dcs、工业以太网、现场总线技术在供水行业中的应用和发展趋势

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1、DCS、现场总线技术、工业以太网在供水行业中的应用及发展趋势在现今供水行业中，工业控制自动化动技术的应用越来越广泛，应用工业控制自动化技术对供水生产过程实现检测、控制、优化、调度和管理，达到节能、降耗、提高效率，确保优质供水和安全生产等目的。当今，工业控制自动化技术在供水行业中应用的主要有以PLC为基础的集散控制系统（DCS），现场总线技术和工业以太网等。长期以来以PLC为基础的DCS一直占据着供水自动化领域的主战场，而近几年来，随着工业PC和通信技术的发展，以工业PC、I/O装置、监控装置、智能仪器仪表、控制网络组成

2、的工业PC自动化系统得到迅速发展，并成为实现低成本，高性能工业自动化系统的主要途径，以PLC为基础的DCS系统正承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是现场总线和工业以太网技术，随着这两种技术的日趋成熟，它们将给供水自动化领域带来一次新的革命。传统的以PLC为基础的DCS控制系统从出现至今已经过了几十年的发展，走过了从开关量控制到顺序控制，运算处理，PID闭环、步进控制等过程，直到现在PLC，DCS仍然在自动化领域特别是供水行业占据一定的市场份额，前几年曾有人预言“现场总线技术将很快取代PLC”，而目前来看未必如此，PLC

3、经过几十年的发展，已十分成熟和完善，即使是在现场总线控制系统中PLC仍可以以一个分站挂在高速总线上，充分发挥其在处理开关量和顺序控制方面的优势，特别是近几年来，PLC在向微型化、网络化方向发展，如施耐德公司的昆腾系列PLC就支持包括以太网在内的多种通信协议。可以相信，随着PLC向网络化、开放式方向发展，它将继续在供水自动化领域占据一定的地位。众所周知，在以PLC为基础的供水DCS系统中，供水设备的模拟、数字信号大都采用一对信号一对线接到I/O，对于强电信号更是需要大量的变送器，同时大量的电缆与敷设电缆用的桥架、二次仪表

4、、安装维护费用是加重系统成本的主要因素。随着工业PC和通信技术的发展，现场总线应运而生，并成为自动化领域中的一个热点。根据IEC61158的定义，现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式，双向传输、多分支结构的通信网络。其主要特征是采用数字通信方式取代设备级的4—20mA（模拟量）/24VDC（开关量）信号，使用一根电缆连接所有设备。使用现场总线技术能给用户带来诸多好处，如节省硬件成本；设计、组态、安装、调试简便；系统维护、扩充方便等等优点。现场总线技术以其先进性

5、、实用性、可靠性、开放性的优点，必然成为未来自动化技术发展的主流。国际上许多著名自动化产品及现场设备生产厂家意识到现场总线技术是未来发展方向，纷纷结成企业联盟，推出自己的总线标准及产品，在市场上培养用户、扩大影响，这一方面说明了现场总线技术应用的广泛,另一方面不同的总线产品既不能互连，也不能互换，更不能统一组态，也就不能实现互操作，这就说明迫切需要一个统一的现场总线标准，因为统一的现场总线标准是开放的现场总线控制系统必备的技术条件，但事实上今天的现场总线出现了群雄割据的状况。IEC于1984年开始致力于推出世界上单一的

6、现场总线标准工作，然而到现今走过了十几年的艰难历程，但仍没有形成单一的现场总线标准，2000年初公布的IEC61158现场总线国际标准子集就有八种之多，再加上现今供水行业中的仪器仪表还未曾普及数字化、智能化、网络化，以上这些都给现场总线技术在供水行业中的应用和推广带来了一定的困难。所以本人认为在短期内供水自动化领域的现场总线设备只能作为传统DCS系统的有效补充而不可能完全取代以PLC为基础的DCS控制系统。现场总线标准之争，使得在当今IT业大获成功的以太网+TCP/IP技术进入了工业自动化领域，在理论上以太网用于自动控

7、制是不合适的，因以太网的核心思想是使用共享的公共传输通道，采用典型的总线拓朴结构，特别是CSMD/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）协议是一种非确定性通信方式，而供水自动化控制系统需要实时性，准确性。但由于以太网技术完全公开，很快地被大家所接受，通过不断改进和提升，市场占有率越来越大，而成本就越来越低，进而变成主流，以太网技术的发展增强了其通信的确定性，首先，在网络拓扑结构上，采用环形或星形连接及工业以太网交换机，工业以太网交换机提供数据缓冲及具有确定接收数据的网段智能，使数据冲撞及重发机会最小化；其次是快速以太网(1

8、00Mbit/s，1000bit/s)的发展及网络冗余技术使以太网更适应于实时应用；第三，改进的通信协议克服了TCP/IP协议中的缓冲器满再发送及冲撞控制中的允许“丢”包等缺点。而通信介质亦从同轴电缆、双绞线发展到光纤；光纤不受噪声干扰，适合使用在实时监控的高噪声现场环境。另外以太网能把供水生产现场与供水企业局域网甚至INTERN