工業控制的現場總線技術
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2.現場總線強調在惡劣環境下數據傳送的完整性、可靠性：現場總線具有在粉塵、高溫、潮濕、振動、酸(堿)腐蝕，特別是電磁和無線電干擾等的工業環境長時間、連續、可靠、完整傳送數據的能力。能夠抗工業電網的浪涌、失波、跌落和尖峰干擾等。在可燃或易爆場合，還要求現場總線具有本質安全性能
二、標準與非標準現場總線。
市場上出現了三十多種牌號的現場總線及其系統，并且都稱是真正的現場總線，可應用于各種領域。實際上，市場上的現場總線應分為標準和非標準兩種。
1.標準現場總線是符合IEC(國際電工技術委員會)現場總線協議模型框架，具有近似標準數字信號制的現場總線產品，這些主要有IEC61158、FF(基金會現場總線)、LonWorks、Pro-tibus、WorldFIP現場總線。適用于過程控制、制造自動化和樓宇自動化等。
2.非標準現場總線，其余的現場總線都可看作是非標準現場總線，它們大多具有專用標準，適于專用領域。不會向國際標準靠攏。
三、FCS與DCS
基于FF的FCS(現場總線控制系統)將取代傳統DCS(分布式控制系統)成為控制系統主角。下面就幾個主要方面進行對比。
1.數字化
1)FCS：全數字化，純數的通信使過程控制具有更高的可靠性。在FCS中，從傳感器、變送器到調節器，一直是數字信號，這就使得更復雜、更精確的信號處理得以實現。普通的噪音很難扭曲現場總線控制系統里的數字信號。數字通信的查錯功能可檢出傳輸中的誤碼。
2)DCS：半數字化，在傳統DCS系統里，溫度和壓力變送器須將它們測到的原始數字信號在送入DCS前轉換成4-20mA模擬信號，在模擬系統中，噪音及其他信號扭曲無法被檢測。
2.可互操作性：采用具有可互操作性和現場總線系統，用戶可以在性能、價格、質量和售后服務等因素基礎上，選擇最好的硬件產品，并省時省力地將它們集成為一體。
1)現場總線自動化設備的可互操作性主要是通過對功能模塊及其參數的標準化而實現，具有極好的可互操作性。
2)大多數用于DCS和智能型變送器間的通信協議是DCS制造商獨家采用的專用封閉系統。
3.分散性
1)FCS：采用的是完全分散式體系，它的控制全部分散到現場，控制回路由現場設備實現。
2)DCS：采用一個或多個"控制單元"對多回路進行控制，其控制部分分散到一些控制板上，每個控制板上又有多個回路的半分散式體系。
4.可靠性、可維護性和經濟性
現場總線控制系統采用數字總線式通信線路代替傳統DCS中一對一的I/O連線，對于大規模I/O系統來說，減少了由連線帶來的不可靠，同時降低了布線成本，與傳統DCS技術相比，可節省電纜、調試、維護成本40%以上。
5.現場總線已經發展成為可以取代DCS的新型的FCS控制系統。DCS與FCS并存是可能的，但DCS并不適合與現場總線集成。如果現場總線連接到DCS上，它的大多數優勢便無法發揮出來。因為分布在現場設備中的功能塊組態、狀態、診斷、校驗、設備自身信息以及來自現設備的管理信息等均無法完全映射到DCS中。
四、EIC(電氣傳動、儀表、計算機)一體化
在由現場總線構成的控制系統FCS中，儀表已發展成為具有綜合功能的智能儀表，也就是具有過去實現儀表控制的DCS的功能。現場控制器實際上是過去PLC功能的分散，它代替了用于電氣傳動控制的PLC。從以上兩點不難看出，現場總線控制系統FCS，正是一個實現電氣傳動控制、儀表控制和計算機控制一體化的系統結構，而這種結構恰恰是鋼鐵工業自動化用的較多而又急需的控制系統結構。
五、現場總線進展情況
目前，較為流行的現場總線有FF、LonWorks、Profibus、WorldFIP、CAN、HART(過渡協議)等，這些現場總線和過渡協議在我國(主要是北京)都有了代表處或掛靠單位，并且大多數都有不同程度的開發和應用。其中FF和HART列入"九五"攻關項目，參加現場總線智能儀表的研究開發單位主要有：西安儀表集團、上海工業自動化儀表研究所、重慶工業自動化儀表研究所、上海自動化儀表股份公司、重慶川儀集團、北京華控技術公司等，專門攻克HART協議和FF協議通信軟硬件技術難關。
1.開發的產品主要有：
1)HART變送器(包括智能溫度變送器、智能壓力變送器、智能流量變送器)；
2)HART智能電動執行機構；
3)HART網橋；
4)現場設備管理系統軟件；
5)FF現場總線和CAN總線園卡、接口等HART的攻關任務已基本完成，今年就可驗收。FF的攻關明年上半年可完成并驗收。
目前，較流行的現場總線中，FF、Profibus、LonWorks、CANHART協議書籍報刊上介紹的比較多，其中HART和LonWorks在我國開發和應用較多。下面只簡單介紹一下WorldFIP的情況。
2.WorldFIP:WorldFIP現場總線不論高速還是低速，只有一套通信協議，可以不需要任何網橋或網關，低速與高速的銜接只用軟件完成。
WorldFIP組織認為，它的生產者/使用者(Producer/Consumer)模式和總線仲裁器(BUSAr-biter)的調度方式特別適合工業過程控制的現場總線系統。它的很多優點都與此有關。FF與IEC標準草案都采用了這種通信模式，只是名稱不同。FF稱為發布方/接收方(Publi-sher/Subscriber)與鏈接調度器(LAS)，實際方式與WorldFIP基本一致。這也說明了為什么WorldFIP支持IEC標準，因為他們向IEC靠攏在技術上是比較容易的。
目前，WorldFIP的應用領域為：輸電、鐵路運輸、地鐵、化工、空間技術、汽車制造等。1998年5月，WorldFIP組織在中國建立了技術推廣中心，并把注意力放在中國的能源和鐵路兩個將大力發展的領域。
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