现场总线及其网络集成.pdf

第 26卷 第 1期 昆 明 理 工 大 学 学 报 V_n【26 No1 2001年2月 JoumalofKurmm~University0{ScienceandTee Feb 2O叭 现场总线及其网络集成 朱 荣 (昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明 650093) 摘要：随着现场总线技术的出现，控制系统向分散化、智能化、阿络化方向发展 基于现场总线的 新一代控制系统(FCS)将取代传统控制系统 (Dcs)；FCS在控制网络和信息网络的集成过程 中 起重要作用，控制网络与信息网络的互连对企业网络化、信息化产生深远的影响． 关键词：现场总线 ；DCS；FCS；控制网络；信息网络 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007—855X(2001))【1—060—04 0 前 言 过去20年中，计算机网络技术和通信技术的迅速发展，不断渗透入 自动化领域，工业控制系统从人工 控制、集中控制巳发展到集赦控制系统(DeS)．正当DCS系统走向成熟与完善，在工业控制领域得到广泛 承认和应用时，9O年代出现了现场总线技术及基于现场总线的新一代控制系统 (FCS)，现场总线技术是计 算机网络技术，通信技术和控制技术的综合集成 现场总线(F[eldbus)是将安装在过程区域的现场装置和仪表与设置于控制室的自动化装置和仪表之 间的一种数字式、串行、双向、多点通信的数据总线 现场总线以全数字、开放、独立、多变量通信替代4— 20mA的传统现场仪表结构，适应 了^控制系统向分散性、智能化、网络化方向的发展，它把网络化、信息化 的概念引入工业控制领域中，为企业构建全面的控制网络和信息网络提供基础条件 ．虽然FCS在技术上 有待进一步发展，其产品还应在各种环境中不断检验，FCS控制系统将取代传统DCS控制系统已是大势 所趋，并将导致 自动化仪表和控制系统的一场革命．其涉及领域十分广泛，覆盖 了，连续、离散工业控制领 域，应用于冶金、电力、石油、化工、建材、机械、造纸、纺织、楼宇 自动化和家庭 自动化等行业 1 现场总线的技术特点及FcS优势 现场总线融合了，计算机网络、智能化仪表、开放系统互连OsI等技术，是一种多学科交叉的先进技 术，技术性能远远优于传统Dcs系统，现场总线有如下特点： (I)双向通信能力：利用数字通信代替4—20mA模拟信号．信息的传输是双向的 同时它支持点对 点、一点对多点及广播等工作方式． (2)系统结构的分散性：现场总线把DCS控制站的功能块分散到现场设备，从而实现现场控制．既有 基本过程控制和计算功能，又有检测、变换和补偿等综合功能，这种结构使DCS系统结构大为简化．提高 整个系统的可靠性 (3)互操作性 (imeroperability)：互连的现场设备系统之间的信息交换，互操作性指来 自不同厂商的现 场设备，不仅可以相互通信．还可以实现相应功能，以完成各种不同现场设备的集成 (4)系统开放性：由于通信协议的公开化，不同厂商生产的现场设备之间可以进行互连以实现信息交 换，开放性把系统集成权力交给了用户． (5)实时性和安全性：过程控制系统和制造 自动化系统的数据传输实时性高，同时现场总线应考虑在 恶劣环境下(如电磁干扰易爆等场合)数据传输的完整胜，即现场总线有本质安全性能 (6)测量控制一体化：现场总线在整个系统中将控制任务分配到现场智能仪表中，完成相应的功能， 收稿日期：2000一O5—15． 第一作者简舟 朱 荣，男，1965年生，云南人。讲师，礤士。主要研究工业 自动化同络 第 1期 朱 荣：现场总线及其网络集成 61 把测量与控制融为一体 FCS设备 DCS设备 图 1 FCS与DCS网络结构比较 现场总线的这些技术特点使FCS比传统DCS有较大优势：①系统结构简单，布线费用降低，节省维护 费用，性能价格比高．②现场设备的智能化和功能自治