現場總線技術在水廠自動化控制系統中的應用
加入技術交流群
1.1 現場總線技術概述
現場總線（Fieldbus）是連接現場智能設備（如智能化的傳感器、變送器、測量儀表和執行器等）和計算機系統的開放式、數字化、雙向傳輸、多點通信的底層控制網絡，用于完成智能設備之間以及智能設備與監控計算機之間的數據交換，它融入了智能儀表、控制、計算機、網絡，數字通訊和開放系統互聯等技術的精粹，是一種高性能的通信技術。
現場總線技術是隨著控制、計算機、通信、網絡等技術的發展而發展起來的一種總線技術，現場總線技術的出現引起了自動化系統結構的變革，它逐步形成以網絡集成自動化系統為基礎的企業信息系統，現場總線控制系統FCS是繼集散控制系統DCS之后的又一代控制系統?，F場總線控制系統是開放的、具有良好互操作性的和分散的雙向傳輸數字化互連網絡，是現代計算機技術、通信技術和控制技術的集成。目前，現場總線已在自動化領域發揮優勢，是工業自動化技術發展的焦點，代表了自動化技術的發展方向。
1.2 工業以太網技術的發展與應用
以太網是目前世界上應用最廣的局域網技術。隨著Internet的發展，以太網已經成為事實上的工業標準，TCP/IP的簡單實用已深入人心，為廣大用戶所接受。目前不僅在辦公自動化領域內，而且各個企業的管理網絡也使用以太網。在工業控制領域，隨著儀器儀表智能化的提高和工業管理智能化的深入，系統傳輸的信息量必將增加，未來傳輸的數據可能以不滿足幾十個字節，甚至可以是WEB網頁，所以網絡傳輸的大容量在工業控制中越來越重要，而以太網可以滿足工業控制的這種需求。
另外，工業底層網絡的現場總線協議數目眾多，不同協議的兼容問題一直困擾工業界。底層網絡引入以太網不僅使現場層、控制層和管理層在垂直層方便集成，更能降低不同廠家設備在水平層面上的集成成本，所以以太網向現場總線控制系統的底層延伸是順理成章的。
1.3 基于以太網的現場總線控制系統
由于嵌入技術使Ethernet能到達傳感器和執行器，這使得整個網絡的瓶頸效應集中在應用現場總線的設備層上的問題得以解決，可構成如圖1所示的新型現場總線控制系統。
這個網絡的特點是：首先，Ethernet貫穿于整個網絡的各個層次，它使網絡成為透明的、覆蓋整個企業范圍的應用實體。它實現了辦公自動化與工業自動化的無縫結合，其良好的互連性和可擴展性使之成為一種真正意義上的全開放的網絡體系結構，一種真正意義上的大統一。其次，采用以太網作為現場總線，將保證技術上的可持續發展。由于以太網的廣泛應用，使它的發展一直受到廣泛的重視和大量的技術投入，保證了以太網技術的不斷發展。如果工業控制領域采用以太網作為現場總線，將保證技術上的可持續發展，并在技術升級方面無需獨自的研究投入。這一點是任何現有的現場總線技術無法比擬的。另外，低成本是基于以太網的現場總線系統無可比擬的優越性。相對于現場總線卡的價格，以太網網卡的價格只有其十分之一。并且隨著集成電路技術的發展，其價格還會進一步下降。由于以太網已被使用多年，人們對以太網設計應用有很多經驗，這就意味著可以顯著降低系統的開發和培訓費用。
隨著以太網的實時性、穩定性和抗干擾問題的逐步解決，以太網大規模進入工業控制領域將指日可待。將以太網應用到工業控制領域，可以形成真正意義上的開放式系統，真正實現不同廠家的以太網產品互連。如果說現場總線系統是工業控制領域里的一場革命，那么以太網技術將現場總線系統帶入又一個新時代。以太網應用于工業現場設備層是網絡發展的趨勢，也是信息技術發展的必然結果。
評論