現場總線是指以工廠內的測量和控制機器間的數字通訊為主的網絡,也稱現場網絡。也將傳感器、各種操作終端和控制器間的通訊及控制器的通訊進行特化的網絡。通過通訊的數字化,使時間分割、多重化、多點化成為,從而實現高性能化、高可靠化、保養簡便化、節省配線。
現場總線控制系統既是一個開放的、雙向傳輸、多分支結構的高可靠的數字通信網絡,又是一個全分布式的工業控制系統,它把掛接在總線上網絡節點的智能現場設備連接為網絡系統,構成自動化系統,實現基本控制,補償計算,參數修改,報警,顯示,監控,優化和管控一體化的綜合自動化功能。
現場總線這種控制方式的出現,導致了自動化儀表,集散控制系統(DCS),可編程控制器(PLC)等產品的體系結構、功能結構和性能的較大變革,使得現場總線控制系統具有較高的測控能力指數。現場總線之具有較高的測控能力指數,一是得益于儀表的智能化,二是得益于設備的通信功能。
現場總線系統的結構特點
現場總線系統打破了傳統控制系統的結構形式。傳統模擬控制系統采用一對一的設備連線,按控制回路分別進行連接。位于現場的測量變送器與位于控制室的控制器,控制器與位于現場的執行器、開關、馬達均為一對一的物理連接。
現場總線系統采用了智能現場設備,把原先DCS系統中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現場設備,加上現場設備具有通信能力,現場的測量變送儀表可以與閥門等執行機構直接傳送信號,因而控制功能不依賴控制室的計算機或控制儀表,直接在現場完成,實現了徹底的分散控制。
現場總線系統的技術特點
現場總線系統在技術上有以下特點:
1.的開放性和互可操作性
在DCS系統形成過程中,各廠家的產品自成系統,不同廠家的設備不能互連在一起,難以實現互換與互操作。新型的現場總線控制系統則突破了DCS系統中通信由專用網絡的封閉系統來實現所造成的缺陷,把基于封閉、專用的方案變成基于公開化、標準化的方案,以把來自于不同廠家而遵循同一協議規范的自動化設備,通過現場總線網絡連接成系統,完成綜合自動化的各種功能。
2.現場設備的智能化和功能自治性
現場總線控制系統把微器置入現場自控設備,使之具有數字計算和數字通訊能力,這樣不僅提高了信號的傳輸精度,而且為豐富控制信息的內容、實現其遠程傳送創造了條件。在現場總線的環境下,現場設備自帶計算和通訊功能,在現場就可以進行各種的計算,從而使控制功能徹底地分散,減少控制器的負載,大大地減少了通訊信息量,從而有效地提高了控制系統運行的可靠性。此外,智能化的儀表還可提供傳統儀表所不能提供的信息,如閥門開關動作次數、儀表故障等信息,使操作管理人員能及時了解現場設備的"健康狀況",在現場設備有"故障的預兆"但還沒真正發生故障影響到生產前就提前作出,以保障生產的正常運行。
3.系統結構的高度分散性
現場總線已構成一種新的全分散性控制系統的體系結構,把DCS集中與分散相結合的集散系統結構,變成了新型全分布式結構,把控制功能徹底下放到現場(注:若要實現控制,如協調控制時也可將控制功能回收),依靠現場智能設備本身便可實現基本控制功能,簡化了系統結構,提高了可靠性。
特點,特別是現場總線系統結構的簡化,使現場總線控制系統在各都表現出其強大的優勢,主要有:
1.節省硬件數量與投資
現場總線系統中分散在現場的智能設備具備傳感、計算、控制、報警等功能,因而可減少變送器的數量,不再單獨的調節器、計算單元等,也不再DCS系統的信號調理、轉換、隔離等功能單元及大量的接線,從而節省了一大筆硬件投資。
2.節省安裝費用
現場總線系統的接線非常簡單,一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備,使電纜、端子、槽盒等的用量大大減少。當現場設備時,不增設新的電纜,只要就近掛在原有的電纜上。
3.節省維護開銷
現場設備具有自診斷和簡單故障能力,并通過數字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室,操作人員可及時查詢到設備運行、維護,盡早排除故障隱患,大大減少了維護停工時間;系統結構簡化、連線簡單而減少了設備維護工作量。
4.用戶具有高度的系統集成主動權
現場總線廠家的產品遵循統一的現場總線協議,用戶可以自由選擇不同廠家的產品來集成系統,避免因選擇某一廠家的產品而被"框死"了使用設備的選擇范圍。
5.提高了系統的準確性和可靠性
現場總線設備的智能化和數字化,與模擬信號相比,從根本上提高了測量與控制的精確度,減少了傳送誤差。,現場儀表內部功能的加強,減少了信號的往返傳送,也提高了系統運行的可靠性。
此外,現場總線的設備標準化,功能模塊化,因而系統設計簡單,易于重構。
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