现场总线的现状及前景展望
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一、什么是现场总线二、现场总线的技术特点与优点三、现场总线的产生与发展趋势四、以太网与工业控制网络五、工业以太网什么是现场总线 现场总线是应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络现场总线是通信网络位于生产控制现场和网络结构的底层 现场总线是低带宽的控制网络它与上层的Internet、企业内部网Intranet相连构成企业综合自动化的通信网络平台现场总线对控制系统带来的革命 基地式仪表控制系统单元组合式模拟仪表控制系统集中式数字控制系统集散控制系统DCS、PLC基于现场总线的分散控制系统各阶段测控仪表能力指数现场总线开放标准数字DCS电动单元气动、模拟模拟按回路运行按过程运行过程优化管控一体化五十年代1960 1980 1998数字/模拟混合测控能力指数与一般通信技术的区别一般通信技术只是能实现信息的传输现场总线是一种控制系统框架一种全新的控制系统结构,即:现场总线还包括网络上的所有设备能够进行信息互访与互换总线上的设备之间能够进行互操作和系统集成现场总控制系统FCS采用开放式数字通信网络突破传统DCS中的专用通信网络结构网络集成的测量控制系统单个分散的测量控制设备变成网络节点现场总线为纽带构成共同完成任务的网络系统与控制系统实现现场测量控制设备之间的信息共享返回本章首页2.1 FCS的结构特点Multi-Controllers AOPIDAIPIDAOAI DCS FCS2.2 现场总线系统的技术特点 全数字通信多分支结构系统的开放性互可操作性和互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的高度适应性全数字通信抗干扰能力和鲁棒性都比较高,传输精度也得到显著提高信号的检错、纠错机制得以实现可进行多参数传输,消除了模拟信号的传输瓶颈 现场设备的测量、控制信息以及其他非控制信息如设备类型、型号、厂商信息、量程、设备运行状态等都可以通过一对导线传输到现场总线网络上的任何智能设备,如中央控制器等。
工业以太网与现场总线技术及应用摘要:工业控制需要高速、廉价、易于集成的通信网络。
以太网就是这样的一种网络。
本文分析了工业以太网在现场总线控制系统中的应用前景,指出工业以太网的介入使现场总线能更好的满足实时控制的要求,并给出了工业以太网应用实例。
关键词:现场总线控制系统以太网 FCS一引言随着计算机和网络技术的发展,以智能化仪表和分散控制为特色的现场总线技术,把控制领域带入了一个新的时代。
它所倡导的全开放、全分散、互操作的思想,成了未来控制领域崭新的特点。
但是,目前的现场总线技术仍具有很大的局限性,在全开放、全分散控制等方面,仍存在许多需要解决的问题。
首先,在目前现场总线控制系统中,主要是低速现场总线,现场仪表和设备的计算能力和信息处理能力较低,主要用于数据采集和控制信号的输出,并实现PDI控制等一些简单的控制算法。
复杂的控制功能,如预测控制、神经网络控制、系统优化等,仍需要在PC机或工作站上实现。
其次,由于现场总线位于整个系统的最底层,只是系统的一个组成部分,仅仅现场总线仍不足以实现系统的全开放结构。
同时,目前已经出现了Profibus 、Foundation Fieldbus等几十种现场总线。
由于每种现场总线代表着不同厂商的利益,各大厂商进行了激烈的市场竞争,这些现场总线很难实现统一。
因为不同现场总线产品不能实现互操作,一旦用户选择某种现场总线,今后就会被局限于这种现场总线,再选择另一种现场总线,必须付出高昂的代价。
因此,在现场总线的迅速发展过程中,形成一个统一的协议却始终是一个争论的焦点。
为了解决以上全分散、全开放、不同协议的现场总线系统集成问题,人们开始逐步达成一个共识,即向以太网靠拢将成为今后现场总线发展的一个趋势。
二以太网进入现场总线以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。
它具有如下特点:(1)以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术,它受到广泛的技术支持,因此容易获得控制领域生产厂家的认可。
基金会现场总线技术摘要:现场总线是当今自动化领域技术发展的新兴技术和热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网,它主要解决现场的智能化仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信,以及这些现场设备和高级控制系统乃至整个企业信息化管理系统之间的信息传递问题。
与传统控制系统,如 DCS、PLC等相比,现场总线控制系统具有全数字通信、可互操作、高度分散、开放性好、可靠性高、投资与维护成本低等独特的优点。
基金会现场总线是现场总线基金会为适应自动化系统,特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的,基金会现场总线将在今后自动控制技术的发展中发挥重要作用。
1 发展概况1.1 基金会现场总线历史基金会现场总线(以下简称为FF)的前身是ISP和WorldFIP标准。
ISP标准是可互操作系统协议的简称,它基于德国的Profibus标准。
