现场总线是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络,被誉为自动化领域的计算机局域网,已成为控制网络技术的代名词。
关于现场总线的定义有很多种。IEC对现场总线的定义:是一种应用于生产现场,在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。
目前,世界上已有40多种现场总线应用于不同的领域。IEC61158是现场总线标准,其第4版中规定的现场总线类型见表。
①现场总线的本质表现
现场通信网络用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互联的通信网络;现场设备互联是将传感器、变送器和执行器等现场仪表或设备,通过一对传输线互联;互操作性是将不同制造厂商生产的现场仪表或设备集成在一起,实现即联即用;分散功能块是将控制系统中的控制、运算等功能块分散于多台现场仪表或设备中,进行灵活组态,实时相应控制运算功能,达到彻底分散控制;通信线供电可允许现场仪表直接从通信线路上获取电源的供电方式;开放式互联网络既可与同层网络互联,也可与不同层级网络互联,还可以实现网络数据库的共享。
②现场总线的技术特点
系统的开放性,通信协议公开,各制造厂商的仪表及设备之间可进行互联与信息交换,并将系统集成的权利交给用户;互操作性指实现互联设备间、系统间的信息传递与沟通,可实行点对点,一点对多点的数字通信;互用性指不同制造厂商的性能类似的仪表及设备可进行互换互用;现场设备的智能化与功能自治性,将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场仪表或设备中,仅依靠现场仪表或设备即可完成自动控制功能,并实时诊断仪表及设备的运行情况;系统结构的高度分散性,现场设备本身可完成自动控制的基本功能,构成了一种新的全分布式控制系统的体系结构,较现有DCS系统相比,简化了系统结构,提高了可靠性;对现场环境的适应性,是专为在现场环境工作而设计的,可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频等,具有较强的抗干扰能力,采用两线制供电与通信,并能满足安全防爆要求等。
③现场总线的优点
节省硬件数量与投资,现场智能仪表能够直接实现多参数测量、控制等功能,能减少变送器的数量,不需要单独的计算、控制单元等,不需要DCS的信号处理与转换等功能,从而减少硬件数量与投资;节省安装费用,接线简单,仅用一对双绞线可挂接多个现场仪表或设备,大大减少电缆、端子、桥架等数量,节省电缆敷设空间,节省安装工作量及费用;节省维护费用,现场仪表或设备具有自诊断能力,并将诊断维护信息传送至控制室,便于及时便捷的故障分析处理、维护与调校,缩短维护时间及减少维护工作量;用户具有系统集成主动权,使用者可自主选择厂商仪表或设备进行系统集成,避免单一性,不受接口、协议的影响;提高了系统的准确性与可靠性,智能化、数字化的现场仪表或设备相比
模拟信号的产品,提高了测量精度,减少了传输误差;数字化、模块化的现场仪表与设备功能加强,结构高度集成,提高了可靠性。
④现场总线的不足
网络通信中数据包的传输延迟,通信系统的瞬时错误和数据包丢失,发送与到达次序的不一致等使之较传统控制系统的确定性易被破坏,使得现场总线控制系统的性能受到负面影响。
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