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现场总线的发展趋势

更新时间:2020-12-26  |  点击率:1707
  现场总线的发展趋势
 
  一,现场总线(是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点,因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络。
 
  二,现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用,对国民经济的增长有着非常重要的影响。现场总线主要应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。
 
  三,总线的特点:
 
  1,现场控制设备具有通信功能,便于构成工厂底层控制网络。
 
  2,通信标准的公开、一致,使系统具备开放性,设备间具有互可操作性。
 
  3,功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。
 
  4,控制功能下放到现场,使控制系统结构具备高度的分散性
 
  四,总线的发展趋势
 
  从现场总线技术本身来分析,它有两个明显的发展趋势:
 
  一是寻求统一的现场总线标准
 
  二是Industrial Ethernet走向工业控制网络
 
  统一、开放的TCP/IP Ethernet是20多年来发展成功的网络技术 ,过去一直认为,Ethernet是为IT领域应用而开发的,它与工业网络在实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距,在工业自动化领域只能得到有限应用。事实上,这些问题正在迅速得到解决,国内对EPA技术(Ethernet for Process Automation)也取得了很大的进展。随着FF HSE的成功开发以及PROFInet的推广应用,可以预见Ethernet技术将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。
 
  上形成的工业以太网技术的四大阵营:
 
  主要用于离散制造控制系统的是:
 
  Modbus-IDA工业以太网
 
  Ethernet/IP工业以太网
 
  PROFInet工业以太网
 
  主要用于过程控制系统的是:
 
  Foundation Fieldbus HSE工业以太网
 
  随着科学技术的快速发展,过程控制领域在过去的两个世纪里发生了巨大的变革。150多年前出现的基于5-13psi的气动信号标准(PCS,Pneumatic Control System气动控制系统),标志着控制理论初步形成,但此时尚未有控制室的概念;20世纪50年代,随着基于0-5V或4-20mA的电流模拟信号的模拟过程控制体系被提出并得到广泛的应用,标志了电气自动控制时代的到来,三大控制论的确立奠定了现代控制的基础,设立控制室、控制功能分离的模式也一直沿用;
 
  20世纪70年代,随着数字计算机的介入,产生了“集中控制”的控制计算机系统,而信号传输系统大部分是依然沿用4-20mA的模拟信号,不久人们也发现了伴随着“集中控制”,该系统存在着易失控、可靠性低的缺点,并很快将其发展为分布式控制系统(DCS,Distributed Control System分布式控制系统);微处理器的普遍应用和计算机可靠性的提高,使分布式控制系统得到了广泛的应用,由多台计算机和一些智能仪表以及智能部件实现的分布式控制是其主要的特征,而数字传输信号也在逐步取代模拟传输信号。
 
  随着微处理器的快速发展和广泛的应用,数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能,产生了以微处理器为核心,使用集成电路代替常规电子线路,实施信息采集、显示、处理、传输以及优化控制等功能的智能设备。设备之间彼此通信、控制,在精度、可操作性以及可靠性、可维护性等都有更高的要求。由此,导致了现场总线的产生。
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