現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用分析

路陽　林桁

摘 要：在設(shè)備使用現(xiàn)場和設(shè)備控制之間有一個非常重要的連接就是現(xiàn)場總線。現(xiàn)場總線技術(shù)的好壞直接影響設(shè)備的電氣控制。因此在設(shè)備的使用現(xiàn)場一定要采取適當(dāng)?shù)默F(xiàn)場總線技術(shù)來應(yīng)對現(xiàn)場的設(shè)備電氣控制。文章主要針對現(xiàn)場總線技術(shù)的具體應(yīng)用來進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析，希望通過文章的闡述和分析能夠?yàn)槲覈脑O(shè)備電氣控制方面的發(fā)展和創(chuàng)新貢獻(xiàn)自己的力量。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場；總線；技術(shù)應(yīng)用

在設(shè)備的使用場地現(xiàn)場總線通常也被叫做開放式數(shù)字化方式的多點(diǎn)通信控制網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線主要是作為一種串聯(lián)通信系統(tǒng)存在的?，F(xiàn)場的設(shè)備控制和中控微機(jī)之間的雙向連接和控制就是現(xiàn)場總線技術(shù)的主要應(yīng)用?，F(xiàn)場總線在現(xiàn)場的應(yīng)用過程中具有四個特色的通信系統(tǒng)。分別是全數(shù)字化的通信系統(tǒng)；雙向控制通信系統(tǒng)；多變量控制系統(tǒng)和多點(diǎn)多站?，F(xiàn)場的總線技術(shù)主要有五個作用。第一個作用是現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場的通信網(wǎng)絡(luò)的暢通；第二個作用是現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備之間的控制互連；第三個作用是現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的控制相互互換操作性能；第四個作用是現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的分散模塊處理；第五個作用是現(xiàn)場的總線技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制方面的開放互連。

現(xiàn)場總線在現(xiàn)場的應(yīng)用過程中有很多的優(yōu)點(diǎn)，下面舉例說明。現(xiàn)場總線技術(shù)完全實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場的全部數(shù)字化通信應(yīng)用；現(xiàn)場總線技術(shù)在應(yīng)用的過程中已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場控制部件的全部互換；現(xiàn)場總線技術(shù)在設(shè)備的控制過程中能夠進(jìn)行分散式的控制。現(xiàn)場總線在控制過程中能夠一次傳送多個變量信號，并且保障變量信號的保真。在現(xiàn)場總線應(yīng)用過程中，由于采用了最先進(jìn)的設(shè)備儀表，使用了多變量的信號傳送器，這樣能夠有效的保障測試精準(zhǔn)度，提升控制系統(tǒng)的自治能力。

1 現(xiàn)場總線產(chǎn)品類型

在上世紀(jì)八十年代中期，現(xiàn)場總線在世界范圍內(nèi)有了非常大的發(fā)展，歐洲的很多國家都相繼推出了屬于自己的現(xiàn)場總線產(chǎn)品，同時還不斷推出了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)長時間內(nèi)沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止世界范圍內(nèi)已經(jīng)有了數(shù)十種現(xiàn)場總線產(chǎn)品，但是具有世界影響力的現(xiàn)場總成產(chǎn)品主要有六種。第一種是德國BOSCH公司推出的CAN控制局域網(wǎng)；第二種是由西門子公司等德國公司集中推出的過程現(xiàn)場總線；第三種是美國Echelon公司設(shè)計的局部操作網(wǎng)絡(luò)；第四種是現(xiàn)在認(rèn)可度非常高的基金會現(xiàn)場總線；第五種是法國通信公司集體推出的worldFIP現(xiàn)場總線；第六種是由八十多家儀表公司共同推出的可尋址遠(yuǎn)程傳感數(shù)據(jù)通路。下面進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。

1.1 德國BOSCH公司推出的CAN控制局域網(wǎng)

由德國BOSCH公司推出用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部門之間的數(shù)據(jù)通信。CAN總線規(guī)范已被國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，并廣泛應(yīng)用于離散控制領(lǐng)域。目前CAN總線在國內(nèi)是最熱門的現(xiàn)場總線之一。

1.2 西門子公司等德國公司集中推出的過程現(xiàn)場總線

它包括PROFIBUS-DP、PROF工BUS-FMS和PROFIBUS-PA三部分。其中PROFIBUS-DP主要應(yīng)用分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動化領(lǐng)域的應(yīng)用。PROF工BU-FMS適用于紡織，樓宇自動化，可編程控制器，低壓開關(guān)等一般自動化。

1.3 美國Echelon公司設(shè)計的局部操作網(wǎng)絡(luò)

是一種得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場總線，由美國Echelon公司推出它采用了工SQ/051模型的全部七層通訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)計，在智能建筑中得到廣泛的應(yīng)用。

1.4 現(xiàn)在認(rèn)可度非常高的基金會現(xiàn)場總線

在過程自動化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)，主要用于工業(yè)過程控制和制造業(yè)自動化環(huán)境。

