現(xiàn)場(chǎng)總線與dcs系統(tǒng)集成應(yīng)用

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯現(xiàn)場(chǎng)總線與dcs系統(tǒng)集成應(yīng)用 工業(yè)掌握從早期的就地掌握、集中掌握，已經(jīng)進(jìn)展到現(xiàn)在的集散掌握(dcs)，在過(guò)去的20年中，過(guò)程工業(yè)對(duì)dcs系統(tǒng)及相關(guān)的儀表裝置進(jìn)行了大量的投入，dcs系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)果得到了用戶的確定。4-20mA信號(hào)是dcs系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相互連接的最本質(zhì)特點(diǎn)，這是掌握系統(tǒng)和儀表裝置進(jìn)展的一大進(jìn)步。然而現(xiàn)在，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)今掌握網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展的主要方向。人們意識(shí)到傳統(tǒng)的模擬信號(hào)只能供應(yīng)原始的測(cè)量和掌握信息，而智能變送器在4-20mA信號(hào)之上附加信息的力量又受其低通信速率的制約，所以對(duì)整個(gè)過(guò)程掌握系統(tǒng)的機(jī)制進(jìn)行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，應(yīng)是其進(jìn)展的必定趨勢(shì)?，F(xiàn)

2、場(chǎng)總線在智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)之間供應(yīng)了一個(gè)全數(shù)字化的、雙向的、多節(jié)點(diǎn)的通信鏈接。現(xiàn)場(chǎng)總線的消失促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且使現(xiàn)場(chǎng)掌握的功能更加強(qiáng)大。這一改進(jìn)帶來(lái)了過(guò)程掌握系統(tǒng)的開(kāi)放性，使系統(tǒng)成為具有測(cè)量、掌握、執(zhí)行和過(guò)程診斷的綜合力量的掌握網(wǎng)絡(luò)。1、現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)傳統(tǒng)dcs的沖擊現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)傳統(tǒng)dcs的沖擊來(lái)源于其本質(zhì)上優(yōu)越于dcs系統(tǒng)的技術(shù)特征。依據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)FF的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有以下5個(gè)主要特點(diǎn)：數(shù)字信號(hào)完全取代4-20mA模擬信號(hào);使基本過(guò)程掌握、報(bào)警和計(jì)算功能等完全分布在現(xiàn)場(chǎng)完成;使設(shè)備增加非掌握信息，如自診斷信息、組態(tài)信息以及補(bǔ)償信息等;實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)

3、管理和掌握的統(tǒng)一;真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)放性、互操作性?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不僅是一種通信技術(shù)，它實(shí)際上融人了智能化儀表、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)等技術(shù)的精粹。全部這些特點(diǎn)使得以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)總線掌握系統(tǒng)(FCS)相對(duì)于傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)具有巨大的優(yōu)越性：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本顯著降低;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自治性加強(qiáng)，系統(tǒng)性能全面提高;提高了信號(hào)傳輸?shù)睦慰啃院途?真正實(shí)現(xiàn)全分散、全數(shù)字化的掌握網(wǎng)絡(luò);用戶始終擁有系統(tǒng)集成權(quán)。這些優(yōu)越性可從dcs和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較后得到驗(yàn)證。2、現(xiàn)場(chǎng)總線集成于dcs系統(tǒng)是現(xiàn)階段掌握網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展趨勢(shì)盡管用戶對(duì)掌握系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)表示歡迎，但他們并不盼望對(duì)他們現(xiàn)有的儀表系

4、統(tǒng)做大的改動(dòng)。目前在現(xiàn)場(chǎng)總線的進(jìn)展初期，大多數(shù)用戶更傾向于對(duì)他們現(xiàn)有的儀表系統(tǒng)進(jìn)行逐步的增加和替換;另一方面，dcs系統(tǒng)及其儀表的消逝或完全被取代，對(duì)于費(fèi)用或人力而言也都是不合理的?，F(xiàn)階段最可行的方案是考慮如何使現(xiàn)場(chǎng)總線與傳統(tǒng)的dcs系統(tǒng)盡可能地協(xié)同工作，這種集成方案能夠得到敏捷的系統(tǒng)組態(tài)，以適用于更廣泛的、富于有用價(jià)值的應(yīng)用。3、現(xiàn)場(chǎng)總線于dcs系統(tǒng)I/0總線上的集成在dcs的結(jié)構(gòu)體系中，自上而下大體可分為3層：管理層，監(jiān)控操作層和I/O測(cè)控層。在I/O測(cè)控層的I/O總線上，掛有dcs掌握器和各種I/O卡件，I/O卡件用于連接現(xiàn)場(chǎng)4-20mA設(shè)備、離散量或PIC等現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，dcs掌握器負(fù)責(zé)現(xiàn)

