現場總線控制系統在凈水廠普通快濾池的應用
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70年代以前，控制系統中采用模擬量對傳輸及控制信號進行轉換、傳遞，其精度差、受干擾信號影響大，因而整個控制系統的控制效果及系統穩定性都很差。70年代末，隨著大規模集成電路的出現，微處理器技術得到很大發展。微處理器功能強、體積小、可靠性高、通過適當的接口電路用于控制系統，控制效果得到提高;但是盡管如此，還是屬于集中式控制系統。隨著過程控制技術、自動化儀表技術和計算機網絡技術的成熟和發展，控制領域又發生了一次技術變革。這次變革使傳統的控制系統(如集散控制系統)無論在結構上還是在性能上都發生了巨大的飛躍，這次變革的基礎就是現場總線技術的產生。
現場總線是連接現場智能設備和自動化控制設備的雙向串行、數字式、多節點通信網絡。現場總線控制系統(Field Control System, FCS)定義為:由各種現場儀表通過互連與控制室內人機界面所組成的系統;一個全分散、全數字化、全開放和可互操作的生產過程自動控制系統。80年代以來，各種現場總線技術開始出現，人們要求對傳統的模擬儀表和控制系統變革的呼聲也越來越高，從而使現場總線成為一次世界性的技術變革浪潮。
目前，現場總線技術已經用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現場智能設備互連通信網絡中。作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場與控制設備之間的聯系外，還連接著更高控制管理層。因此，它不僅是一個基層網絡, 而且還可構成一種開放式、新型全分布控制系統, 即集智能、傳感、控制、計算機、數字通信技術于一身的控制系統。正由于這些特點，以現場總線作為技術支撐的FCS在工業自動化領域有明顯的優勢，如很高的精確性、設計組態簡單、擴展安裝方便、易于維護、節省軟硬件投資等。它被公認為第五代控制系統，成為當今工業自動化發展的必然趨勢。
2 現場分析及PROFIBUS特性
2.1 現場分析
進行張士凈水廠普通快濾池設計時，選用現場總線作為控制系統支撐技術。基于現場總線的張士凈水廠普通快濾池自動控制系統，應達到如下要求:
(1) 系統具有較高的可靠性;
(2) 張士凈水廠普通快濾池設計以全自動化，無人值守為目標;
(3) 具有自動故障診斷和故障處理功能;
(4) 具有遠程監控功能;
(5) 系統具有較強的開放性，能與全廠計算機控制系統實時交換信息。
目前國際上現有總線及總線標準不下200種,最具代表性的現場總線是PROFIBUS(Process Fieldbus)。PROFIBUS是由SIEMENS公司推出的一種開放式現場總線標準，1989年成為德國標準DIN19245，1996年成為歐洲標準EN50170，1999年12月被接受為國際標準IEC61158的一部分。用于工廠自動化系統三級網絡中的底層，即車間級監控和現場設備層數據通信與控制;使用于分散的、具有通訊接口的現場受控設備對底層設備有較高的數據集成和遠程診斷、故障報警及數字化要求的系統。
經過對幾家現場總線性能價格認真比較，本系統采用PROFIBUS總線網絡作為支撐網絡。系統內控制裝置采用采用SIEMENS公司的S7-300系列和S7-200系列PLC兩種，分級控制著現場及車間設備運行。
2.2 PROFIBUS網絡特性
PROFIBUS網絡特性圖如圖1所示:
圖1 PROFIBUS 網絡特性
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。
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