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�(xiàn)場總�
閱讀�17128時間�2011-01-04 14:01:41

  �(xiàn)�總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的�(xiàn)場設(shè)�/儀 表與控制室內(nèi)的自動控制裝�/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多�(diǎn)通信��(shù)�(jù)總線。其��"生產(chǎn)過程"包括斷續(xù)生產(chǎn)過程和連續(xù)生產(chǎn)過程兩類?;蛘?,現(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制�(shè)備作為網(wǎng)�(luò)節(jié)�(diǎn),用總線相連接,實(shí)�(xiàn)相互交換信息,共同完成自動控制功能的�(wǎng)�(luò)系統(tǒng)與控制系�(tǒng)�

意義

 ?�?)現(xiàn)場總線(Fieldbus)技�(shù)是實(shí)�(xiàn)�(xiàn)場級控制�(shè)備數(shù)字化通信的一種工�(yè)�(xiàn)場層�(wǎng)�(luò)通信技�(shù);是一次工�(yè)�(xiàn)場級�(shè)備通信的數(shù)字化革命?,F(xiàn)場總線技�(shù)可使用一條通信電纜將現(xiàn)場設(shè)備(智能化、帶有通信接口)連接,用�(shù)字化通信代替4-20mA/24VDC信號,完成現(xiàn)場設(shè)備控�、監(jiān)�、遠(yuǎn)程參�(shù)化等功能�

  �2)傳�(tǒng)的現(xiàn)場級自動化監(jiān)控系�(tǒng)采用一對一連線��4-20mA/24VDC信號,信息量有限,難以實(shí)�(xiàn)�(shè)備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交換,使自控系統(tǒng)成為工廠中的"信息孤島",嚴(yán)重制約了企業(yè)信息集成及企�(yè)綜合自動化的�(shí)�(xiàn)�

  �3)基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系�(tǒng)采用�(jì)算機(jī)�(shù)字化通信技�(shù),使自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)�(luò)� �(gòu)成企�(yè)信息�(wǎng)�(luò)底層,使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)�(xiàn)�。在CIMS系統(tǒng)中,�(xiàn)場總線是工廠�(jì)算機(jī)�(wǎng)�(luò)到現(xiàn)場級�(shè)備的延伸,是支撐�(xiàn)場級與車間級信息集成的技�(shù)基礎(chǔ)�

基于自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要�(yōu)�(diǎn)

 ?�?)增�(qiáng)了現(xiàn)場級信息集成能力

  �(xiàn)場總線可從現(xiàn)場設(shè)備獲取大量豐富信�,能夠更好的滿足工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的信息集成要�?,F(xiàn)場總線是�(shù)字化通信�(wǎng)�(luò),它不單�?nèi)�?-20mA信號,還可實(shí)�(xiàn)�(shè)備狀�(tài)、故障、參�(shù)信息傳�。系�(tǒng)除完成遠(yuǎn)程控�,還可完成遠(yuǎn)程參�(shù)化工作�

 ?�?)開放式、互操作�、互換�、可集成�

  不同廠家�(chǎn)品只要使用同一總線�(biāo)�(zhǔn),就具有互操作�、互換性,因此�(shè)備具有很好的可集成�。系�(tǒng)為開放式,允許其它廠商將自己專長的控制技�(shù),如控制算法、工藝流�、配方等集成到通用系統(tǒng)中去,因此,市場上將有許多面向行�(yè)特點(diǎn)的監(jiān)控系�(tǒng)�

 ?�?)系�(tǒng)可靠性高、可維護(hù)性好

  基于�(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系�(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的I/O連線,對于大�(guī)模I/O系統(tǒng)來說,減少了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素。同�,系�(tǒng)具有�(xiàn)場級�(shè)備的在線故障診斷、報(bào)警、記錄功�,可完成�(xiàn)場設(shè)備的�(yuǎn)程參�(shù)�(shè)定、修改等參數(shù)化工�,也增強(qiáng)了系�(tǒng)的可維護(hù)性�

 ?�?)降低了系統(tǒng)及工程成�

  對大范圍、大�(guī)模I/O的分布式系統(tǒng)來說,省去了大量的電�、I/O模塊及電纜敷�(shè)工程�(fèi)�,降低了系統(tǒng)及工程成本�

�(biāo)�(zhǔn)及應(yīng)�

  �(xiàn)場總線技�(shù)得以�(shí)�(xiàn)的一個關(guān)鍵問�,是要在自動化行�(yè)中形成一個制造商們共同遵守的�(xiàn)場總線通信�(xié)議技�(shù)�(biāo)�(zhǔn),制造商們能按照�(biāo)�(zhǔn)生產(chǎn)�,系�(tǒng)集成商門能按照標(biāo)�(zhǔn)將不同產(chǎn)品組成系�(tǒng)。這就提出了現(xiàn)場總線標(biāo)�(zhǔn)的問��

