現場總線與工廠底層自動化及信息集成技術

LONWORKS總線：
LONWORKS現場總線全稱為LONWORKS NetWorks,即分布式智能控制網絡技術，希望推出能夠適合各種現場總線應用場合的測控網絡。目前LONGWORKS應用范圍廣泛，主要包括工業控制、樓宇自動化、數據采集、SCADA系統等。國內主要應用于樓宇自動化方面。

CANBUS現場總線：
CANBUS現場總線已由ISO/TC22技術委員會批準為國際標準IOS 11898（通訊速率小于1Mbps）和ISO 11519（通訊速率小于125Kbps）。CANBUS主要產品應用于汽車制造、公共交通車輛、機器人、液壓系統、分散型I/O。另外在電梯、醫療器械、工具機床、樓宇自動化等場合均有所應用。

WorldFIP現場總線：
96年成為歐洲標準（EN 50170 V.3）。WorldFIP現場總線適用范圍廣泛，在過程自動化、制造業自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的應用。

P-NET現場總線：
1987年P-NET標準成為開放式的完整標準，成為丹麥的國家標準。1996年成為歐洲總線標準的一部分（EN 50170 V.1）。1997年組建國際P-NET用戶組織，現有企業會員近百家，總部設在丹麥的Siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設有地區性組織分部。P-NET現場總線在歐洲及北美地區得到廣泛應用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環保工程和制造業等應用領域。

1.2.3 不可能用一種現場總線標準面對種類繁多的自動化行業和各種各樣的應用需求
自動化技術對通信網絡的要求不同于計算機，沒有脫離行業的自動化，不可能用一種現場總線標準面對種類繁多的自動化行業和各種各樣應用需求。某一種現場總線標準在某些領域中是適用的、具有高性能價格比，超出這些領域可能就不是最優的，甚至是不適用的。試圖用一種現場總線標準去覆蓋所有應用領域范圍的想法和做法是不現實的。

1.2.4 面對眾多的現場總線標準，應積極開展適合中國國情的、面向制造業自動化的現場總線技術的研究
面對國際上各種流派的現場總線及標準，中外專家普遍認為：
(1) 期望IEC能盡早按預期目標完成統一標準的制定。但按目前進度估計，近年內IEC很難完成預期目標。
(2) 目前IEC提出的建議方案只限于過程自動化，難于滿足其它應用領域要求，不可能成為唯一標準，很可能形成多種標準體系共存。在統一標準框架下做多種通信協議接口，可能是統一標準的一種適宜的解決方案。
針對我國現場總線技術發展政策，我認為，不能無限期等待IEC的國際標準。應結合我國國情，積極跟蹤、引進、研究國際上已有成熟應用經驗的現場總線標準，開展適合我國國情的、面向行業的現場總線技術、標準、應用和產品開發的研究。

2. 工廠底層自動化系統及信息集成技術

2.1 CIMS體系結構及工業數據結構的層次劃分
根據工廠管理、生產過程及功能要求，簡化的CIMS體系結構可分為3層，即工廠級、車間級和現場級。如圖1所示。

2.2 現場級和車間級自動化監控與信息集成是工廠自動化及CIMS不可缺少的重要部分

現場級與車間級自動化監控及信息集成系統主要完成底層設備單機控制、連線控制、通信連網、在線設備狀態監測及現場設備生產、運行數據的采集、存儲、統計等功能，保證現場設備高質量完成生產任務，并將現場設備生產及運行數據信息傳送到工廠管理層，向工廠級MIS系統數據庫提供數據。同時也可接受工廠管理層下達的生產管理及調度命令并執行之。因此，現場級與車間級監控及信息集成系統是實現工廠自動化及CIMS系統的基礎。
　

3. 現場總線技術的發展促使工廠底層自動化系統及信息集成技術產生變革
3.1 傳統的現場級與車間級監控系統
傳統的的現場級與車間級監控系統多是基于PLC的分布式監控系統。其主要特點之一是，現場層設備與控制器之間的連接是一對一（一個I/O點對設備的一個測控點）所謂 I/O接線方式，信號傳遞4-20mA（傳送模擬量信息）或24VDC（傳送開關量信息）信號。如圖2所示：

3.2 系統主要缺點
（1）信息集成能力不強： 控制器與現場設備之間靠I/O連線連接，傳送4-20mA模擬量信號或24VDC等開關量信號，并以此監控現場設備。這樣，控制器獲取信息量有限，大量的數據如設備參數、故障及故障紀錄等數據很難得到。底層數據不全、信息集成能力不強，不能完全滿足CIMS系統對底層數據的要求。