ISP制订于1992年,由美国Fisher—Rosemount公司牵头,有80多家公司参加,包括Smar、E+H、Siemens、Foxboro、横河、ABB等公司,成员以仪表制造厂家为多。
则是世界工厂仪表协议的简称,基于法国的FIP标准。
WorldFIP 是由Honeywell公司牵头,联合Allen-Bradley、Elsay、Bailey等多家欧洲著名公司于1993年制订而成,其成员也有150多家,不少是PLC制造厂家。
自此以后,这两大派别极力维护自身利益,现场总线长期得不到统一,因此受到广大用户的批评。
迫于用户压力和市场需求,1994年9月,ISP和WorldFIP北美部分终于达成共识,一起成立了现场总线基金会,致力于开发国际上统一的现场总线协议。
该基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备、DCS制造厂家、科研机构和最终用户。
由于这些公司是自动化领域自控设备的主要供应商,它们生产的变送器、执行器、DCS和流量仪表占世界市场的90%,对工业底层网络的功能需求了解透彻,也具备足以左右该领域自控设备发展方向的能力,因而由它们组成的基金会新颁布的现场总线规范具有一定的权威性。
片上系统的总线结构发展现状及前景 引言 片上系统是在单芯片上实现全部电子系统的集成,通过使多个设备集成 在一个芯片上,实现系统级的功能,减少甚至不再需要外部器件的使用,达到 应用功能的快速实现、灵活修改及方便升级。进行片上系统设计时,首先要考 虑的问题是系统的体系结构。为了提高开发模块的重复利用率,降低开发成本, 用户采用了片上系统(芯片内部)总线。与芯片间总线(如 SPI、I2C、UART、并行总线)、板卡间总线(ISA、PCI、VME)、设备间总线 (USB、1394、RS232)不同的是,片上系统总线为用户提供了一个堪称“理想” 的环境:片上系统模块间不会面临干扰、匹配等传统问题;但是片上系统的时 序要求异常严格。 由于 OpenCore 和其它致力于开放知识产权(Open Intellectual Property) 的组织的大力推广(开发设计了大量基于标准化片上总线的免费模块),用户 在片上系统总线的选择上更倾向于采用那些标准化、开放化的方案。目前,业 界采用比较多的标准化、开放化的总线方案包括:IBM 公司的 CoreCONnect、ARM 的 AMBA 和 Silicore 公司的 Wishbone。 1 三种总线的逻辑结构图及描述 1.1 IBM CoreConnect 综述 图 1 是 CoreConnect 的逻辑总线结构图。 图 1 CoreConnect 逻辑总线结构图 从图 1 可以看到 CoreConnect 定义了一个清晰的结构,囊括了所有系统 组件和它们之间的连接。它一共设计了 3 种总线和 1 个高性能总线与低性能总 线连接的桥,分别是 OPB、PLB、DCR 总线和 OPB 桥。OPB 总线连接外部设
现场总线课后答案第一章现场总线技术概述1.自动控制系统的发展经历了哪几个阶段?大致经历了四个发展阶段,具体如下:20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统;直接数字控制系统;70年代中期出现集散控制系统;90年代后期现场总线控制系统。
2.DCS控制系统的结构包括哪几部分?包括三部分:分散过程控制装置部分,操作管理装置部分,通信系统部分3.现场总线的基本定义?现场总线(Fieldbus):是用于过程自动化或制造自动化中的,实现智能化现场设备(例如,变送器、执行器、控制器)与高层设备(例如主机、网关、人机接口设备)之间互联的,全数字、串行、双向的通信系统。
5.现场总线控制系统的技术特点。
1.开放性;2.全数字化;3.双向通信;4.互可操作性与互用性;5.现场设备的智能化与功能自治性6.系统结构的高度分散性7.对现场环境的适应性6. FCS相对于DCS具有哪些优越性?1.FCS实现全数字化通信2.FCS实现彻底的全分散式控制3.FCS实现不同厂商产品互联、互操作4.FCS增强系统的可靠性、可维护性5.FCS降低系统工程成本7.分析现场总线的现状,展望其发展前景。
第二章数据通信基础与网络互联1.何谓现场总线的主设备、从设备?可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”,又称命令者。
不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(bus slaver),也称基本设备。
2.总线操作过程的内容是什么?总线上命令者与响应者之间的连结→数据传送→脱开,这一操作序列称为一次总线“交易”(transaction),或者叫做一次总线操作。
3.寻址方式有几种?物理寻址逻辑寻址广播寻址4.通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能?通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。
它一般由信息源和信息接收者,发送、接收设备,传输媒介几部分组成。
信息源和接收者是信息的产生者和使用者发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来,即将信息源产生的消息信号经过编码,并变换为便于传送的信号形式,送往传输媒介。