  國際上著名自動化�(chǎn)品及�(xiàn)場設(shè)備生�(chǎn)廠家,意識到�(xiàn)場總線技�(shù)是未來發(fā)展方�,紛紛結(jié)成企�(yè)�(lián)�,推出自己的總線�(biāo)�(zhǔn)及產(chǎn)品,在市場上培養(yǎng)用戶、擴(kuò)大影響,并積極支持國際標(biāo)�(zhǔn)組織制定�(xiàn)場總線國際標(biāo)�(zhǔn)。能否使自己總線技�(shù)�(biāo)�(zhǔn)在未來國際標(biāo)�(zhǔn)中占有較大比例成份,�(guān)系到該公司相�(guān)�(chǎn)品前�、用戶的信任及企�(yè)的名�(yù)。而歷史經(jīng)�(yàn)證明:國際標(biāo)�(zhǔn)都是采用一個或幾個市場上最成功的技�(shù)為基�(chǔ)。因�,各大國際公司在制定�(xiàn)場總線國際標(biāo)�(zhǔn)中的�?fàn)?,體�(xiàn)了各公司在技�(shù)地位上的競爭,而其最終還是要?dú)w�(jié)到市場實(shí)力的競爭�

  �(jù)說目前國際上�(xiàn)有各種總線及總線�(biāo)�(zhǔn)不下二百多種。具有一定影響和已占有一定市場份額的總線有如下幾種:

  1.3.1 PROFIBUS�(xiàn)場總�

  1996�3�15日批�(zhǔn)為歐洲標(biāo)�(zhǔn),即DIN 50170 V.2。PROFIBUS�(chǎn)品在世界市場上已被普遍接受,市場份額�?xì)W洲首�,年增長�25%。目前支持PROFIBUS�(biāo)�(zhǔn)的產(chǎn)品超�1500多種,分別來自國際上250多個生�(chǎn)廠家。在世界范圍�(nèi)已安裝運(yùn)行的PROFIBUS�(shè)備已超過200萬臺,到1998�5�,適用于過程自動化的PROFIBUS-PA儀 <https://www.zidonghua.com.cn/dir/view.asp?classid=4>表設(shè)備在19個國家的40個用戶廠家投入現(xiàn)場運(yùn)��

  1985年組建了PROFIBUS國際支持中心�1989�12月建立了PROFIBUS用戶組織(PNO�。目前在世界各地相繼組建�20個地區(qū)性的用戶組織,企�(yè)會員�650��1997�7月組建了中國�(xiàn)場總線(PROFIBUS)委員會,并籌建�(xiàn)場總線PROFIBUS�(chǎn)品演示及�(rèn)證的�(shí)�(yàn)��

  PROFIBUS主要�(yīng)用領(lǐng)域有�

  .制造業(yè)自動化:汽車制造(�(jī)器人、裝配線、沖壓線等)、造紙、紡��

  .過程控制自動化:石化、制藥、水�、食�、啤酒�

  .電力:發(fā)�、輸配電�

  .樓宇:空�(diào)、風(fēng)�(jī)、照��

  .鐵路交通:信號系統(tǒng)

  1.3.2 FF�(xiàn)場總�

  1994年由ISP 基金會和World FIP(北美)兩大集團(tuán)合并成立FF基金會,其宗�

  在于開發(fā)出符合IEC和ISO�(biāo)�(zhǔn)�、的國際�(xiàn)場總線(Fundation Fieldbus)。低速總線(H1)協(xié)議已�1996年發(fā)�。已完成開發(fā)的高速總線(H2)擬�1998年內(nèi)�(fā)表�1997�5月建立了中國�(xiàn)場總線(FF)委員會,并籌建FF�(xiàn)場總線產(chǎn)品認(rèn)證中��

  目前,F(xiàn)F�(xiàn)場總線的�(yīng)用領(lǐng)域以過程自動化為�。如:化工、電力廠�(shí)�(yàn)系統(tǒng)、廢水處�、油田等行業(yè)�

  1.3.3 LONWORKS總線

  LONWORKS�(xiàn)場總線全稱為LONWORKS NetWorks,即分布式智能控制�(wǎng)�(luò)技�(shù),希望推出能夠適合各種現(xiàn)場總線應(yīng)用場合的測控�(wǎng)�(luò)。目前LONGWORKS�(yīng)用范圍廣泛,主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)�(jù)采集、SCADA系統(tǒng)�。國�(nèi)主要�(yīng)用于樓宇自動化方��

  1.3.4 CANBUS�(xiàn)場總�

  CANBUS�(xiàn)場總線已由ISO/TC22技�(shù)委員會批�(zhǔn)為國際標(biāo)�(zhǔn)IOS 11898(通訊速率小于1Mbps)和ISO 11519(通訊速率小于125Kbps)。CANBUS主要�(chǎn)品應(yīng)用于汽車制�、公共交通車輛、機(jī)器人、液壓系�(tǒng)、分散型I/O。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機(jī)�、樓宇自動化等場合均有所�(yīng)用�

