現場總線技術及其在電力行業中的應用

一、引 言

　　我國因用電緊缺，急需一批先進的大型火電機組，但我過這方面技術落后，從國外引進。同時也引進了分散控制系統和PLC。FCS是由DCS與PLC發展而來，FCS不僅具備DCS與PLC的特點，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS與新型的PLC，都有向對方靠攏的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控制功能；而新型的PLC，在處理閉環控制方面也不差，并且兩者都能組成大型網絡，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉。DCS系統的關鍵是通信。也可以說數據公路是分散控制系統DCS的脊柱。由于它的任務是為系統所有部件之間提供通信網絡，因此，數據公路自身的設計就決定了總體的靈活性和安全性。數據公路的媒體可以是：一對絞線、同軸電纜或光纖電纜。通過數據公路的設計參數，基本上可以了解一個特定DCS系統的相對優點與弱點。為保證通信的完整，大部分DCS廠家都能提供冗余數據公路。為了保證系統的安全性，使用了復雜的通信規約和檢錯技術。所謂通信規約就是一組規則，用以保證所傳輸的數據被接收，并且被理解得和發送的數據一樣。目前在DCS系統中一般使用兩類通信手段，即同步的和異步的，同步通信依靠一個時鐘信號來調節數據的傳輸和接收，異步網絡采用沒有時鐘的報告系統。

　　二、現場總線技術

　　2.1 現場總線的概念

　　現場總線是指以工廠內的測量和控制機器間的數字通訊為主的網絡，也稱現場網絡。也就是將傳感器、各種操作終端和控制器間的通訊及控制器之間的通訊進行特化的網絡。原來這些機器間的主體配線是ON/OFF、接點信號和模擬信號，通過通訊的數字化，使時間分割、多重化、多點化成為可能，從而實現高性能化、高可靠化、保養簡便化、節省配線（配線的共享）。

　　傳統的4-20mA信號連接，信息量有限，嚴重制約了企業信息集成和企業綜合自動化的實現。現場總線技術把孤立的現場級設備帶進了企業信息網絡中。

　　2.2 Profibus 技術介紹

　　PROFIBUS，是一種國際化。開放式。不依賴于設備生產商的現場總線標準。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范圍內選擇且當總線系統啟動時，所有連接到總線上的裝置應該被設成相同的速度。廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。

　　PPROFIBUS是過程現場總線的縮寫，于1989年正式成為現場總線的國際標準。目前在多種自動化的領域中占據主導地位，全世界的設備節點數已經超過2000萬。它由三個兼容部分組成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）。PROFIBUS－PA（Process Automation ）。PROFIBUS-FMS （Fieldbus Message Specification ）。主要使用主-從方式，通常周期性地與傳動裝置進行數據交換rofibus是德國于90年代初制訂的國家工業現場總線協議標準，代號DTN19245，目前是IEC 61158國際標準中的Type3部分。現在它成為不依賴于設備生產商、開放的、國際化的現場總線標準之一。廣泛應用于制造自動化、流程工業自動化、樓宇、交通、電力等領域的自動化控制系統中。

　　PROFIBUS–DP：是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS－DP可取代辦24VDC或4－20mA信號傳輸。專為現場級分散IO節點設計；

　　PORFIBUS－PA：專為過程自動化設計，適合于本質安全的場合，可使傳感器和執行機構聯在一根總線上，并有本征安全規范。

　　PROFIBUS－FMS：用于車間級監控網絡，是一個令牌結構。實時多主網絡。為車間級通信任務提供了大量的通信服務。

　　PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。