现场总线简介现场总线的产生【1】随着信息与科学技术的迅猛发展,信息交换方式日新月异,并朝着全球化与数字化的方向发展,自动控制系统作为信息与科学技术发展的融合产物,自19世纪以来的近两百年里也发生了巨大变革。
总的来说,一般可将其划分为5代:(1)气动信号控制系统(PCS )气动信号控制系统是于19世纪中期出现的基于5-13psi的第一代控制系统(2)电动模拟仪表过程控制系统(ACS)电动模拟过程控制系统出现于20世纪50年代,一出现便很快占据控制领域的主导地位它利用0-10mA或4-20mA的电流模拟信号进行现场级设备信号的采集与控制,是第二代控制系统但由于模拟信号精度较低并易受干扰,所以很快便被新的控制系统取代(3)集中式数字控制系统(CCS)随着数字计算机技术的发展和应用,20世纪70年代左右集中式数字控制系统(CCS)出现并占据主导地位,称为第三代控制系统。
集中式数字控制系统能够根据现场情况进行及时控制和计算判断,并且在控制方式和时机的选择上能进行统一调度和统筹安排。
另外,由于采用单片机等作控制器,数字信号的传输在控制器内部进行,这样不仅克服了ACS系统中模拟信号精度低的缺点,而且也提高了系统的抗干扰能力。
但由于该系统对控制器本身有很高的要求,而当任务增加时,控制器的效率将明显下降,很难保证满足对控制器足够的处理能力和极高的可靠性的要求(4)分散式控制系统(DCS)20世纪80年代初,微处理机的出现和应用促使了第四代控制系统——分散式控制系统(DCS)的产生。
DCS系统采用集中管理、分散控制,即将管理与控制相分离:上位机执行集中监视管理,下位机在现场进行分散控制,它们之间用控制网络相连实现信息传递。
与之前几代控制系统不同,分散式的控制系统降低了系统中对控制器处理能力和可靠性的要求。
(5)现场总线控制系统(FCS)20世纪80年代中后期,随着微电子技术和大规模以及超大规模集成电路的快速发展,顺应以上需求,国际上发展起来一种以微处理器为核心,使用集成电路实现现场设备信息的采集传输处理以及控制等功能的智能信号传输技术——现场总线,并利用这一开放的、具有可互操作性的网络技术将各控制器和现场仪表设备实现互连,构成了现场总线控制系统。
工控领域最流行的九大现场总线发布时间:2012-7-27 22:00 发布者:1770309616关键词:现场总线, 工业以太网, 工业通信现场总线(Fieldbus)是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的,用于现场总线技术过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术,已经受到世界范围的关注,成为自动化技术发展的热点,并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。
现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层,作为工厂设备级基础通讯网络,要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点:具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定,多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。
由于上述特点,现场总线系统从网络结构到通讯技术,都具有不同上层高速数据通信网的特色。
一般把现场总线系统称为第五代控制系统,也称作FCS——现场总线控制系统。
人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代,把4~20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代,把数字计算机集中式控制系统称为第三代,而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。
现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统,一方面,突破了DCS系统采用通信专用网络的局限,采用了基于公开化、标准化的解决方案,克服了封闭系统所造成的缺陷;另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构,变成了新型全分布式结构,把控制功能彻底下放到现场。
可以说,开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
现场总线技术展望与发展趋势现场总线技术的发展应体现为两个方面:一个是低速现场总线领域的继续发展和完善;另一个是高速现场总线技术的发展。
廒用科学弘裂裂一鼙i现场总线控制系统的分析探讨张英帆(吉林燃料乙醇有限公司机电仪中心吉林132101)[捕要]现场总线控制技术是20f i挽末T业过程控制发展的新技术,是计算机网络技术,自动化仪表制造技术和过程控制发展的结果。
详细介绍现场总线控制系统的特点、分类、发展现状,分析其应用前景.[关键词].降制系统现场总线DC S FC S中围分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1071--7597(2008)1020T38一们一、引曹现场总线技术是一种集计算机技术、通信技术、集成电路技术及智能传感技术于一身的新兴控制技术。
