對水處理自動(dòng)化應用現場(chǎng)總線(xiàn)問(wèn)題的淺見(jiàn)
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改革開(kāi)放以來(lái)，我國通過(guò)外國政府及世行貸款等項目，引進(jìn)了國際上較先進(jìn)的水處理自動(dòng)化控制理念和技術(shù)。經(jīng)過(guò)10多年的努力，以PLC構成的集散監控系統已成為水處理自動(dòng)化的主流。經(jīng)驗證明，這樣的控制系統對水處理工業(yè)來(lái)說(shuō)是安全、可靠和經(jīng)濟適用的。隨著(zhù)PLC技術(shù)性能的不斷提升，向來(lái)以采用DCS系統為主的化工、冶金行業(yè)也在爭論是采用DCS或是DCS與PLC的混合系統，還是全PLC系統的問(wèn)題。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化、信息化概念向自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷滲透，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)成為當今世界自動(dòng)化領(lǐng)域的新起點(diǎn)。面對現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的崛起，水處理自動(dòng)化控制技術(shù)還要不要向前發(fā)展了呢?回答是肯定的。問(wèn)題是1999年現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)標準IEC61158的塵埃落定，有8種總線(xiàn)成為IEC現行的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)標準，人們所期望的由一種現場(chǎng)總線(xiàn)一統天下的局面并未發(fā)生。IEC 61158將最終選擇權推給了用戶(hù)，如何應用現場(chǎng)總線(xiàn)成為從事水處理自動(dòng)化工作的技術(shù)人員正在思考的一個(gè)問(wèn)題。
1 對應用現場(chǎng)總線(xiàn)問(wèn)題的幾點(diǎn)看法
1.1 現場(chǎng)總線(xiàn)是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢
一個(gè)典型的企業(yè)網(wǎng)絡(luò )信息集成系統可以分成三層結構：控制網(wǎng)infranet、企業(yè)內部網(wǎng) int ranet和全球信息互聯(lián)網(wǎng)internet。就企業(yè)的控制網(wǎng)來(lái)說(shuō)，傳統的自動(dòng)化監控及信息集成系統(包括基于PC、PLC、DCS產(chǎn)品的分布式控制系統)，其主要特點(diǎn)是現場(chǎng)設備與控制站之間采用一對一連線(xiàn)的所謂I/O連接方式，用電壓、電流的模擬信號進(jìn)行測控，是一個(gè)模擬與數字混合系統，其缺點(diǎn)是：
(1)信息集成能力不強?？刂普舅@取的管理信息有限，大量的數據如設備參數、故障及故障記錄等數據很難得到，難以實(shí)現設備之間及系統與外界之間的信息交換與信息共享。
(2)系統不開(kāi)放，可集成性差，不同廠(chǎng)家產(chǎn)品之間缺乏互操作性和互換性。
(3)可靠性不易保證。只是將控制分散到若干局部，而未能實(shí)現危險的徹底分散。大量I/O電纜敷設施工，不僅增加了成本，也增加了系統的不可靠性。
(4)可維護性不高。由于現場(chǎng)設備信息不全，其在線(xiàn)故障診斷、報警、記錄功能不強，很難完成現場(chǎng)設備的遠程參數設定、修改等參數化功能，影響了系統的可維護性。
隨著(zhù)計算機、微處理器、網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)的飛速發(fā)展，內置CPU的智能現場(chǎng)設備集檢測與控制于一體，增強了就地處理能力，使得控制功能完全下放到現場(chǎng)?，F場(chǎng)總線(xiàn)位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò )結構的底層，是用于現場(chǎng)設備與控制室控制系統之間的一種全數字化、雙向、多站的串行通信的數據總線(xiàn)。開(kāi)放的、統一的全數字網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)實(shí)現了現場(chǎng)設備的互聯(lián)，形成了現場(chǎng)總線(xiàn)式全分布集成網(wǎng)絡(luò )控制系統(FCS)。FCS將控制站、可通信智能現場(chǎng)設備以及其他信息資源作為企業(yè)網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)，使非控制信息(管理信息)大大增加，從而為企業(yè)從過(guò)程控制走向過(guò)程管理，也即為企業(yè)構建管控一體化鋪平了道路，促進(jìn)了企業(yè)網(wǎng)絡(luò )化進(jìn)程，也為控制網(wǎng)絡(luò )與公用數據網(wǎng)絡(luò )的一體化，實(shí)現產(chǎn)供銷(xiāo)最優(yōu)起到了促進(jìn)作用。因此，FCS是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
1.2 現場(chǎng)總線(xiàn)的應用要著(zhù)眼于控制技術(shù)的發(fā)展，不能為了應用而應用
在信息技術(shù)飛速發(fā)展的現階段，我們的立足點(diǎn)應當高一點(diǎn)。不僅要考慮目前市場(chǎng)份額的因素，更宜從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)做出評估和判斷。IEC 61158標準不得不采納多種類(lèi)型總線(xiàn)標準的根本原因通常認為有二：
一是認為沒(méi)有單一的標準可以從技術(shù)和經(jīng)濟角度同時(shí)滿(mǎn)足不同類(lèi)型和不同層次應用的需要，因此，從市場(chǎng)角度看不同類(lèi)別的現場(chǎng)總線(xiàn)并無(wú)高低優(yōu)劣之分；二是認為純屬商業(yè)競爭的結果。
筆者更傾向于認為后者才是最重要的原因。按廣義現場(chǎng)總線(xiàn)的觀(guān)點(diǎn)可將總線(xiàn)劃分為位總線(xiàn)(傳感器執行器總線(xiàn))、設備總線(xiàn)和信息流總線(xiàn)。這樣的劃分也許并不錯，但問(wèn)題是不能模糊了現代現場(chǎng)總線(xiàn)與古典現場(chǎng)總線(xiàn)之間的本質(zhì)區別。從技術(shù)角度看，各種現場(chǎng)總線(xiàn)由于其發(fā)展的背景和應用的目的不同，技術(shù)上是存在差異的。
例如作為現場(chǎng)總線(xiàn)關(guān)鍵性技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，目前存在的若干種現場(chǎng)總線(xiàn)其通信方式主要是建立在三種基本的通信模式之上，即客戶(hù)/服務(wù)器型；主/從型；生產(chǎn)者/消費者型。三種通信方式中前兩者均為一對一、點(diǎn)對點(diǎn)的通信，后者則是一對多的通信方式，它們在通信的實(shí)時(shí)性、效率及網(wǎng)絡(luò )結構靈活性等方面是不相同的。目前現場(chǎng)總線(xiàn)中，既有采用單一模式的，也有采用多種模式相結合以增強其通信能力，滿(mǎn)足不同需要的，例如FF總線(xiàn)即是典型的三種基本通信模式相結合的總線(xiàn)，分別將其應用于非周期量通信和準確周期量通信，以提高網(wǎng)絡(luò )結構的靈活性和安全性。
總之，不同的現場(chǎng)總線(xiàn)盡管占有其一定的市場(chǎng)份額，但在技術(shù)上各有特點(diǎn)。因此，用戶(hù)是從廣義總線(xiàn)的角度出發(fā)，采用按系統的不同部分選用不同的總線(xiàn)即多層次總線(xiàn)呢還是在條件成熟時(shí)選用單一總線(xiàn)，是一個(gè)需要慎重考慮的問(wèn)題。
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