從現(xiàn)場總線技術(shù)到Ethernet的跨越

1、從現(xiàn)場總線技術(shù)到Ethernet的跨越        摘要：以FF總線DeltaV系統(tǒng)為例，闡述了現(xiàn)場總線較DCS的 優(yōu) 勢；分析了Ethernet應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的優(yōu)勢及難點(diǎn)，并對它在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用作 了進(jìn)一步的展望。1現(xiàn)場總線1.1現(xiàn)場總線較DCS的優(yōu)越性現(xiàn)場總線技術(shù)具有開放性、可互操作性和互用性、現(xiàn)場設(shè)備功能自治性、結(jié)構(gòu)高度分散性和 現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)，它突破了DCS系統(tǒng)中通信由專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)所造成的缺 陷，把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，實(shí)現(xiàn)綜合自動化 的各

2、種功能；同時(shí)把DCS 集中與分散的系統(tǒng)結(jié)合起來，變成了新型的全分布結(jié)構(gòu)，依靠現(xiàn)場智能設(shè)備本身實(shí)現(xiàn)基本控 制功能。主要的優(yōu)勢在于： 節(jié)省硬件數(shù)量與投資，同時(shí)降低安裝費(fèi)用及維護(hù)開銷。用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)。提 高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。1.2DeltaV可調(diào)節(jié)過程系統(tǒng)概要 2Ethernet與工業(yè)控制2.1Ethernet的優(yōu)勢傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在信息層采用Ethernet，在控制層和設(shè)備層采用不同的現(xiàn)場總線或其他專用 網(wǎng)絡(luò)。目前，隨著Ethernet技術(shù)的推廣，它已經(jīng)滲透到了控制層和設(shè)備層。幾乎所有的PLC 和遠(yuǎn)程I/O供應(yīng)商都能提供支持TCP/IP的Ethernet接口的產(chǎn)品。另外，交換技術(shù)

3、的快速發(fā)展已經(jīng)消除了應(yīng)用于控制領(lǐng)域的障礙。它使每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間數(shù) 據(jù)的傳輸可限在本地網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行，不需經(jīng)過主干網(wǎng)，也不需占用其他網(wǎng)段帶寬；交換機(jī)各端 口之間的數(shù)據(jù)傳輸不再受CSMA/CD機(jī)制的制約。2.2Ethernet應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的難點(diǎn)Ethernet通信的不確定性。由于采用隨機(jī)訪問介質(zhì)的方式，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收和發(fā)送信息的時(shí) 間變?yōu)椴豢深A(yù)測，因此Ethernet不具有實(shí)時(shí)性?？偩€供電問題。由于Ethernet以前主要應(yīng)用于商業(yè)計(jì)算機(jī)通信，面向辦公室環(huán)境，一般的設(shè) 備和工作站(如計(jì)算機(jī))本身已經(jīng)具備電源供電，因此沒有總線供電的要求?；ゲ僮餍詥栴}。嚴(yán)格意義上講，Ethernet并非一個(gè)完整的協(xié)議

4、。這種不開放性造成不同廠家 Ethernet設(shè)備之間不能相互操作，而且即使是同一廠家開發(fā)的不同Ethernet設(shè)備之間也有可 能不能透明訪問。本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)。由于Ethernet收發(fā)器本身功耗較大，一般在(6070)mA(5V工作 電源)，對辦公環(huán)境很安全，但對一些化工危險(xiǎn)場合容易引起火花產(chǎn)生爆炸。同時(shí)，由于工業(yè)Ethernet已經(jīng)把傳統(tǒng)的3層網(wǎng)絡(luò)體系合為一體，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的同時(shí)，也 存 在網(wǎng)絡(luò)安全性，網(wǎng)絡(luò)生存性及傳輸速度的問題等。2.3Ethernet研究應(yīng)用現(xiàn)狀3結(jié)論工業(yè)自動化技術(shù)離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)。以太網(wǎng)作為現(xiàn)場總線，可以克服現(xiàn)場總線不能 與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同步發(fā)展的弊病，可以避免現(xiàn)場總線技 術(shù)游離于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展之外，使現(xiàn)場總線技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能很好的融合而形 成相互促進(jìn)的局面。以太網(wǎng)真正運(yùn)用到控制底層還有許多實(shí)際困難，但以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng) 域的趨勢已不可阻擋。 參考文獻(xiàn) 1鄒益仁.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)M.國防工業(yè)出版社，2003.2成繼勛.現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)與展望J.計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動化，1999，11(增刊).