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現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在水廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統中的應用
作者：
時(shí)間：2012-11-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)系統
1.1 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)概述
現場(chǎng)總線(xiàn)（Fieldbus）是連接現場(chǎng)智能設備（如智能化的傳感器、變送器、測量?jì)x表和執行器等）和計算機系統的開(kāi)放式、數字化、雙向傳輸、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò )，用于完成智能設備之間以及智能設備與監控計算機之間的數據交換，它融入了智能儀表、控制、計算機、網(wǎng)絡(luò )，數字通訊和開(kāi)放系統互聯(lián)等技術(shù)的精粹，是一種高性能的通信技術(shù)。
現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是隨著(zhù)控制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種總線(xiàn)技術(shù)，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的出現引起了自動(dòng)化系統結構的變革，它逐步形成以網(wǎng)絡(luò )集成自動(dòng)化系統為基礎的企業(yè)信息系統，現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS是繼集散控制系統DCS之后的又一代控制系統?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統是開(kāi)放的、具有良好互操作性的和分散的雙向傳輸數字化互連網(wǎng)絡(luò )，是現代計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的集成。目前，現場(chǎng)總線(xiàn)已在自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢，是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)，代表了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向。
1.2 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應用
以太網(wǎng)是目前世界上應用最廣的局域網(wǎng)技術(shù)。隨著(zhù)Internet的發(fā)展，以太網(wǎng)已經(jīng)成為事實(shí)上的工業(yè)標準，TCP/IP的簡(jiǎn)單實(shí)用已深入人心，為廣大用戶(hù)所接受。目前不僅在辦公自動(dòng)化領(lǐng)域內，而且各個(gè)企業(yè)的管理網(wǎng)絡(luò )也使用以太網(wǎng)。在工業(yè)控制領(lǐng)域，隨著(zhù)儀器儀表智能化的提高和工業(yè)管理智能化的深入，系統傳輸的信息量必將增加，未來(lái)傳輸的數據可能以不滿(mǎn)足幾十個(gè)字節，甚至可以是WEB網(wǎng)頁(yè)，所以網(wǎng)絡(luò )傳輸的大容量在工業(yè)控制中越來(lái)越重要，而以太網(wǎng)可以滿(mǎn)足工業(yè)控制的這種需求。
另外，工業(yè)底層網(wǎng)絡(luò )的現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議數目眾多，不同協(xié)議的兼容問(wèn)題一直困擾工業(yè)界。底層網(wǎng)絡(luò )引入以太網(wǎng)不僅使現場(chǎng)層、控制層和管理層在垂直層方便集成，更能降低不同廠(chǎng)家設備在水平層面上的集成成本，所以以太網(wǎng)向現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的底層延伸是順理成章的。
1.3 基于以太網(wǎng)的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統
由于嵌入技術(shù)使Ethernet能到達傳感器和執行器，這使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的瓶頸效應集中在應用現場(chǎng)總線(xiàn)的設備層上的問(wèn)題得以解決，可構成如圖1所示的新型現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。
這個(gè)網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)是：首先，Ethernet貫穿于整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的各個(gè)層次，它使網(wǎng)絡(luò )成為透明的、覆蓋整個(gè)企業(yè)范圍的應用實(shí)體。它實(shí)現了辦公自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化的無(wú)縫結合，其良好的互連性和可擴展性使之成為一種真正意義上的全開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )體系結構，一種真正意義上的大統一。其次，采用以太網(wǎng)作為現場(chǎng)總線(xiàn)，將保證技術(shù)上的可持續發(fā)展。由于以太網(wǎng)的廣泛應用，使它的發(fā)展一直受到廣泛的重視和大量的技術(shù)投入，保證了以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展。如果工業(yè)控制領(lǐng)域采用以太網(wǎng)作為現場(chǎng)總線(xiàn)，將保證技術(shù)上的可持續發(fā)展，并在技術(shù)升級方面無(wú)需獨自的研究投入。這一點(diǎn)是任何現有的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)無(wú)法比擬的。另外，低成本是基于以太網(wǎng)的現場(chǎng)總線(xiàn)系統無(wú)可比擬的優(yōu)越性。相對于現場(chǎng)總線(xiàn)卡的價(jià)格，以太網(wǎng)網(wǎng)卡的價(jià)格只有其十分之一。并且隨著(zhù)集成電路技術(shù)的發(fā)展，其價(jià)格還會(huì )進(jìn)一步下降。由于以太網(wǎng)已被使用多年，人們對以太網(wǎng)設計應用有很多經(jīng)驗，這就意味著(zhù)可以顯著(zhù)降低系統的開(kāi)發(fā)和培訓費用。
隨著(zhù)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性、穩定性和抗干擾問(wèn)題的逐步解決，以太網(wǎng)大規模進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域將指日可待。將以太網(wǎng)應用到工業(yè)控制領(lǐng)域，可以形成真正意義上的開(kāi)放式系統，真正實(shí)現不同廠(chǎng)家的以太網(wǎng)產(chǎn)品互連。如果說(shuō)現場(chǎng)總線(xiàn)系統是工業(yè)控制領(lǐng)域里的一場(chǎng)革命，那么以太網(wǎng)技術(shù)將現場(chǎng)總線(xiàn)系統帶入又一個(gè)新時(shí)代。以太網(wǎng)應用于工業(yè)現場(chǎng)設備層是網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的趨勢，也是信息技術(shù)發(fā)展的必然結果。
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