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工业控制的现场总线技术
时间:2021-03-23 05:03 点击次数:
本文摘要:1 .现场总线数据传输的及时性和系统号召的实时性:一般来说,过程控制系统的响应时间为0.01~0.5S,生产自动化系统的响应时间为0.5~2S,IT网络的响应时间为2~6S,因此,IT的2 .现场总线特别强调危险环境下数据传输的完整性、可靠性:现场总线具备在粉尘、高温、干燥、振动、酸(碱)锈、特别是电磁和无线故障等工业环境下长时间、倒数、可靠性、原始传输数据的能力。有必要外用工业电网的浪涌、失波、落下、尖峰故障等。

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1 .现场总线数据传输的及时性和系统号召的实时性:一般来说,过程控制系统的响应时间为0.01~0.5S,生产自动化系统的响应时间为0.5~2S,IT网络的响应时间为2~6S,因此,IT的2 .现场总线特别强调危险环境下数据传输的完整性、可靠性:现场总线具备在粉尘、高温、干燥、振动、酸(碱)锈、特别是电磁和无线故障等工业环境下长时间、倒数、可靠性、原始传输数据的能力。有必要外用工业电网的浪涌、失波、落下、尖峰故障等。可燃性或容易爆炸时,现场总线拒绝具备本质的安全性性能2、标准和非标准的现场总线。市场上经常出现30多种品牌的现场总线及其系统,都被称为切实的现场总线,可以在各种领域使用。

实质上,市场现场总线不能分为标准和非标准两种。1 .标准现场总线符合IEC (国际电工技术委员会)现场总线协议模型框架,具备接近标准数字信号制的现场总线产品,这些主要是IEC61158、FF (基金会现场总线)、LonWorks 仅限于过程控制、生产自动化、大楼自动化等。2 .非标准现场总线、其余的现场总线可以视为所谓的标准现场总线,它们大多具备专用的标准,适合专用领域。

面向国际标准投入。三、FCS和DCS基于FF的FCS (现场总线控制系统)取代了以往的DCS (分布式控制系统)成为控制系统的主角。下面就几个主要方面展开比较。

1 .数字化1)FCS :只有数字化,标量通信使过程控制更可靠。在FCS中,从传感器、发射器到调节器,依然是数字信号,因此可以通过更简单且正确的信号处理实现构筑。

通常的噪声很难使现场总线控制系统的数字信号变形。数字通信的错误检查功能检测传输中的错误代码。2)DCS :半数字化,在传统的DCS系统中,温度和压力变送器在将它们测量的完整数字信号发送到DCS之前需要转换为4-20mA模拟信号。

模拟系统无法检测噪声和其他信号的变形。2 .互操作性:使用具有互操作性和现场总线的系统,用户可以根据性能、价格、质量和售后服务等因素,自由选择最坏的硬件产品,节约时间和精力,使它们成为一体。1 )现场总线自动化设备的互操作性主要通过功能模块及其参数的标准化构筑,具有良好的互操作性。

2 )多被用作DCS和智能型发射机之间的通信协议的是DCS制造商独有的专用封闭系统。3 .分散性1)FCS :几乎使用分散型系统,其控制全部集中在现场,控制电路由现场设备构筑。2 )使用DCS或多个控制单元控制多电路,其控制部分集中在部分控制板上,每个控制板有多个电路的半分布式系统。4 .可靠性、维护性、经济性现场总线控制系统用数字总线式通信线路置换以往的DCS中的一对一的I/O连接,对于大规模的I/O系统来说,在提高连接的可靠性的同时,降低布线成本,降低以往的DCS技术5 .现场总线已经发展成为替代DCS的新的FCS控制系统。

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DCS和FCS可以共存,但DCS不适合与现场总线构建。如果现场总线连接到DCS,那么许多好处以后都无法发挥。

因为现场设备生产的功能块的构成、状态、临床、检查、设备本身的信息、来自现设备的管理信息等几乎不能与DCS同质化。四、EIC (电气传动、仪表、仪表)与现场总线中包含的控制系统FCS一体化,仪表发展成了具备综合功能的智能仪表,即具备过去构筑仪表控制的DCS的功能。现场控制器实质上是以往PLC功能的集中,代替了作为电气传输控制使用的PLC。

从以上两点可以明确,现场总线控制系统FCS是电气传递控制、仪表控制和计算机控制一体化的系统结构,该结构才是钢铁工业自动化的多、紧急的控制系统结构。五、现场总线的进展情况目前更流行的现场总线有FF、LonWorks、Profibus、WorldFIP、CAN、HAT (过渡性协议)等,这些现场总线和过渡性协议由我国(主要是北京)代替其中FF和HART被列为九五难关项目,参与现场总线智能仪表的研发单位主要有西安仪表集团、上海工业自动化仪表研究所、上海自动化仪表株式会社、重庆川仪集团、北京华触技术公司等,HAT协议和FF协议1 .开发的产品主要有:1)HART变送器(包括智能温度变送器、智能压力变送器、智能流量变送器)2)HART智能电动执行器3)HART桥4 )现场设备管理系统软件FF的研究开发明年上半年完成,可以竣工检查。现在流行的现场总线中,FF、Profibus、LonWorks、CANHART协议的报纸中说明的很多,其中HART和LonWorks在我国开发和应用。

下面简要说明WorldFIP的情况。2.WorldFIP:WorldFIP现场总线无论是高速还是短距离,都只有一套通信协议,不需要桥接器和网关,短距离和高速的交叉是用软件完成的。WorldFIP的组织指出,其生产者/使用者(Producer/Consumer )模式和总线仲裁器(BUSAr-biter )的调度方式特别适合工业过程控制的现场总线系统。

其许多优点都与此相关。FF和IEC的标准草案使用了该通信模式,但名称不同。FF被称为发布者/订阅者和链接调度程序(LAS ),实际方式与WorldFIP几乎相同。这也表明了为什么世界FIP反对IEC标准。

因为投资IEC在技术上更容易。目前,世界FIP的应用领域有电缆、铁路运输、地铁、化工、空间技术、汽车生产等。1998年5月,世界FIP组织在中国成立了技术推广中心,关注中国能源和铁路两大发展领域。


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