過程控制，遠(yuǎn)程控制，設(shè)備自動(dòng)化控制，防爆控制
發(fā)布者：管理員 發(fā)布時(shí)間：2012-12-18 20:21:37 瀏覽次數(shù)：
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在40年代，過程控制是基于3～15PSI的氣動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。其后，由于4～20mA模擬信號(hào)的使用，使得模擬控制器得到了廣泛應(yīng)用，但是并不是所有的傳感儀表和驅(qū)動(dòng)裝置都使用統(tǒng)一的4～20mA信號(hào)。70年代，由于在檢測(cè)、模擬控制和邏輯控制領(lǐng)域率先使用了計(jì)算機(jī)，從而產(chǎn)生了集中控制。進(jìn)入80年代，由于微處理器的出現(xiàn)，促使工業(yè)儀表進(jìn)入了數(shù)字化和智能化的時(shí)代，4～20mA模擬信號(hào)傳輸逐步被數(shù)字化通信代替，加之分布式控制以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了控制、調(diào)度、優(yōu)化、決策等功能一體化的發(fā)展。然而由于檢測(cè)、變送、執(zhí)行等機(jī)構(gòu)大都采用模擬信號(hào)連接，其傳送方式是一對(duì)一結(jié)構(gòu)，這使得接線復(fù)雜，工程費(fèi)用高，維護(hù)困難，而信號(hào)傳輸精度底，易受干擾，儀表互換性差，這都阻礙了上層系統(tǒng)的功能發(fā)揮。另一方面，由于智能儀表的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)場(chǎng)模擬儀表，如對(duì)量程和零點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)定，儀表工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自診斷，能進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量和對(duì)環(huán)境影響的補(bǔ)償?shù)取Ｓ纱丝梢?，智能儀表和控制系統(tǒng)的發(fā)展，都要求上層系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信。
為了克服DCS系統(tǒng)的技術(shù)瓶頸,進(jìn)一步滿足現(xiàn)場(chǎng)的需要,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,它實(shí)際上是連接現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和自動(dòng)化控制設(shè)備的雙向串行、數(shù)字式、多節(jié)點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò),也被稱為現(xiàn)場(chǎng)底層設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)（INFRANET）。和Internet、Intranet等類型的信息網(wǎng)絡(luò)不同,控制網(wǎng)絡(luò)直接面向生產(chǎn)過程,因此要求很高的實(shí)時(shí)性、可靠性、資料完整性和可用性。為滿足這些特性,現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作了簡(jiǎn)化,省略了一些中間層,只包括ISO/OSI7層模型中的3層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。
現(xiàn)場(chǎng)總線在發(fā)展的最初,各個(gè)公司都提出自己的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。IEC組織于1999年12月31日投票,確定了8大總線作為國際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),其中包括CANBus、ProfitBus、InterBus-S、ModBus、FOUNDA-TIONFieldbus等等。而在此基礎(chǔ)上形成了新的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystemFCS）。它綜合了數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能儀表等多種技術(shù)手段,從根本上突破了傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”式的模擬信號(hào)或數(shù)字———模擬信號(hào)控制的局限性,構(gòu)成一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互連、多變量、多接點(diǎn)的通信與控制系統(tǒng)。相應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大的變化。FCS的典型結(jié)構(gòu)分為3層：設(shè)備層、控制層和信息層。
雖然現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展非常迅速,但也存在許多問題,制約其應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。
?。?）首先是現(xiàn)場(chǎng)總線的選擇。雖然目前IEC組織已達(dá)成了國際總線標(biāo)準(zhǔn),但總線種類仍然過多,而每種現(xiàn)場(chǎng)總線都有自己最合適的應(yīng)用領(lǐng)域,如何在實(shí)際中根據(jù)應(yīng)用對(duì)象,將不同層次的現(xiàn)場(chǎng)總線組合使用,使系統(tǒng)的各部分都選擇最合適的現(xiàn)場(chǎng)總線,對(duì)用戶來說,仍然是比較棘手的問題。
?。?）系統(tǒng)的集成問題。由于實(shí)際應(yīng)用中一個(gè)系統(tǒng)很可能采用多種形式的現(xiàn)場(chǎng)總線,因此如何把工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫的集成,從而使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管控一體化,是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)布局時(shí),不僅要考慮各現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的距離,還要考慮現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)之間的功能關(guān)系、信息在網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)情況等。由于智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表的功能很強(qiáng),因此許多儀表會(huì)有同樣的功能塊,組態(tài)時(shí)選哪個(gè)功能塊是要仔細(xì)考慮的;要使網(wǎng)絡(luò)上的信息流動(dòng)最小化。同時(shí)通信參數(shù)的組態(tài)也很重要,要在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與網(wǎng)絡(luò)效率之間做好平衡。[1]
?。?）存在技術(shù)瓶頸問題[2]。主要表現(xiàn)在：
a.當(dāng)總線電纜截?cái)鄷r(shí),整個(gè)系統(tǒng)有可能癱瘓。
用戶希望這時(shí)系統(tǒng)的效能可以降低,但不能崩潰,這一點(diǎn)目前許多現(xiàn)場(chǎng)總線不能保證。
b.本安防爆理論的制約?，F(xiàn)有的防爆規(guī)定限制總線的長(zhǎng)度和總線上負(fù)載的數(shù)量。這就是限制了現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)省線纜優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。目前各國都在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線本質(zhì)安全概念（FISCO）理論加強(qiáng)研究,爭(zhēng)取有所突破。
C.系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)過分復(fù)雜。現(xiàn)場(chǎng)總線的組態(tài)
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