1.5 法國通信公司集體推出的worldFIP現(xiàn)場總線

最初是由CegeleC等幾家法國公司在原有通信技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)用戶要求制定，以后成為法國標(biāo)準(zhǔn)，后來納入工EC物理層標(biāo)準(zhǔn)（IEC61158-2），并命名為WorldFIP。

1.6 八十多家儀表公司共同推出的可尋址遠(yuǎn)程傳感數(shù)據(jù)通路

其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號通信。這種通信協(xié)議既可用于4-20mADC的模擬儀表，也可用于數(shù)字式通信儀表。

2 現(xiàn)場總線在技術(shù)應(yīng)用過程中具有的特點(diǎn)

關(guān)于現(xiàn)場總線在技術(shù)的應(yīng)用過程中具有的特點(diǎn)，文章主要從六個方面進(jìn)行闡述。第一個方面是現(xiàn)場總線具有非常好的系統(tǒng)開放性能。第二個方面是現(xiàn)場總線能夠靈活的進(jìn)行互換和互用。第三個方面是現(xiàn)場總線的應(yīng)用能夠讓現(xiàn)場的使用設(shè)備具有非常高的智能化并且實(shí)現(xiàn)設(shè)備的功能自治。第四個方面是現(xiàn)場總線能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的高度分散性能。第五個方面是現(xiàn)場總線對于環(huán)境有非常好的適應(yīng)性能。第六個方面是現(xiàn)場總線在成本性能比上非常高。下面進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。

2.1 現(xiàn)場總線具有非常好的系統(tǒng)開放性能

現(xiàn)場總線的開放性指的是對相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性和公開性，這里強(qiáng)調(diào)的是現(xiàn)場總線對于標(biāo)準(zhǔn)的服從。作為一個開放的現(xiàn)場總線在理論上能夠和世界上任何行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行連接和互換?，F(xiàn)場總線的應(yīng)用目標(biāo)主要是要實(shí)現(xiàn)一種共用，建立一種底層的統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)開放系統(tǒng)，在實(shí)際過程中，使用客戶可以通過自己的實(shí)際需求來選擇任何廠家的產(chǎn)品來進(jìn)行組裝，這樣現(xiàn)場總線的實(shí)現(xiàn)了自動化控制互連互換。

2.2 現(xiàn)場總線能夠靈活的進(jìn)行互換和互用

現(xiàn)場總線的互換和互用主要是實(shí)現(xiàn)信息之間的傳遞和溝通，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)每一個設(shè)備生產(chǎn)廠家的功能互換。

2.3 現(xiàn)場總線的應(yīng)用能夠讓現(xiàn)場的使用設(shè)備具有非常高的智能化并且實(shí)現(xiàn)設(shè)備的功能自治

現(xiàn)場總線的智能化和功能自治主要指的是現(xiàn)場系統(tǒng)能夠?qū)⒃O(shè)備的四種控制功能有效的分散到現(xiàn)場的設(shè)備控制中。這四種功能是：系統(tǒng)的傳感測量；系統(tǒng)的補(bǔ)償計算；系統(tǒng)的工程量處理；系統(tǒng)的控制功能。通過四種功能的分散能夠有效的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動控制，在控制的過程中，能夠根據(jù)現(xiàn)場的運(yùn)行過程來診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自治功能。

2.4 現(xiàn)場總線能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的高度分散性能

現(xiàn)場總線的分散性已經(jīng)成為了一種非常有效的控制功能，這樣能夠在根本上解決控制過程中的DCS控制集中問題，有效的分散了設(shè)備控制功能，簡化了設(shè)備的控制功能設(shè)置，提升了設(shè)備的控制可靠性能。

2.5 現(xiàn)場總線對于環(huán)境有非常好的適應(yīng)性能

現(xiàn)場總線作為底層網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)都是根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來進(jìn)行具體設(shè)計，這樣就有效的提升了設(shè)備的外部環(huán)境抗干擾能力，通過供電和通信的雙重控制，能夠滿足設(shè)備控制過程中的防爆能力。

2.6 現(xiàn)場總線在成本性能比上非常高

設(shè)備控制采用現(xiàn)場總線后，能夠?qū)⒃O(shè)備的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)控制底層不斷的智能化，同時還會不斷改變信號之間點(diǎn)對點(diǎn)的連接，讓自動化控制軟件不斷的升級更新，這樣就會大大的降低現(xiàn)場總線的使用和成產(chǎn)成本，同時設(shè)備的控制性能還會有非常大的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]彭道剛.基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及實(shí)現(xiàn)[C]//第八屆工業(yè)儀表與自動化學(xué)術(shù)會議論文集，2007：513-516.

[2]彭道剛.基于webk ceSS和工業(yè)以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].上海電力學(xué)院學(xué)報，2009，25（1）：31-34.

[3]吳肖甫.恒壓供水系統(tǒng)控制策略及其實(shí)現(xiàn)[J].浙江大學(xué)學(xué)報（理工版），2002，29（6）：652-657.

[4]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[5]劉會娟.GSM與GPRS技術(shù)在無線監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用比較[J].機(jī)械工程與自動化，2009，155（4）：160-161.