現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與工廠(chǎng)自動(dòng)化FA

分層式工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )系統
與傳統的工業(yè)自動(dòng)化模式相比，工廠(chǎng)自動(dòng)化有如下的特點(diǎn)：
1. 控制方式由集中式轉變?yōu)橹悄芊植际?BR>　　集中式控制方式不僅難于處理遠距離控制問(wèn)題，而且布線(xiàn)復雜，能耗大，更重要的是，其中央控制單元一旦出現問(wèn)題，則全局癱瘓。這種控制方式已逐漸被淘汰。分布式控制思想完全克服了前述的弱點(diǎn)。尤其是這種控制方式將可能出現的問(wèn)題限制在局部范圍，即某一子站若出現問(wèn)題不影響其它子站的正常工作。由此整個(gè)系統的可靠性便得到了很大的提高。另外這種控制方式實(shí)際上形成了一種模塊式的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，系統的擴展和縮減便可以象積木那樣操作了。當然，系統的模塊化還要求軟件也具備模塊化的特點(diǎn)，即增加硬件時(shí)，在不改動(dòng)原有軟件的基礎上，在應用軟件平面上添加相應的軟件模塊。這方面奧地利貝加萊（BR）公司的PCC 產(chǎn)品尤為突出。
2．集管理與現場(chǎng)控制于一體
　　工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )一般可分為三個(gè)層次，即：管理層，控制層和現場(chǎng)層。其中控制層和現場(chǎng)層主要負責控制或監控決策的組織和實(shí)施，這兩層物理上主要通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)（如CAN , PROFIBUS 等）的手段來(lái)實(shí)現。管理層是整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的最高層次，整個(gè)系統的圖文顯示，管理決策制定與實(shí)施，各子系統間或與外系統的信息互換與交流以及數據庫管理等智能都屬于這個(gè)網(wǎng)絡(luò )層次的范疇。這里同時(shí)又是廣域網(wǎng)的節點(diǎn)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò )層常用的通信協(xié)議是Ethernet 的TCP / IP 。這種集管理與現場(chǎng)控制于一體的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )可以體現如下優(yōu)勢：
( l ）工廠(chǎng)決策層和現場(chǎng)設備間的透明性 通過(guò)對現場(chǎng)設備的圖文顯示，工廠(chǎng)的決策層可很容易地獲得現場(chǎng)信息，同時(shí)結合管理層的有關(guān)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、倉儲以及財務(wù)等方面的信息及時(shí)作出決策，以便由有關(guān)部門(mén)通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )下達到現場(chǎng)層。
( 2 ）分散網(wǎng)絡(luò )化生產(chǎn)系統 分散網(wǎng)絡(luò )化生產(chǎn)系統采用敏捷制造原理，通過(guò)工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )管理層所提供的廣域網(wǎng)接口，可以很方便地將距離甚遠的集團成員組織在一起，從而實(shí)現異地決策、異地設計和異地生產(chǎn)的操作。這樣就可以通過(guò)信息集成對企業(yè)實(shí)現高效益的管理。
3. 開(kāi)放性和智能性
　　國際上標準的現場(chǎng)總線(xiàn)如CAN , PROFIBUS 等的使用可使整個(gè)系統具有對外系統很好的兼容性。另一方面，智能分布式網(wǎng)絡(luò )系統原則上可以通過(guò)任一子站實(shí)現對整個(gè)系統的監控和維護。比如對遠方某一子站的軟件進(jìn)行維護，工程師無(wú)須親自到該站去，只要在就近的子站處理或在家中通過(guò)MODEM 進(jìn)行工作就可以了。當然系統的開(kāi)放性還體現在用戶(hù)對系統的參與。數據庫可以很方便地以某種方式將用戶(hù)自己的應用軟件連接到系統中去，從而使系統充分體現用戶(hù)的個(gè)性。
　　這種分布式的系統拓撲結構實(shí)際上將智能也進(jìn)行了空間上的分布，使得系統中的每一個(gè)子站既能獨立地工作，又能實(shí)現與系統其它部分的交流協(xié)作。 更形象地說(shuō)，與集中式自動(dòng)化系統相比，智能分布式的系統就象一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )一樣，將智能分配到了神經(jīng)系統中的每一個(gè)節點(diǎn)或單元。所謂系統的智能性實(shí)際上就是系統具有根據獲取的信息進(jìn)行分析運算和判斷的能力。系統的智能性主要表現如下幾點(diǎn)：

　　管理層通過(guò)提供對廣域網(wǎng)的結點(diǎn)使系統自身或對外界的交流具有了硬件基礎。同時(shí)數據庫和專(zhuān)家系統的使用使管理層具有越來(lái)越強的人工智能性。
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　　控制層和現場(chǎng)層的計算機控制設備在分析運算能力上向著(zhù)大型計算機的方向發(fā)展。如貝加萊(BR)的可編程計算機控制器( PCC ）的多任務(wù)分時(shí)操作系統，大容量程序存儲能力（100kB 一16MB ) 以及高級語(yǔ)言（C）的編程界面等。
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　　整個(gè)系統具有自診斷、自維護、錯誤記錄以及報警保護等功能。

　　總而言之，加強系統的智能性的目的有兩個(gè)：第一，減少人的干預，提高系統的質(zhì)量和可靠性；第二，提高工作的速度和效率。
然而要實(shí)現所謂的工廠(chǎng)自動(dòng)化( PA ) ，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將是關(guān)鍵所在。尤其是近年來(lái)在中國成立了多家現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)會(huì )，如FF協(xié)會(huì )，PROFIBUS 協(xié)會(huì )等。這些機構對現場(chǎng)總線(xiàn)在中國的推廣做了大量的工作。然而至于哪一種現場(chǎng)總線(xiàn)是最好的確實(shí)要看使用的具體情況，而且最好由用戶(hù)或市場(chǎng)作答。作者將利用下文的空間介紹一些現場(chǎng)總線(xiàn)的基本概念。

現場(chǎng)總線(xiàn)淺釋

　　在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中常常要實(shí)現設備間的數據交流或對某種設備進(jìn)行遠程維護。這就提出了一個(gè)計算機通訊的問(wèn)題。工業(yè)中的計算機通訊通常采用所謂的“總線(xiàn)技術(shù)”。圖3列出了對常見(jiàn)總線(xiàn)系統的概述。