所谓现场总线,按照国际电工委员会I E C/SC65C的定义,是指安装在制造或过程区域的现场装置之间以及现场装置于控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通讯的数据总线,以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统(Fcs)。
现场总线控制系统FC S是继集散式控制系统D CS后的新+代控制系统。
现代1=业控制思想的核心是“分散控制,集中监控”使得“控制分散,危险分散”。
但即使是现在流行的DC S控制与其工业过程打交道的过程控制站仍然还是集中的,这正是对分散控制,集中监控思想的违背。
而FCS控制系统真正做到了这一点,它把控制彻底地F放到现场,具有通信功能的现场智能设备,能完成诸如数据采集,数据处理,控制运算和数据输出等功能。
二、现场总线的特点现场总线是3c技术(计算机、通信、控制)的融合。
简单地概括现场总线技术的特点是:信号传输全数字、控制功能全分散、标准统一全开放。
比较而言,一方面O CS是一种半数字、半分散、半开放的控制系统;F CS (现场总线控制系统)则是在DC S基础上的连续发展,它们在很多方面是一致的,从人机界面操作站、先进控制间的关系等。
从这一点看,不应把FC S和D CS对立起来。
另一方面D CS发展了二十几年,其间也作了不少次改进,现在的D C S也不是当年的D C S了。
1″LonWorks″现场总线的形成和发展现场总线(Fieldbus)是20世纪90年代初国际上发展形成的,用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
人们通常把现场总线系统的发展分为五代,即把20世纪50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代;把4~20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代;把数字计算机集中式控制系统称为第三代;而把20世纪70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称为第四代;把现场总线控制系统FCS称为第五代。
FCS作为新一代控制系统,一方面,突破了DCS系统采用通信专用网络的局限,采用了基于公开化、标准化的解决方案,克服了封闭系统所造成的缺陷;另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构,变成了新型全分布式结构,把控制功能彻底下放到现场。
可以说,开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
现场总线技术在历经了群雄并起,分散割据的初始阶段后,尽管已有一定范围的磋商合并,但至今尚未形成完整统一的国际标准。
其中具备较强实力和影响的有:LonWorks(Lon)、FoudationFieldbus(FF)、Profibus、HART、CAN、Du-pline等。
它们具有各自的特色,在不同应用领域形成了自己的优势。
2现场总线的特点和Lon总线的优缺点2.1现场总线的技术特点(1)系统的开放性;(2)互可操作性与互用性;(3)现场设备的智能化与功能自治性;(4)系统结构的高度分散性;(5)对现场环境的适应性。
2.2Lon总线的优缺点优点:(1)节省硬件数量与投资;(2)节省安装费用;(3)节省维护开销;(4)用户具有高度的系统集成主动权;(5)提高了系统的准确性与可靠性。
缺点:是目前各Lon厂家生产的神经元芯片输入时钟的最大频率只有10MHz,这对于某些高速或者要求网络响应速度较快的情况,会有些力不从心,所以在使用的时候,为了以后扩展系统方便,一般都将神经元芯片和其他微处理器联合使用;Echelon公司推出的Lon技术是一套完整地解决方案,从硬件到软件,还包括各种开发工具,但是其昂贵的价格却令好多用户望而生畏。
浅谈现场总线技术在国内火电厂的应用作者:李国安来源:《城市建设理论研究》2014年第07期摘要:阐述了现场总线技术的特点及现状。
对FCS与DCS进行了对比。
描述了FCS技术实施的关键。
阐述了FCS在国内电厂的应用及试点方案。
关键词:现场总线技术FCS;火电厂;应用中图分类号: TP336 文献标识码: A1、现场总线技术及其特点现场总线是二十世纪九十年代在国际兴起的新一代全分布式控制系统的核心技术。
它是工业控制系统的新型通讯标准,是基于现场总线的低成本自动化系统技术。
作为连接生产现场的仪表、控制器等自动化装置的通讯网络,现场总线技术的采用将带来工业控制系统技术的革命。
采用现场总线技术可以促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化,符合工业控制系统领域的技术发展趋势。
现场总线控制系统有如下优点:全数字化将企业管理与生产自动化有机结合一直是工业界梦寐以求的理想,但只有在FCS出现以后这种理想才有可能高效、低成本地实现。
在采用FCS的企业中,用于生产管理的局域网能够与用于自动控制的现场总线网络紧密衔接。
此外,数字化信号固有的高精度、抗干扰特性也能提高控制系统的可靠性。