  1.3.5 WorldFIP�(xiàn)場總�

  90~91年FIP�(xiàn)場總線成為法國國家安全標(biāo)�(zhǔn)�96年成為歐洲標(biāo)�(zhǔn)(EN 50170 V.3)。下一步目�(biāo)是靠近IEC�(biāo)�(zhǔn),現(xiàn)在技�(shù)上已做好充分�(zhǔn)�。WorldFIP國際組織在北京設(shè)有辦事處,即WorldFIP中國信息中心,負(fù)�(zé)中國的技�(shù)支持�

  WorldFIP�(xiàn)場總線采用單一總線�(jié)�(gòu)來適�(yīng)不同�(yīng)用領(lǐng)域的需�,不同應(yīng)用領(lǐng)域采用不同的總線速率。過程控制采�31.25Kbit/s,制造業(yè)�1M bit/s,�(qū)動控制為1-2.5Mbit/s。采用總線仲裁器和優(yōu)先級來管理總線上(包括各支線)的各控制站的通信。可�(jìn)�1�1�1對多�(diǎn)(組��1對全體等多重通信方式。在�(yīng)用系�(tǒng)中,可采用雙總線�(jié)�(gòu),其中一條總線為備用�,增加了系統(tǒng)�(yùn)行的安全��

  WorldFIP�(xiàn)場總線適用范圍廣�,在過程自動�、制造業(yè)自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的�(yīng)��

  1.3.6 P-NET�(xiàn)場總�

  P-NET�(xiàn)場總線籌建于己于1983年�1984年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的批產(chǎn)��1986年通信�(xié)議中加入了多重網(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)和多重接口功能�1987年推出P-NET的多重接口產(chǎn)��1987年P(guān)-NET�(biāo)�(zhǔn)成為開放式的完整�(biāo)�(zhǔn),成為丹麥的國家�(biāo)�(zhǔn)�1996年成為歐洲總線標(biāo)�(zhǔn)的一部分(EN 50170 V.1��1997年組建國際P-NET用戶組織,現(xiàn)有企�(yè)會員近百�,總部設(shè)在丹麥的Siekeborg,并在德�、英國、葡萄牙和加拿大等地�(shè)有地區(qū)性組織分部�

  P-NET�(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛�(yīng)�,其中包括石油化工、能�、交�、輕�、建�、環(huán)保工程和制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域�

定義

  ISA SP50(美國儀表協(xié)會標(biāo)�(zhǔn))中對現(xiàn)場總線的定義 � �(xiàn)場總線是一種串行的�(shù)�?jǐn)?shù)�(jù)通信鏈路,它溝通了過程控制�(lǐng)域的基本控制�(shè)備(即場地級�(shè)備)之間以及與更高層次自動控制領(lǐng)域的自動化控制設(shè)備(即車間級�(shè)備)之間的聯(lián)�

  國際電工委員會IEC�(biāo)�(zhǔn)和現(xiàn)場總線基金會FF的定� � �(xiàn)場總線是連接智能�(xiàn)場設(shè)備和自動化系�(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支�(jié)�(gòu)的通信�(wǎng)�(luò)�(xiàn)場總線的原理和發(fā)展概�

  �(xiàn)場總線的本質(zhì)含義

  � �(xiàn)場通信�(wǎng)�(luò)

  � �(xiàn)場設(shè)備互�(lián)

  � 互操作�

  � 分散功能�

  � 通信線供�

  � 開放式互�(lián)�(wǎng)�(luò)

總體�(jié)�(gòu)

  �(xiàn)場總線協(xié)議基于面向開放系�(tǒng)連接的ISO 參考模�(O S I—RM )。但僅用了其中的1� 2� 7 �, 由于考慮到實(shí)時� 3� 6 層未采用。同�, 新定義的用戶層置于應(yīng)用層之上�

  各層定義如下:

  �: 物理層定義現(xiàn)場總線的通訊介質(zhì), � 4� 20mA�(biāo)�(zhǔn)的替��

  第二�: �(shù)�(jù)鏈路層用于監(jiān)視發(fā)生于各設(shè)備間的通訊, 同時檢測通訊錯誤�

  第三�: �(yīng)用層�(guī)范通訊�(shù)�(jù)格式, 以便形成所有聯(lián)�(wǎng)�(shè)備都可以解釋的信�, 為過程控制提供服�(wù), 同時向用戶層提供接口�

  第四�: 用戶層與一個獨(dú)立的工廠區(qū)域相�(guān)�(lián), 為�(jìn)一步應(yīng)用提供環(huán)�。具有與高層控制功能的接��

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