|
马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。
您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册
×
现场总线──跨世纪的自控新技术
什么是现场总线?有人把现场总线定义为应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行数字通信的系统,也有人把它称为开放式、数字化、多点通信技术,可被广泛应用于制造业、流程工业、楼宇、交通等处的自动化系统中。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力,成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点。它们分别通过普通双绞线等多种途径进行信息传输联络,把多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统,把公开、规范的通信协议,在位于生产控制现场的多个微机化自控设备之间、以及现场仪表与用作监控、管理的远程计算机之间,实现数据传输与信息共享,形成各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之,它把单个分散的测量控制设备变成网络节点,共同完成自控任务的网络系统与控制系统。它给自动化领域带来的变化,如计算机网络、如互联网给单台计算机带来的变化。如果说,计算机网络把人类引入到信息时代,那么现场总线则使自控系统与设备加入到信息网络的行列,成为企业信息网络的底层,使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。因此把现场总线技术出现说成是标志着一个自动化新时代的开端并不过分。
现场总线技术的开发始于80年代。随着微处理器与计算机功能的不断增强、价格急剧降低、计算机与计算机网络系统得到迅速发展,信息沟通联络的范围不断扩大。而处于企业生产过程基层的测控自动化系统,由于仍在通过开关、阀门、传感测量仪表间的一对一连线,用电压、电流的模拟信号进行测量控制,或者只能采用某种自封闭式的集散系统,难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换,使自动化系统成为“信息孤岛”,严重制约了其本身的发展。要实现企业的信息集成,要实施综合自动化,就必须设计出一种能在工业现场环境运行的、可靠性高、实时性强、造价低廉的通信系统,形成工厂底层网络,完成现场自动化设备之间的多点数字通信、实现底层现场设备之间、以及自动化与外界的信息交换。现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运而生的。国际标准化组织、北美、欧洲等许多国家的仪表控制界,陆续开始着手现场总线标准制定与技术开发。由于行业、地域、经济利益等多种原因,本应是统一标准、开放互连的控制通信网络目前已经在不同领域形成了颇具影响的几大总线系列。人们正期待着统一的国际标准形成。
现场总线是综合运用微处理器技术、网络技术、通信技术和自动控制技术的产物。它把微处理器置入现场自控设备、使设备具有数字计算和数字通信能力,这一方面提高了信号的测量、控制和传输精度,同时为丰富控制信息的内容,实现其远程传送创造了条件。在现场总线的环境下,借助现场总线网段以及与之有通信连接的其它网段,实现异地远程自动控制,如操作远在数百公里之外的电气开关等。现场总线设备与传统自控设备相比,拓宽了信息内容,提供传统仪表所不能提供的如阀门开关动作次数、故障诊断等信息,便于操作管理人员更好、更深入地了解生产现场和自控设备的运行状态。由于现场总线强调遵循公开统一的技术标准,因而有条件实现设备的互操作性和互换性。也就是说,用户可以把不同厂家、不同品牌的产品集成在同一个系统内,并可在同功能的产品之间进行相互替换,使用户具有了自控设备选择、集成的主动权。
现场总线可采用多种途径传送数字信号,如用普通电缆、双绞线、光导纤维、红外线、甚至电力传输线等,因而可因地制宜,就地取材,构成控制网络。一般在由两根普通导线制成的双绞线上,可挂接几十个自控设备,与传统的设备间一对一的接线方式相比,可节省大量线缆、槽架、连接件,同时,由于所有的连线都变得简单明了,系统设计、安装、维护的工作量也随之大大减少。另外,现场总线还支持总线供电,即两根导线在为多个自控设备传送数字信号的同时,还为这些设备传送工作电源。可以看到,采用现场总线具有诸多好处,可以为企业节省开支,创造经济效益。
现场总线既是通信网络,又是自控系统。它作为通信网络,不同于日常用于声音、图像、文字传送的网络,它所传送的是接通、关断电源,开关阀门的指令与数据,直接关系到处于运行操作过程之中的设备、人身的安全,要求信号在粉尘、噪声、电磁干扰等较为恶劣的环境下能够准确、及时到位,同时还具有节点分散、报文简短等特征,它作为自动化系统,在系统结构上发生了较大变化,其显著特征是通过网络信号的传送联络,可由单个节点、也可由多个网络节点共同完成所要求的自动化功能,是一种由网络集成的自动化系统。
由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化的发展方向,它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点,受到全世界的普遍关注。该项技术的开发,可带动整个工业控制、楼宇自动化、仪表制造、工业控制、计算机软硬件等行业的技术、产品的更新换代。它的出现,为我国自动化仪表行业和自控领域提供了良好的机遇,也提出了严峻的挑战。 |
|