等,節省了硬件投資和使用面積;FCS的接線較為簡單,而且一條傳輸線可以掛接多個設備,大大節約了安裝費用;由于現場控制設備往往具有自診斷功能,并能將故障信息發送至控制室,減輕了維護工作;同時,由于用戶擁有高度的系統集成自主權,可以通過比較靈活選擇合適的廠家產品;整體系統的可靠性和準確性也大為提高。這一切都幫助用戶實現了減低安裝、使用、維護的成本,最終達到增加利潤的目的。


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