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現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢

更新時間:2020-12-26  |  點擊率:2105
  現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢
 
  一,現(xiàn)場總線(是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線,它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用等一系列突出的優(yōu)點,因而受到了許多標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計算機廠商的高度重視。它是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線,是自動化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。
 
  二,現(xiàn)場總線的產(chǎn)生對工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用,對國民經(jīng)濟的增長有著非常重要的影響。現(xiàn)場總線主要應(yīng)用于石油、化工、電力、醫(yī)藥、冶金、加工制造、交通運輸、國防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域。
 
  三,總線的特點:
 
  1,現(xiàn)場控制設(shè)備具有通信功能,便于構(gòu)成工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)。
 
  2,通信標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致,使系統(tǒng)具備開放性,設(shè)備間具有互可操作性。
 
  3,功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具有互換性。
 
  4,控制功能下放到現(xiàn)場,使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高度的分散性
 
  四,總線的發(fā)展趨勢
 
  從現(xiàn)場總線技術(shù)本身來分析,它有兩個明顯的發(fā)展趨勢:
 
  一是尋求統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)
 
  二是Industrial Ethernet走向工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)
 
  統(tǒng)一、開放的TCP/IP Ethernet是20多年來發(fā)展成功的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ,過去一直認(rèn)為,Ethernet是為IT領(lǐng)域應(yīng)用而開發(fā)的,它與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在實時性、環(huán)境適應(yīng)性、總線饋電等許多方面的要求存在差距,在工業(yè)自動化領(lǐng)域只能得到有限應(yīng)用。事實上,這些問題正在迅速得到解決,國內(nèi)對EPA技術(shù)(Ethernet for Process Automation)也取得了很大的進(jìn)展。隨著FF HSE的成功開發(fā)以及PROFInet的推廣應(yīng)用,可以預(yù)見Ethernet技術(shù)將會十分迅速地進(jìn)入工業(yè)控制系統(tǒng)的各級網(wǎng)絡(luò)。
 
  上形成的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的四大陣營:
 
  主要用于離散制造控制系統(tǒng)的是:
 
  Modbus-IDA工業(yè)以太網(wǎng)
 
  Ethernet/IP工業(yè)以太網(wǎng)
 
  PROFInet工業(yè)以太網(wǎng)
 
  主要用于過程控制系統(tǒng)的是:
 
  Foundation Fieldbus HSE工業(yè)以太網(wǎng)
 
  隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,過程控制領(lǐng)域在過去的兩個世紀(jì)里發(fā)生了巨大的變革。150多年前出現(xiàn)的基于5-13psi的氣動信號標(biāo)準(zhǔn)(PCS,Pneumatic Control System氣動控制系統(tǒng)),標(biāo)志著控制理論初步形成,但此時尚未有控制室的概念;20世紀(jì)50年代,隨著基于0-5V或4-20mA的電流模擬信號的模擬過程控制體系被提出并得到廣泛的應(yīng)用,標(biāo)志了電氣自動控制時代的到來,三大控制論的確立奠定了現(xiàn)代控制的基礎(chǔ),設(shè)立控制室、控制功能分離的模式也一直沿用;
 
  20世紀(jì)70年代,隨著數(shù)字計算機的介入,產(chǎn)生了“集中控制”的控制計算機系統(tǒng),而信號傳輸系統(tǒng)大部分是依然沿用4-20mA的模擬信號,不久人們也發(fā)現(xiàn)了伴隨著“集中控制”,該系統(tǒng)存在著易失控、可靠性低的缺點,并很快將其發(fā)展為分布式控制系統(tǒng)(DCS,Distributed Control System分布式控制系統(tǒng));微處理器的普遍應(yīng)用和計算機可靠性的提高,使分布式控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用,由多臺計算機和一些智能儀表以及智能部件實現(xiàn)的分布式控制是其主要的特征,而數(shù)字傳輸信號也在逐步取代模擬傳輸信號。
 
  隨著微處理器的快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)過程現(xiàn)場成為可能,產(chǎn)生了以微處理器為核心,使用集成電路代替常規(guī)電子線路,實施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優(yōu)化控制等功能的智能設(shè)備。設(shè)備之間彼此通信、控制,在精度、可操作性以及可靠性、可維護(hù)性等都有更高的要求。由此,導(dǎo)致了現(xiàn)場總線的產(chǎn)生。
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