現場總線在水廠自動控制中的應用

時間：2007-03-19 來源： 作者：

    近年來，無論在大型的自動化展覽會，還是在學術交流會上，現場總線始終是一個熱門話題�，F場總線給工業自動化領域帶來的又一次革命，其深度和廣度將超過歷史上任何一次，甚至被稱為“開創了工業自動化新紀元”。

    一、現場總線綜述

    現場總線系統（FCS）是全數字串行、雙向通信系統。系統內測量和控制設備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監測和控制。在工廠網絡的分級中，它既作為過程控制（如PLC，LC等）和應用智能儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網，又具有在網絡上分布控制應用的內嵌功能。由于其廣闊的應用前景，眾多國外有實力的廠家競相投入力量，進行產品開發。目前，國際上已知的現場總線類型有四十余種，比較典型的現場總線有：FF，Profibus,LON works,CAN，HART，CC-LINK等。

    現場總線技術改變過去的集中式工廠控制方式為現場完全分散控制方式，是一種真正交互操作、完全開放、增強型現場控制和具有最少安裝費用的模式。其主要特點如下：

    (1) 用可靠的數字信號取代4∽20mA模擬信號。以HART總線為例說明，HART是一種串行傳輸方法，其信號是一種數字通信，它對普通的模擬信號加以調制，以兩種頻率（“0”：1200HZ和“1”：2200HZ）正弦波傳輸。這種具有傳輸能耗低，果然少，效率高的優點。

    (2) 許多現場總線采用就地設備由智能化儀表管理，控制/報警/計算等功能裝置均分散在現場，現場儀表的布線采用并行布線方法，能節省大量的信號電纜，安裝簡便，使工程費用降低。

    (3) 不同品牌設備可相互連接及操作。

    (4) 完全采用標準化結構，網絡結構簡單。以Profibus現場總線為例，如圖1所示。

    圖中，Profibus—FMS 是總線報文規范，Profibus-DP為現場設備總線協議， Profibus-PA是Profibus-DP向現場的延伸，所不同的是它在物理層采用了IEC1158-2傳輸技術，使測量變送器和執行機構也能夠在易爆危險區域遠距離地同中央自控儀表/系統通信，且可通過現場總線饋電。

    Profibus總線訪問協議是一種混合協議，主站之間的令牌傳遞方式（Token Passing）和主站與從站之間的主從方式（Master-Slave）。其傳輸技術應用NRZ碼、RS485，采用雙絞線、雙線電纜或光纜。通訊速率從9.6Kb/s達到12Mb/s。網絡拓撲結構可為總線型、星型、環型。布線方式改變過去的串行為并行，取消了常規布線的配線架、電源隔離器和現場分線箱，網絡結構更加簡單。

    (5) 組態十分方便�，F場總線的應用，能方便實現變量訪問、程序調用、運行控制和事件管理。

    (6) 可查詢更多信息，具有一致數據庫。

    總之，現場總線可較大幅度地降低成本，其準確度和可靠性更高。

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