全分布在FCS中各现场设备有足够的自主性,它们彼此之间相互通信,完全可以把各种控制功能分散到各种设备中,而不再需要一个中央控制计算机,实现真正的分布式控制,系统结构简单,提高了可靠性。
双向传输传统的4~20mA电流信号,一条线只能传递一路信号。
现场总线设备则在一条线上即可以向上传递传感器信号,也可以向下传递控制信息。
自诊断现场总线仪表本身具有自诊断功能,而且这种诊断信息可以送到中央控制室,以便于维护,而这在只能传递一路信号的传统仪表中是做不到的。
节省布线及控制室空间,减少维护费用传统的控制系统每个仪表都需要一条线连到中央控制室,在中央控制室装备一个大配线架。
而在FCS系统中多台现场设备可串行连接在一条总线上,这样只需极少的线进入中央控制室,大量节省了布线费用,同时也降低了中央控制室的造价。
PROFIBUS现场总线在核电中的应用摘要:在日益兴起的核电中,核测量装置是反应堆控制保护系统的核心装置,是实现堆芯内中子通量快速、准确、有效测量的必备手段,是反应堆安全运行的重要基础和保证。
针对反应堆核测量装置的高可靠性数字化通讯需要以及测量装置的具体要求、前技术发展以及工业领域的应用情况,开发了一种以PROFIBUS 总线为基础的冗余通讯网络,并设计了一种基于冗余PROFIBUS总线的通讯接口模块,初步实现了核测量装置与PROFIBUS现场总线通讯网络的连接,实现反应堆核测量装置的数字化。
核测量装置需要将采集到的测量数据和自身的状态通过通讯接口传送到总线上,同时通过通讯接口从总线上接收发送给自己的数据(如校准数据、修改定值等)和命令(如诊断命令指令等)实现特定的功能。
为了满足核测量装置的高可靠性通讯要求,采用了PROFIBUS总线技术,并在该技术的基础上进行了扩展,使之成为冗余总线,以实现安全可靠的数字化通讯。
关键词:反应堆、核测量装置、PROFIBU、冗余通讯。
§1 PROFIBUS现场总线协议及选用§1.1 PROFIBUS协议现场总线是20世纪80年代中期随着计算机、控制、通信和网络等技术的进步在国际上发展起来的,它应用在生产现场,实现微机化测量设备之间的双向串行多节点数字通信,被称为开放式、数字化、多节点通信的底层控制网络。
Profibus是ProcessFieldBus的缩写,它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化方向的发展,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,已成为应用广泛、技术成熟的国际标准现场总线之一,广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化等领域。
PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA3个兼容版本。
§1.1.1 PROFIBUS-DP协议PROFIBUS-DP以DIN19245的第一部分为基础,经过优化的高速、廉价通信网络,适用于自动控制系统和设备级分散I/O之间通信。
现场总线百科名片现场总线结构图现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络,也称现场网络。
也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。
原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号,通过通讯的数字化,使时间分割、多重化、多点化成为可能,从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线(配线的共享)。
现场总线简介 它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络。
按照IEC的解释 现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
简单说,现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。
定义 是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
主要用于 制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。
典型的现场总线技术 2003年4月,IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准,规定10种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线 Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线 Type 3 Profibus现场总线 Type 4 P-NET现场总线 Type 5 FF HSE现场总线 Type 6 SwiftNet现场总线 Type 7 World FIP现场总线 Type 8 Interbus现场总线 Type 9 FF H1现场总线 Type 10 PROFInet现场总线现场总线的特点及优点 (1) 全数字化通信 (2) 开放型的互联网络 (3) 互可操作性与互用性 (4) 现场设备的智能化 (5) 系统结构的高度分散性 (6) 对现场环境的适应性现场总线的特点 现场控制设备具有通信功能,便于构成工厂底层控制网络。