5、場(chǎng)掌握。在dcs系統(tǒng)的I/O總線上集成現(xiàn)場(chǎng)總線的關(guān)鍵是通過(guò)一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡掛在dcs的I/O總線上，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息映射成原有dcs的I/O總線上相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，如基本測(cè)量值、報(bào)警值或工藝設(shè)定值等，使得在dcs掌握器所看到的現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)的信息就猶如來(lái)自一個(gè)傳統(tǒng)的dcs設(shè)備卡一樣。這樣便實(shí)現(xiàn)了在I/O總線上的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)集成。這種方案主要可用于dcs系統(tǒng)已經(jīng)安裝并穩(wěn)定運(yùn)行，而現(xiàn)場(chǎng)總線首次引入系統(tǒng)的、規(guī)模較小的應(yīng)用場(chǎng)合;此方案也可應(yīng)用于plc系統(tǒng)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)潔，缺點(diǎn)是集成規(guī)模受到現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡的限制。Fisher-Rosemount公司推出的dcs系統(tǒng)DeltaV采納

6、的就是此種集成方案。DeltaV系統(tǒng)在它的I/O卡件中特地開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了此種功能的接口卡現(xiàn)場(chǎng)總線H1通信模塊(31.25kbit/s)，勝利地將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)集成在DeltaV系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線儀表相連，極大地節(jié)約了安裝、操作以及維護(hù)費(fèi)用，同樣的掌握器可兼容H1與傳統(tǒng)的I/O模塊，有利于從傳統(tǒng)的掌握模.式向現(xiàn)場(chǎng)總線掌握模式的過(guò)渡和轉(zhuǎn)變。在DeltaV系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線H1通信模塊中具有特定的Driver，用以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息與I/O總線上對(duì)應(yīng)信息的映射。4、現(xiàn)場(chǎng)總線于dcs系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層的集成除了在I/O總線上的集成方案，還可以在更高一層dcs網(wǎng)絡(luò)層上集成現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。在這種方案中，現(xiàn)場(chǎng)總線接

7、口卡不是掛在dcs的I/O總線上，而是在dcs的上層LAN上。在這種方案中，現(xiàn)場(chǎng)總線掌握?qǐng)?zhí)行信息、測(cè)量以及現(xiàn)場(chǎng)儀表的掌握功能均可在dcs操作站進(jìn)行掃瞄并修改。它的優(yōu)點(diǎn)是原來(lái)必需由dcs主計(jì)算機(jī)完成的一些掌握和計(jì)算功能，現(xiàn)在可下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表實(shí)現(xiàn)，并且可以在dcs操作員界面上得到相關(guān)的參數(shù)或數(shù)據(jù)信息;它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要對(duì)dcs掌握站進(jìn)行改動(dòng)，對(duì)原有系統(tǒng)影響較小。這種集成方案在工程實(shí)際中也有應(yīng)用。如Smar公司的302系列現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)在dcs系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層集成其現(xiàn)場(chǎng)總線功能。5、現(xiàn)場(chǎng)總線通過(guò)網(wǎng)關(guān)與dcs系統(tǒng)并行集成若在一個(gè)工廠中并行運(yùn)行著dcs系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，則還可以通過(guò)一個(gè)網(wǎng)關(guān)來(lái)網(wǎng)接兩

8、者，安裝網(wǎng)關(guān)以完成dcs系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線高速網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳遞。在這一結(jié)構(gòu)中，dcs系統(tǒng)的信息能夠在新的操作員界面上得到并顯示。通過(guò)使用拋網(wǎng)橋可以安裝大量的H1低速總線?，F(xiàn)場(chǎng)總線接口單元可供應(yīng)掌握協(xié)調(diào)、報(bào)警管理和短時(shí)趨勢(shì)收集等功能?，F(xiàn)場(chǎng)總線與dcs的并行集成，完成整個(gè)工廠的掌握系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的集成統(tǒng)一，并可以通過(guò)Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)Infranet與Inernet的互連。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是豐富了網(wǎng)絡(luò)的信息內(nèi)容，便于發(fā)揮數(shù)據(jù)信息和掌握信息的綜合優(yōu)勢(shì);另外，在這種集成方案中，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)與通過(guò)網(wǎng)關(guān)而集成在一起的dcs系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。6、結(jié)論綜上所述，我們信任現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)將廣泛地應(yīng)用到過(guò)程工業(yè)掌握中，通過(guò)對(duì)過(guò)程掌握系統(tǒng)進(jìn)行一些必要的修改，將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)引入到dc