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1、热电技术2007年第4期(总第96期)现场总线集成技术在自动化控制系统中的应用1213张玉春,杨成峰,曹海英,孟峰峰(1.国电南思系统控制有限公司,江苏南京211153;2.东南大学电气工程学院,江苏南京210096;3.三门峡黄河明珠集团,河南三门峡472000)摘要详述了现场总线控制系统的发展背景、特点及目前线在结构上只有现场设备和操作管理站两个层次,状况,并在研究现场总线控制网络以及以太网络技术及其通将传统DCS的I/O控制站并入现场智能设备,从根信协议的基础上,针对以太网与现场总线控制网络集成存在本上改变了传统DC
2、S集中与分散相结合的结构体的一些问题,给出了一些集成方法和解决方案,具体实现的系,实现了结构上的彻底分散。实质就是以太网与现场总线的通信,并通过实际应用来验证c.现场总线网络系统是开放的。用户可以按给出方法的可行性。自己的需要考虑,把来自不同供应商的产品组成规关键词现场总线以太网通信集成技术模各异的系统。其开放性和互操作性体现在可以用1前言不同厂家的现场仪表去替换出现故障的另一厂家的现场仪表。目前世界上出现了上百种各具特色的现场总线随着信息技术的高速发展,工业自动化控制发技术。由于各种现场总线都代表着不同公司的利生了巨大
3、变化,形成了开放式互连通信网络系统。益,最后在无奈的妥协中,IEC制定了以8种现场总现场总线控制技术是由过程控制网络化、数字化、现线共存的混和国际现场总线标准。这些现场总线如场化发展而来。过程控制技术由分离设备向共享设下:基金会现场总线、控制器局域网总线CAN、备发展、模拟仪表向数字仪表发展、网络技术向现场WorldFIP现场总线、P-NET现场总线、INTERBUS拓展,在拓展的过程中,大致经历了5个发展阶段:现场总线、PROFIBUS。人工控制、模拟仪表控制、计算机集中控制、集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FC
4、S)。自动化控制系统多年来一直由集散控制系统3集成技术研究(DistributedControlSystem,DCS)占据主导地位。随随着现场总线控制网络的发展,信息管理决策着现代化工业的不断向前推进,人们对生产过程控层需要了解的底层的信息会越来越多,如果采用以制提出了更高的要求,对成本控制也日趋严格,这使太网的TCP/IP技术,就会大大的提高数据的传输效得企业管理者、工程师需要获取更多来自现场的信率,从而提高工业控制要求的实时性。以太网息,需要实现从现场控制到监控、管理、抉择、商务等(EHTERNET)是目前应用最为广泛的局域
5、网,先进各个层次的信息交换与集成,以提高生产的效率以的技术,低廉的价格,高度的灵活性和可靠性,使其及市场的竞争力。正是由于这种需求推动了现场总在当前的网络中变得颇为流行,现已成为现代计算线技术的诞生。机高速网络的支撑技术,同时,TCP/IP协议还确保了数据的完整性和可靠性,因此控制网络与以太网2现场总线特点络的集成也就变得势在必行。3.1存在问题现场总线的特点主要表现在以下几个方面:现场总线控制网络与以太网络集成主要存在以a.操作人员在控制室就能实现主控系统对现下一些问题:场设备的在线监视、诊断、校验和参数整定,从而提a.
6、现场控制层的总线供电问题。现场总线控高了系统的精度、可监视性和抗干扰能力,节省了硬制可以不需要单独向现场设备铺设专门的电源电件数量与投资。缆,从而减少设备的成本。而以太网是不具备这种b.相对于传统的DCS三层结构而言,现场总条件的。52张玉春等:现场总线集成技术在自动化控制系统中的应用b.现场控制层要求控制协议简单。TCP/IP此这种方式适合配置简单的小系统。协议由于要求数据准确完整的传送,协议规则详细c.现场总线控制网络和以太网采用统一的协而复杂,从而影响实时性。而现场总线是专门针对议标准。这种方式将成为控制网络和以太
7、网络完全工业现场而设计的,它的通信协议简单而有效,从而集成的最终解决方案。由于控制网络和信息网络采提高数据传输的有效性。用了面向不同应用的协议标准,因此二者集成时总c.数据传输过程中抗干扰的问题。由于以太需要某种数据格式的转换机制,这将使系统复杂化,网络是针对办公自动化设计的,因此它在恶劣的工而且也不能确保数据的完整性。如果从底层设备到业环境中是不能很好的进行工作的。而现场总线是远程监控系统,都使用统一的协议标准,不仅确保了有本质安全防爆的要求,它能适应恶劣的工业环境,信息准确、快速、完整的传输,还可以极大地简化系能够抗各种电磁
8、干扰,从而保证数据传输的正确性统设计。及可靠性。3.3系统结构d.数据的传输问题。以太网有着强大的数据采用上述的第二种方案进行网络的集成,即在传输能力,而现场总线系统输送的数据帧均是短帧,现场总线控制网络和以太网之间采用DDE技术。这是工业现场