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行业新技术讲座
课程名称:行业新技术讲座
设计题目:现场总线的现状及前景展望
院系:
班级:
设计者:
学号:
指导教师:
设计时间:
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现场总线的现状及前景展望
在现今时代,随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展,传统的控制领域正经历着
一场前所未有的变革,开始向网络化方向发展。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动
仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统
(DCS)后,今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。
现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连
接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场
及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络,而且还是一
种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为
主要内容的综合技术,是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术,是能应用于各
种计算机控制领域的工业总线,因现场总线潜在着巨大的商机,世界范围内的各大公司都投
入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公
司激烈竞争的领域,由于现场总线技术的不断创新,过程控制系统由第四代的DCS发展至今
的FCS(Fieldbus Control System)系统,已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的
真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号,在3C(Computer
计算机、Control控制、Commcenication通信)技术的基础上,大量现场检测与控制信息就
地采集、就地处理、就地使用,许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司
在现场总线技术这一领域的竞争,仍未形成一个统一的标准,目前现场总线网络互联都是遵
守OSI参考模型。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础,这一技术正在从
根本上改变控制系统的理念和方法,将极大地推动整个工业领域的技术进步,对工业自动化
系统的影响将是积极和深远的。
现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术,是计算机技术、通信技术和自动化控制
技术的集成,也是信息技术、测量技术在信息时代的体现。现场总线技术经过10年的研发、
试验和局部应用阶段,现已开始大量地在中小系统中应用,并开始在超大规模的自动化系统
工程中应用。现场总线技术是工业数字通信时代的先驱,它的出现正在引起工业控领域的一
次前所未有的技术革命。现场总线不仅仅是分散于最底层的控制系统,而且是建立于整个工
业体系的通信系统,它的通信协议建立在控制策略之上,标准的编程语言(DDL)和强大的通
信功能,使现场总线控制系统成为贯彻操作者意志的最得力的工具,由于其巨大的技术优势,
被认为是工业控制发展的必然趋势,将逐步取代传统的控制方法。
进入二十一世纪以来,随着我国国民经。济的高速发展,我国现场总线控制系统行业保
持了多年高速增长,并随着我国加入WTO, 近年来,现场总线控制系统行业的出口也形势喜
人,2008年,全球金融危机爆发,我国现场总线控制系统行业发展也遇到了一些困难,如
国内需求下降,出口减少等,现场总线控制系统行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局
面,2009年,随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷,我国现场总线控制系统行
业也逐渐从金融危机的打击中恢复,重新进入良性发展轨道
现场总线前景:
现场总线发展前景的特征表现为:
一是:现场总线将出现更多低功耗设备和自主存储个体文件编制文档。它将进一步简化
运转过程,并促进涵括精密运算法则和改良安全协议设备的不断涌现。
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二是:现场总线设备在传达维修信息时将更加智能化。这是一个有发展空间的领域,而
且,其优势还表现在于处理错误信息时更加智能化。
三是:现场总线另一个发展前景是无线设备的使用。例如,工程师在车间现场巡查时,
可用便携式个人数字助理器检测核查设备运行过程,并处理现场问题。
四是:光纤通讯也将被用来阻止射频对数据的干扰。