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wilton_gao | 当前状态：离线
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现场总线及现场总线控制系统的优点
wilton_gao 发表于 2008/9/15 10:50:07 1036 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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1 系统结构大大简化,降低系统及工程成本
传统的控制系统（如DCS） 与模拟仪表间保持着一对一的连接方式, 每个现场仪表到控制系统都需要使用一对传输线, 单向传输一个模拟信号。
这种结构, 在现场需要使用I/O模块、接线盒、电缆; 在控制室又要使用大量的电缆、端子排。仪表到系统连接环节多, 因而导致设备费用高, 占用空间大, 接线庞杂, 安装费用高, 工程周期长, 维护困难。
现场总线仪表与控制系统之间采用的是一对N的连接方式, 一对传输线可接N 台设备, 双向传输多个信号。这种结构节省大量的电缆, 无需使用I/O模块、接线盒和大量的端子排, 使得接线大大简化, 减少由接线点造成的不可靠因素。设备占用空间小, 安装费用低, 工程周期短, 维护方便, 系统扩展容易。
2 真正的分散控制
现场总线控制系统将传统控制系统的控制功能分散到现场仪表模块中, 现场设备和仪表就地构成控制回路, 不再如今日的过程自动控制结构以DCS为中心, 不再依赖于控制室, 取消了I/O单元与控制站, 实现彻底的分散。在现场控制回路中, 变送器不仅具有信号变送、补偿等功能, 还有I/O、P ID调节和运算功能; 执行机构不仅具有信号转换和执行功能, 还可内含输出特性校验和补偿功能,也可以有P ID控制和运算功能。各种功能都被模块化做成功能块, 用户可根据需要选用功能块安装在现场设备和仪表中, 控制功能块可放在变送器模块中, 也可以放在执行器模块中, 或二者均设置, 实现冗余控制。控制系统仍可对过程进行远程监控,对现场仪表和设备进行在线组态、调校等, 同时还可用控制系统完成一些复杂的控制和管理功能。这样提高系统的可靠性、自治性和灵活性。
3 开放式、互操作性、可维护性、可集成性
不同厂家产品只要使用同一总线标准, 就具有互操作性、互换性, 因此设备具有很好的可集成性。系统为开放式, 允许其它厂商将自己专长的控制技术, 如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去, 因此, 市场上将有许多面向行业特点的监控系统。同样也增强了现场级信息集成能力,现场总线可从现场设备获取大量丰富信息, 能够更好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。现场总线是数字化通信网络, 它不单纯取代4～20 mA信号, 还可实现现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能, 可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作, 也增强了系统的可维护性。基于现场总线的自动化监控系统如果采用计算机数字化通信技术, 使自控系统与设备加入工厂信息网络, 构成企业信息网络底层, 使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。
在CIMS系统中, 现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸, 是支撑现场级信息集成的技术基础。
4 对环境的高度适应性
现场总线是专为工业现场设计的, 它可以使用双绞线、同轴电缆、光缆、电力线和无线的方式来传送数据, 具有很强的抗干扰能力。常用的数据传输线是廉价的双绞线, 并允许现场设备利用数据通信线进行供电, 还能满足本质安全防爆要求。
5 规模可变的控制系统和灵活的网络拓扑结构
传统的DCS或PLC分大、中、小规模和型号, 增加设备时要增加电缆、I/O接口及接线牌, 甚至增加控制器, 对不同的系统还要采用不同的计算机语言等进行组态, 系统扩展给设计和施工带来许多不便。
现场总线控制系统采用完全分散式结构, 系统功能单元模块化, 功能块内嵌于现场总线设备和仪表或控制器中, 现场设备和仪表作为节点平等地挂接在现场总线上, 如果是相对理想状态, 从几个回路到几百个回路均可。增加控制回路或单元, 只需将设备挂接到网络节点上, 功能强大的软件可帮我们迅速组态现场设备, 并投入运行, 系统扩展十分简单, 故被称为规模可变的控制系统。现场总线控制系统可以根据复杂的现场情况组成不同的网络拓扑结构, 如树型、星型、总线型和层次化网络结构等。
可以说, 开发性、分散性和低成本是现场总线最显著的三大特征。在一些特殊行业、特殊要求下, 现场总线对环境的适应性以及采用灵活的网络结构是很有必要的。比如在危险区域, 要求现场设备的防爆; 常规的防爆方法会通过限制能量来避免由于电磁感应产生的火花能量。这样与现场总线的主要优点就有了抵触, 因为为了限制能量（运用本安方法） , 那么, 每个总线分支上允许连接的现场设备就会大大的减少。又比如总线采用线状结构, 如果一条总线支路的电缆断了, 这个支路就瘫痪了; 如果采用网状结构, 即使断了一两条支路,信息还可以通过其他途径传递, 系统功能会下降,但不会瘫痪。