引言

　　新的基于現(xiàn)場總線技術(shù)的控制策略和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將對現(xiàn)有的儀表及控制系統(tǒng)產(chǎn)生革命性的影響。從現(xiàn)場總線技術(shù)的本質(zhì)特征上分析了其對傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)DCS的沖擊，并結(jié)合dcs的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點，給出了現(xiàn)場總線集成于dcs的三種實現(xiàn)方法。

　　工業(yè)控制從早期的就地控制、集中控制，已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的集散控制（dcs），在過去的20年中，過程工業(yè)對dcs系統(tǒng)及相關(guān)的儀表裝置進行了大量的投入，dcs系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)果得到了用戶的肯定。4-20mA信號是dcs系統(tǒng)及現(xiàn)場設(shè)備相互連接的最本質(zhì)特點，這是控制系統(tǒng)和儀表裝置發(fā)展的一大進步。

　　然而現(xiàn)在，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化成為當今控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。人們意識到傳統(tǒng)的模擬信號只能提供原始的測量和控制信息，而智能變送器在4-20mA信號之上附加信息的能力又受其低通信速率的制約，所以對整個過程控制系統(tǒng)的機制進行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，應(yīng)是其發(fā)展的必然趨勢。

　　現(xiàn)場總線在智能現(xiàn)場設(shè)備、自動化系統(tǒng)之間提供了一個全數(shù)字化的、雙向的、多節(jié)點的通信鏈接。現(xiàn)場總線的出現(xiàn)促進了現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且使現(xiàn)場控制的功能更加強大。這一改進帶來了過程控制系統(tǒng)的開放性，使系統(tǒng)成為具有測量、控制、執(zhí)行和—過程診斷的綜合能力的控制網(wǎng)絡(luò)。

　　1、現(xiàn)場總線對傳統(tǒng)dcs的沖擊

　　現(xiàn)場總線對傳統(tǒng)dcs的沖擊來源于其本質(zhì)上優(yōu)越于dcs系統(tǒng)的技術(shù)特征。根據(jù)國際電工委員會IEC和現(xiàn)場總線基金會FF的定義，現(xiàn)場總線技術(shù)具有以下5個主要特點：

　�、贁�(shù)字信號完全取代4-20mA模擬信號；

　�、谑够�本過程控制、報警和計算功能等完全分布在現(xiàn)場完成；

　　③使設(shè)備增加非控制信息，如自診斷信息、組態(tài)信息以及補償信息等；

　　④實現(xiàn)現(xiàn)場管理和控制的統(tǒng)一；

　�、菡嬲龑崿F(xiàn)系統(tǒng)開放性、互操作性。

　　現(xiàn)場總線技術(shù)不僅是一種通信技術(shù)，它實際上融人了智能化儀表、計算機網(wǎng)絡(luò)和開放系統(tǒng)互連（OSI）等技術(shù)的精粹。所有這些特點使得以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）相對于傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)具有巨大的優(yōu)越性：

　　①系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡化，成本顯著降低；

　�、诂F(xiàn)場設(shè)備自治性加強，系統(tǒng)性能全面提高；

　　③提高了信號傳輸?shù)目煽啃院途�度�?/P>

　�、苷嬲龑崿F(xiàn)全分散、全數(shù)字化的控制網(wǎng)絡(luò)；

　�、萦脩羰冀K擁有系統(tǒng)集成權(quán)。

　　這些優(yōu)越性可從dcs和現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較后得到驗證。

　　2、現(xiàn)場總線集成于dcs系統(tǒng)是現(xiàn)階段控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢

柴油發(fā)電機組50kw柴油發(fā)電機使用說明

磊王海峰汪偉王玥王智偉王樹麗萬瓊王強王翔王東旋王雪峰王學(xué)兵王朔溫宇峰王琳魏立波王浩王超偉王海雄吳渭吳俊峰魏慶吳洋汪孟海翁啟森王博強吳晨王嘉王然王曼吳江宏武陽王雄輝魏立王浩王詩瑤王成王文華王海濤魏曉雪王鋒王頎亮王夏儒王政王申丹吳向軍魏萌王少成王奇瑋夏晨曦薛玲許忠海冼鴻鵬徐青謝志華徐喻軍謝書英項廷鋒項志群徐嵩肖堅許婭肖華許翔徐覓許強謝滿徐荔蓉謝新許燕熊偉徐治彪徐艷芳徐嶒許炎徐昀君謝治宇薛珠肖

18065931931（郭經(jīng)理）

　　盡管用戶對控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進表示歡迎，但他們并不希望對他們現(xiàn)有的儀表系統(tǒng)做大的改動。

　　目前在現(xiàn)場總線的發(fā)展初期，大多數(shù)用戶更傾向于對他們現(xiàn)有的儀表系統(tǒng)進行逐步的增添和替換；另一方面，dcs系統(tǒng)及其儀表的消失或完全被取代，對于費用或人力而言也都是不合理的�，F(xiàn)階段最可行的方案是考慮如何使現(xiàn)場總線與傳統(tǒng)的dcs系統(tǒng)盡可能地協(xié)同工作，這種集成方案能夠得到靈活的系統(tǒng)組態(tài)，以適用于更廣泛的、富于實用價值的應(yīng)用。

