工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)

1、工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)場級設(shè)備數(shù)字化通信的一種工業(yè)現(xiàn)場層網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。這是一次 工業(yè)現(xiàn)場級設(shè)備通信的數(shù)字化革命。現(xiàn)場總線技術(shù)可用一條電纜將現(xiàn)場設(shè)備（智能化、帶有 通信接口）連接，使用數(shù)字化通信代替4-20mA/24VDC信號，完成現(xiàn)場設(shè)備控制、監(jiān)測、 遠程參數(shù)化等功能。傳統(tǒng)的現(xiàn)場級自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用一對一連線的4-20mA/24VDC信號， 信息量有限，難以實現(xiàn)設(shè)備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交接，使自控系統(tǒng)成為工廠中的“信 息孤島”，嚴重制約了企業(yè)信息集成及企業(yè)綜合自動化的實現(xiàn)?；诂F(xiàn)場總線的自動監(jiān)控系 統(tǒng)采用計算機數(shù)字化通信技術(shù)，使自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)

2、絡(luò)底 層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場。在CIMS系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是工廠計 算機網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場級設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場級與車間級信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)場總線技術(shù)可概括如下：制定出國際現(xiàn)場總線通信及技術(shù)標準。自動化廠商按照標準生產(chǎn)各種自動化類產(chǎn)品，包括控制器、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝 置及控制軟件。實際應(yīng)用中，使用一根通信電纜，將所有現(xiàn)場設(shè)備連接到控制器，形成設(shè)備及車間級的 數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)場級（Field Level），即金字塔形的自動化層次模型的最底層所進行的串行數(shù)據(jù)傳 輸通訊系統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線系統(tǒng)（Fieldbus Systems）?；诂F(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控及信息集成 系統(tǒng)主要

3、優(yōu)點：1 .增強了現(xiàn)場級信息集成能力現(xiàn)場總線可從現(xiàn)場設(shè)備獲取大量豐富信息，能夠更好的滿足工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的 信息集成要求。現(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，它不單純?nèi)〈?-20mA信號，還可實現(xiàn)設(shè)備狀 態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。系統(tǒng)除完成遠程控制，還可完成遠程參數(shù)化工作。開放式、互操作性、互換性、可集成性不同廠家產(chǎn)品只要使用同一總線標準，就具有互操作性、互換性，因此設(shè)備具有很好的 可集成性。系統(tǒng)為開放式，允許其它廠商將自已專長的控制技術(shù)，如控制算法、工藝流程、 配方等集成到通用系統(tǒng)中去，因此，市場上將有許多面向行業(yè)特點的監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)可靠性高、可維護性好基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方

4、式替代一對一的I/O連線，對于大規(guī)模 I/O系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障 診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系 統(tǒng)的可維護性。降低了系統(tǒng)及工程成本對大范圍、大規(guī)模I/O的分布系統(tǒng)來說，省去了大量的電纜、I/O模塊及電纜敷設(shè)工程 費用，降低了系統(tǒng)及工程成本。目前國際上具有一定影響和已占有一定市場份額的總線有如下幾種：1. PROFIBUS現(xiàn)場總線1996年3月5日批準為歐洲標準，即DIN 50170 V2。PROFIBUS產(chǎn)品在世界市場上已 被普遍接受，市場份額占歐洲首位，增長率25%。目前支持PROFI

5、BUS設(shè)備已超過200萬 臺，到1998年5月，適用于過程自動化的PROFIBUS-PA儀表設(shè)備在19個國家的40個用 戶廠家投入現(xiàn)場運行。1985年組建了 PROFIBUS國際支持中心；1989年12月建立了 PROFIBUS用戶組織（PNO）。目前在世界各地相繼組建了 20個地區(qū)性的用戶組織，企業(yè)會 員近650家。1997年7月組建了中國現(xiàn)場總線（PROFIBUS）專業(yè)委員會，并籌建現(xiàn)場總線PROFIBUS產(chǎn)品演示及認證的實驗室。PROFIBUS主要應(yīng)用領(lǐng)域有：*制造業(yè)自動化：汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線等）、造紙、紡織。*過程控制自動化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。*電力：發(fā)電、輸

6、配電。*樓宇：空調(diào)、風(fēng)機、照明。*鐵路交調(diào)：信號系統(tǒng)FF現(xiàn)場總線1994由ISP基金會和WORLD FIP （北美）兩大集團合并成立FF基金會，其宗旨在于 開發(fā)出符合IEC和ISO標準、唯一的國際現(xiàn)場總線（FUNDATION FIELDBUS）。低速總線 （HI）協(xié)議已于1996發(fā)表。已完成開發(fā)的高速總線（H2）于1998內(nèi)發(fā)表。1997年5月建 立了中國現(xiàn)場總線（FF）專業(yè)委員會，并籌建FF現(xiàn)場總線產(chǎn)品認證中心。目前，F(xiàn)F現(xiàn)場 總線的應(yīng)用領(lǐng)域以過程自動化為主。如：化工、電力廠實驗系統(tǒng)、廢水處理、油田等行業(yè)。LONWORKS 總線LONWORKS現(xiàn)場總線全稱為LONWORKS NETWORKS

7、,即分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 希望推出能夠適合各種現(xiàn)場總線應(yīng)用場合的測控網(wǎng)絡(luò)。目前LONWORKS應(yīng)用范圍廣泛， 主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、SCADA系統(tǒng)等。國內(nèi)主要應(yīng)用于樓宇自動化 方面。CANBUS 總線CANBUS現(xiàn)場總線已由ISO/TC22技術(shù)委員會批準為國際標準ISO11898 （通訊速率小 于1MBPS）和ISO 11519 （通訊速率小于125KBPS）。CANBUS主要產(chǎn)品應(yīng)用于汽車制造、 公共交通車輛、機器人、液壓系統(tǒng)、分散型I/O。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機床、樓宇 自動化等場合均有所應(yīng)用。WORLDFIP現(xiàn)場總線1991FIP現(xiàn)場總線成為法國國家安全標準。

8、96年成為歐洲標準（EN 50170 V3）。下一步 目標是靠近IEC標準，現(xiàn)在技術(shù)上已做好充分準備。WORLDFIP國際組織在北京設(shè)有辦事 處，即WORLDFIP中國信息中心，負責(zé)中國的技術(shù)支持。WORLDFIP現(xiàn)場總線采用單一總 線結(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，不同應(yīng)用領(lǐng)域采用不同的總線速率。過程控制采用 3125KBIT/S，制造業(yè)為1MBIT/S。采用總線仲裁器和優(yōu)先級來管理總線上（包括各支線） 的各控制站的通信?？蛇M行1對1、1對多點（組）、1對全體等多重通信方式。在應(yīng)用系統(tǒng) 中，可采用雙總線結(jié)構(gòu)，其中一條總線為備用線，增加了系統(tǒng)運行的安全性。WORLDFIP 現(xiàn)場總線適用范圍廣泛，在過程自動化、制造業(yè)自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的 應(yīng)用。P-NET現(xiàn)場總線P-NET現(xiàn)場總線籌建于已于1983。1984推出采用多重主站現(xiàn)場總線的第一批產(chǎn)品。1986 通信協(xié)議中加入了多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多重接口功能。1987推出P-NET的多重接口產(chǎn)品。 1987P-NET標準成為開放式的完整標準，成為丹麥的國家標準。1996成為歐洲總線標準的 一部分（EN 50170 V1）。1997組建國際P-NET用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設(shè)在 丹麥的SIEKEBORG，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)有地區(qū)性組織分部。P-