現(xiàn)場總線有何特點?現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)組成介紹

很多朋友對現(xiàn)場總線技術充滿興趣，因此學習現(xiàn)場總線技術的朋友也越來越多。本文將基于三大方面對現(xiàn)場總線予以介紹：1.什么是現(xiàn)場總線，2.現(xiàn)場總線有什么特點，3.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)組成。如果你對本文即將探討的內容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、何為現(xiàn)場總線

現(xiàn)場總線(Fieldbus)是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用等一系列突出的優(yōu)點，因而受到了許多標準團體和計算機廠商的高度重視。

它是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動化領域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。簡單說，現(xiàn)場總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號及普通開關量信號的傳輸，是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。

二、現(xiàn)場總線主要特點

1.系統(tǒng)的開放性

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是個自我封閉的系統(tǒng)，一般只能通過工作站的串口或并口對外通信。在現(xiàn)場總線技術中，用戶可按自己的需要和對象，將來自不同供應商的產品組成大小隨意的系統(tǒng)。

2.可操作性與可靠性

現(xiàn)場總線在選用相同的通信協(xié)議情況下，只要選擇合適的總線網(wǎng)卡、插口與適配器即可實現(xiàn)互連設備間、系統(tǒng)間的信息傳輸與溝通，大大減少接線與查線的工作量，有效提高控制的可靠性。

3.現(xiàn)場設備的智能化與功能自治性

傳統(tǒng)數(shù)控機床的信號傳遞是模擬信號的單向傳遞，信號在傳遞過程中產生的誤差較大，系統(tǒng)難以迅速判斷故障而帶故障運行。而現(xiàn)場總線中采用雙向數(shù)字通信，將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設備中完成，可隨時診斷設備的運行狀態(tài)。

4.對現(xiàn)場環(huán)境的適應性

現(xiàn)場總線是作為適應現(xiàn)場環(huán)境工作而設計的，可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線及電力線等，其具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)送電與通信，并可滿足安全及防爆要求等。

三、現(xiàn)場總線優(yōu)缺點

(一)優(yōu)點

(1)節(jié)省硬件數(shù)量與投資

由于分散在現(xiàn)場的智能設備能直接執(zhí)行多種傳感、測量、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨的調節(jié)器、計算單元等，也不再需要DCS系統(tǒng)的信號調理、轉換、隔離等功能單元及其復雜接線，還可以用工控PC機作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，并可減少控制室的占地面積。

(2)節(jié)省安裝費用

現(xiàn)場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，一對雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現(xiàn)場控制設備時，無需增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，又減少了設計、安裝的工作量。據(jù)有關典型試驗工程的測算資料表明，可節(jié)約安裝費用60%以上。

(3)節(jié)省維護開銷

現(xiàn)場控制設備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數(shù)字通信將相關的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有設備的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除，縮短了維護停工時間，同時由于系統(tǒng)結構簡化，連線簡單而減少了維護工作量。

(4)用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權

用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統(tǒng)。避免因選擇了某一品牌的產品而限制了使用設備的選擇范圍，不會為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展，使系統(tǒng)集成過程中的主動權牢牢掌握在用戶手中。

(5)提高了系統(tǒng)的準確性與可靠性

現(xiàn)場設備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差。簡化的系統(tǒng)結構，設備與連線減少，現(xiàn)場設備內部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。

此外，由于它的設備標準化，功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于重構等優(yōu)點。

(二)缺點

網(wǎng)絡通信中數(shù)據(jù)包的傳輸延遲，通信系統(tǒng)的瞬時錯誤和數(shù)據(jù)包丟失，發(fā)送與到達次序的不一致等都會破壞傳統(tǒng)控制系統(tǒng)原本具有的確定性，使得控制系統(tǒng)的分析與綜合變得更復雜，使控制系統(tǒng)的性能受到負面影響。

四、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成

1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

它的軟件是系統(tǒng)的重要組成部分，控制系統(tǒng)的軟件有組態(tài)軟件、維護軟件、仿真軟件、設備軟件和監(jiān)控軟件等。首先選擇開發(fā)組態(tài)軟件、控制操作人機接口軟件MMI。通過組態(tài)軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊參數(shù)，進行網(wǎng)絡組態(tài)。在網(wǎng)絡運行過程中對系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)處理、計算。優(yōu)化控制及邏輯控制報警、監(jiān)視、顯示、報表等。

2、現(xiàn)場總線的測量系統(tǒng)

其特點為多變量高性能的測量，使測量儀表具有計算能力等更多功能，由于采用數(shù)字信號，具有高分辨率，準確性高、抗干擾、抗畸變能力強，同時還具有儀表設備的狀態(tài)信息，可以對處理過程進行調整。

3、設備管理系統(tǒng)

可以提供設備自身及過程的診斷信息、管理信息、設備運行狀態(tài)信息(包括智能儀表)、廠商提供的設備制造信息。例如Fisher—Rosemoune公司，推出AMS管理系統(tǒng)，它安裝在主計算機內，由它完成管理功能，可以構成一個現(xiàn)場設備的綜合管理系統(tǒng)信息庫，在此基礎上實現(xiàn)設備的可靠性分析以及預測性維護。將被動的管理模式改變?yōu)榭深A測性的管理維護模式AMS軟件是以現(xiàn)場服務器為平臺的T型結構，在現(xiàn)場服務器上支撐模塊化，功能豐富的應用軟件為用戶提供一個圖形化界面。

4、總線系統(tǒng)計算機服務模式

以客戶機/服務器模式是較為流行的網(wǎng)絡計算機服務模式。服務器表示數(shù)據(jù)源(提供者)，應用客戶機則表示數(shù)據(jù)使用者，它從數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，并進一步進行處理?？头繖C運行在PC機或工作站上。服務器運行在小型機或大型機上，它使用雙方的智能、資源、數(shù)據(jù)來完成任務。

5、數(shù)據(jù)庫

它能有組織的、動態(tài)的存儲大量有關數(shù)據(jù)與應用程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享、交叉訪問，具有高度獨立性。工業(yè)設備在運行過程中參數(shù)連續(xù)變化，數(shù)據(jù)量大，操作與控制的實時性要求很高。因此就形成了一個可以互訪操作的分布關系及實時性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，市面上成熟的供選用的如關系數(shù)據(jù)庫中的Oracle，sybas，Informix，SQL Server;實時數(shù)據(jù)庫中的Infoplus，PI，ONSPEC等。

6、網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬件與軟件

網(wǎng)絡系統(tǒng)硬件有：系統(tǒng)管理主機、服務器、網(wǎng)關、協(xié)議變換器、集線器，用戶計算機等及底層智能化儀表。網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件有網(wǎng)絡操作軟件如：NetWarc，LAN Mangger，Vines，服務器操作軟件如Lenix，os/2，Window NT。應用軟件數(shù)據(jù)庫、通信協(xié)議、網(wǎng)絡管理協(xié)議等。

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