　　3、現(xiàn)場總線于dcs系統(tǒng)I/0總線上的集成

　　在dcs的結(jié)構(gòu)體系中，自上而下大體可分為3層：管理層，監(jiān)控操作層和I/O測控層。在I/O測控層的I/O總線上，掛有dcs控制器和各種I/O卡件，I/O卡件用于連接現(xiàn)場4-20mA設(shè)備、離散量或PIC等現(xiàn)場信號，dcs控制器負責現(xiàn)場控制。

　　在dcs系統(tǒng)的I/O總線上集成現(xiàn)場總線的關(guān)鍵是通過一個現(xiàn)場總線接口卡掛在dcs的I/O總線上，實現(xiàn)現(xiàn)場總線系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息映射成原有dcs的I /O總線上相對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，如基本測量值、報警值或工藝設(shè)定值等，使得在dcs控制器所看到的現(xiàn)場總線來的信息就如同來自一個傳統(tǒng)的dcs設(shè)備卡一樣。這樣便實現(xiàn)了在I/O總線上的現(xiàn)場總線技術(shù)集成。

　　這種方案主要可用于dcs系統(tǒng)已經(jīng)安裝并穩(wěn)定運行，而現(xiàn)場總線首次引入系統(tǒng)的、規(guī)模較小的應(yīng)用場合；此方案也可應(yīng)用于PLC系統(tǒng)。

　　這種方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單，缺點是集成規(guī)模受到現(xiàn)場總線接口卡的限制。

　　Fisher-Rosemount公司推出的dcs系統(tǒng)DeltaV采用的就是此種集成方案。DeltaV系統(tǒng)在它的I/O卡件中專門開發(fā)設(shè)計了此種功能的接口卡——現(xiàn)場總線H1通信模塊（31.25kbit/s），成功地將現(xiàn)場總線技術(shù)集成在DeltaV系統(tǒng)中，可實現(xiàn)與現(xiàn)場總線儀表相連，極大地節(jié)省了安裝、操作以及維護費用，同樣的控制器可兼容H1與傳統(tǒng)的I/O模塊，有利于從傳統(tǒng)的控制模。式向現(xiàn)場總線控制模式的過渡和轉(zhuǎn)變。

　　在DeltaV系統(tǒng)的現(xiàn)場總線H1通信模塊中具有特定的Driver，用以實現(xiàn)現(xiàn)場總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息與I/O總線上對應(yīng)信息的映射。

　　4、現(xiàn)場總線于dcs系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層的集成

　　除了在I/O總線上的集成方案，還可以在更高一層——dcs網(wǎng)絡(luò)層上集成現(xiàn)場總線系統(tǒng)。在這種方案中，現(xiàn)場總線接口卡不是掛在dcs的I/O總線上，而是在dcs的上層LAN上。

　　在這種方案中，現(xiàn)場總線控制執(zhí)行信息、測量以及現(xiàn)場儀表的控制功能均可在dcs操作站進行瀏覽并修改。它的優(yōu)點是原來必須由dcs主計算機完成的一些控制和計算功能，現(xiàn)在可下放到現(xiàn)場儀表實現(xiàn)，并且可以在dcs操作員界面上得到相關(guān)的參數(shù)或數(shù)據(jù)信息；它的另一個優(yōu)點是不需要對dcs控制站進行改動，對原有系統(tǒng)影響較小。

　　5、現(xiàn)場總線通過網(wǎng)關(guān)與dcs系統(tǒng)并行集成

　　若在一個工廠中并行運行著dcs系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)，則還可以通過一個網(wǎng)關(guān)來網(wǎng)接兩者，安裝網(wǎng)關(guān)以完成dcs系統(tǒng)與現(xiàn)場總線高速網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳遞。

　　在這一結(jié)構(gòu)中，dcs系統(tǒng)的信息能夠在新的操作員界面上得到并顯示。通過使用拋網(wǎng)橋可以安裝大量的H1低速總線�，F(xiàn)場總線接口單元可提供控制協(xié)調(diào)、報警管理和短時趨勢收集等功能。

　　現(xiàn)場總線與dcs的并行集成，完成整個工廠的控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的集成統(tǒng)一，并可以通過Web服務(wù)器實現(xiàn)Infranet與Inernet的互連。這種方案的優(yōu)點是豐富了網(wǎng)絡(luò)的信息內(nèi)容，便于發(fā)揮數(shù)據(jù)信息和控制信息的綜合優(yōu)勢；另外，在這種集成方案中，現(xiàn)場總線系統(tǒng)與通過網(wǎng)關(guān)而集成在一起的dcs系統(tǒng)是相互獨立的。

　　6、結(jié)論

　　綜上所述，我們相信現(xiàn)場總線系統(tǒng)將廣泛地應(yīng)用到過程工業(yè)控制中，通過對過程控制系統(tǒng)進行一些必要的修改，將現(xiàn)場總線技術(shù)引入到dcs中，將會給用戶帶來大量的收益；另一方面，即使大多數(shù)的連續(xù)控制環(huán)路將由現(xiàn)場總線系統(tǒng)來完成，dcs系統(tǒng)仍將在許多諸如實時要求較高的控制場合扮演重要的角色。現(xiàn)階段現(xiàn)場總線與dcs系統(tǒng)的共存將使用戶擁有更多的選擇，以實現(xiàn)更合理的控制系統(tǒng)。

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