現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在應用中存在的問(wèn)題

　　現場(chǎng)總線(xiàn)是從控制室連接到現場(chǎng)設備的雙向全數字通信總線(xiàn)，簡(jiǎn)單理解就是通信總線(xiàn)一直延伸到現場(chǎng)設備。它是一個(gè)開(kāi)放互聯(lián)模型，可與以太網(wǎng)結合，通過(guò)Internet實(shí)現遠程監視、控制、調試、診斷等。現場(chǎng)總線(xiàn)是計算機、通信、控制技術(shù)的融合，優(yōu)點(diǎn)來(lái)源于三大特點(diǎn)：一是數字化，意味著(zhù)數據傳輸更為便利，信息傳輸量增加，提供數據的可共享性；二是標準統一開(kāi)放，利于共享，為不同網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)掃清道路，提供互操作性；三是控制分散，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )體系結構，使互聯(lián)更加便利。

　　信號傳輸數字化是所有現場(chǎng)總線(xiàn)的基本特點(diǎn)，它使系統精度提高；現場(chǎng)設備的信息增加幾十倍，可用于自診斷、系統調試和管理，提高系統的有效性；同一電纜掛接多臺現場(chǎng)設備，可節省電纜70％～90％及施工量。但節省電纜只不過(guò)是現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)表層的優(yōu)點(diǎn)，因為DCS／PLC遠程I／O也可達到類(lèi)似效果，而從現場(chǎng)設備獲得豐富的信息才是現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)獨有的本質(zhì)優(yōu)越性。

　　標準統一開(kāi)放是所有現場(chǎng)總線(xiàn)必需的特點(diǎn)，也是它與許多原來(lái)“專(zhuān)有”的通信總線(xiàn)的關(guān)鍵區別之一。它給用戶(hù)帶來(lái)的本質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是打破了個(gè)別廠(chǎng)商的壟斷，給技術(shù)以強大的支持群體，促進(jìn)公平競爭，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。DCS只做到操作站以上開(kāi)放，控制層不可能開(kāi)放，而FCS則做到系統從上到下全開(kāi)放。不同總線(xiàn)開(kāi)放的程度和難度都有所區別，簡(jiǎn)單的I／O總線(xiàn)開(kāi)放的難度較低，而控制用的系統總線(xiàn)的開(kāi)放互操作就很難。

　　控制徹底分散是現場(chǎng)總線(xiàn)具有的突出特點(diǎn)。它給用戶(hù)帶來(lái)的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是由高度智能的現場(chǎng)設備來(lái)分散完成DCS控制器的功能，弱化甚至省去了集中控制器的層次，可降低設備費用，使控制風(fēng)險徹底分散，提高系統控制的自治性和可靠性。

　　當然，現場(chǎng)總線(xiàn)也有難以發(fā)揮其優(yōu)勢的場(chǎng)合。在很長(cháng)時(shí)期內，包括DCS／PLC在內的許多控制系統和現行標準都會(huì )與現場(chǎng)總線(xiàn)共存，這和DCS出現后乃至今天許多原有控制設備依然存在的局面相似。

　　目前現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在我國的應用已取得很大進(jìn)展，但也存在一些問(wèn)題，制約了其推廣。

　　在工程應用方面，工程投資比較大。雖然各種現場(chǎng)總線(xiàn)都把節省費用當成自己的主要優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應用中現場(chǎng)總線(xiàn)的投資比傳統控制系統要大。一是試用的系統規模太??；二是試用的系統并不分散或者是利用原有布線(xiàn)的改造項目，因此無(wú)法充分發(fā)揮現場(chǎng)總線(xiàn)節省電纜的優(yōu)勢。

　　其次，調試和運行維護比較難。由于現階段熟練掌握現場(chǎng)總線(xiàn)的應用技術(shù)和開(kāi)發(fā)技術(shù)的人才少，企業(yè)在調試和運行時(shí)經(jīng)常會(huì )遇到困難。因此，企業(yè)在選擇系統集成商時(shí)，應選擇技術(shù)力量比較強，比較有經(jīng)驗的單位。

　　再者，與傳統控制系統相比優(yōu)點(diǎn)不明顯。以智能化現場(chǎng)儀表為基礎的現場(chǎng)總線(xiàn)系統與傳統系統相比，其優(yōu)點(diǎn)不僅在于控制方面，更多的在于自診斷、自校正等自動(dòng)管理方面。但是，目前國內用的系統大多數太小，沒(méi)有把管理自動(dòng)化和遠程診斷功能納入系統，因此無(wú)法發(fā)揮現場(chǎng)總線(xiàn)系統降低運行維護費用的優(yōu)勢。

　　在技術(shù)方面，當總線(xiàn)切斷時(shí)，系統有可能產(chǎn)生不可預知的后果，用戶(hù)希望這時(shí)系統的效能可以降低，但不能崩潰，這一點(diǎn)目前許多現場(chǎng)總線(xiàn)不能保證；現有的防爆規定限制了總線(xiàn)長(cháng)度和總線(xiàn)上所掛設備的數量，也就限制了現場(chǎng)總線(xiàn)節省電纜優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮；系統組態(tài)參數過(guò)分復雜，不容易掌握。但組態(tài)參數設定得好壞，對系統性能影響很大。

　　在應用中，現場(chǎng)總線(xiàn)的開(kāi)放、互聯(lián)性及互操作性決定了與之俱來(lái)的不可避免的安全問(wèn)題。

　　外部網(wǎng)是一個(gè)由現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現的自動(dòng)化系統，是和企業(yè)的Intranet緊密結合在一起的，存在著(zhù)與Internet普通應用相同的種種威脅，包括竊聽(tīng)、盜取資料、非法獲取控制權、進(jìn)行破壞、阻礙通信等。要解決這些問(wèn)題，必須建立起一套適合企業(yè)的針對現場(chǎng)總線(xiàn)應用的安全策略。

　　在Intranet內部，人們容易放松警惕。由于現場(chǎng)總線(xiàn)多應用于化工、電氣及樓宇自動(dòng)化控制中，這些場(chǎng)合都要求系統連續運行，因此現場(chǎng)總線(xiàn)可能受到的攻擊時(shí)間與普通應用相比長(cháng)得多。

　　基于安全情況，可以考慮將各子系統設計得較為獨立，使一個(gè)子系統受到破壞不會(huì )影響到整個(gè)系統；采用通信控制器將總線(xiàn)與以太網(wǎng)相聯(lián)，改善通信控制器的功能，可以起到一定程度的安全防范作用，包括拒絕非法訪(fǎng)問(wèn)，危險時(shí)將總線(xiàn)與以太網(wǎng)隔離等；進(jìn)行合理的冗余設計，以提高系統穩定性。

　　綜上所述，現場(chǎng)總線(xiàn)并不是為解決傳統控制系統不能解決的問(wèn)題而出現的，它的主要優(yōu)點(diǎn)是更靈活、更開(kāi)放，并為采用新型系統維護方式和企業(yè)管理模式提供了可能。但對于以?xún)r(jià)格為首選條件的場(chǎng)合，系統規模較小、控制對象分布比較集中的場(chǎng)合，以及沒(méi)有擴展設備智能診斷和管理要求的場(chǎng)合，現場(chǎng)總線(xiàn)并不一定是最佳選擇。