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我國現場總線控制系統的發展分析

時間:2009-09-28

來源:中國傳動網

導語:發展現場總線技術已成為工業自動化領域廣為注的焦點課題,國際上現場總線的研究、開發,使測控系統沖破了長期封閉系統的禁錮,走上開放發展的征程,這對我國現場總線控制系統的發展是個極好的機會

  隨著科學技術的快速發展,過程控制領域在過去的兩個世紀里發生了巨大的變革。150多年前出現的基于5-13psi的氣動信號標準(PCS,Pneumatic Control System氣動控制系統),標志著控制理論初步形成,但此時尚未有控制室的概念;20世紀50年代,隨著基于0-10mA或4-20mA的電流模擬信號的模擬過程控制體系被提出并得到廣泛的應用,標志了電氣自動控制時代的到來,三大控制論的確立奠定了現代控制的基礎,設立控制室、控制功能分離的模式也一直沿用至今;20世紀70年代,隨著數字計算機的介入,產生了“集中控制”的中央控制計算機系統,而信號傳輸系統大部分是依然沿用4-20mA的模擬信號,不久人們也發現了伴隨著“集中控制”,該系統存在著易失控、可靠性低的缺點,并很快將其發展為分布式控制系統(DCS,Distributed Control System分布式控制系統);微處理器的普遍應用和計算機可靠性的提高,使[url=http://www.hysjfh.com/callsale/DCS/index.html][/url]得到了廣泛的應用,由多臺計算機和一些智能儀表以及智能部件實現的分布式控制是其最主要的特征,而數字傳輸信號也在逐步取代模擬傳輸信號。隨著微處理器的快速發展和廣泛的應用,數字通信網絡延伸到工業過程現場成為可能,產生了以微處理器為核心,使用集成電路代替常規電子線路,實施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優化控制等功能的智能設備。設備之間彼此通信、控制,在精度、可操作性以及可靠性、可維護性等都有更高的要求。由此,導致了現場總線的產生。   現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站的通信系統。主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題 。1984年,現場總線的概念得到正式提出。IEC(International Electrotechnical Commission,國際電工委員會)對現場總線(Fieldbus)的定義為:現場總線是一種應用于生產現場,在現場設備之間、現場設備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結點的數字通信技術。   現場總線體現了分布、開放、互聯、高可靠性的特點,而這些正是DCS系統的缺點。DCS通常是一對一單獨傳送信號,其所采用的模擬信號精度低,易受干擾,位于操作室的操作員對模擬儀表往往難以調整參數和預測故障,處于“失控”狀態,很多的儀表廠商自定標準,互換性差,儀表的功能也較單一,難以滿足現代的要求,而且幾乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS則采取一對多雙向傳輸信號,采用的數字信號精度高、可靠性強,設備也始終處于操作員的遠程監控和可控狀態,用戶可以自由按需選擇不同品牌種類的設備互聯,智能儀表具有通信、控制和運算等豐富的功能,而且控制功能分散到各個智能儀表中去。由此我們可以看到FCS相對于DCS的巨大進步。   現場總線技術的發展主要體現為兩個方面:一個是低速現場總線領域的不斷發展和完善;另一個是高速現場總線技術的發展。而目前現場總線產品主要是低速總線產品,應用于運行速率較低的領域,對網絡的性能要求不是很高。從實際應用狀況看,大多數現場總線,都能較好地實現速率要求較低的過程控制。因此,在速率要求較低的控制領域,誰都很難統一整個市場。發展現場總線技術已成為工業自動化領域廣為注的焦點課題,國際上現場總線的研究、開發,使測控系統沖破了長期封閉系統的禁錮,走上開放發展的征程,這對我國現場總線控制系統的發展是個極好的機會,也是一次嚴峻的挑戰。
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