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1、现场总线技术的现状与展望6机电一体化Meehatronies2004年第2期现场总线技术的现状与展望TheCurrentDevelopingandApplicationProspectsofFieldbusTechnology彭道刚杨平杨艳华(上海电力学院信息与控制技术系,上海200090)摘要:该文阐述了现场总线的技术特点及发展现状,对当前典型的几种现场总线做了较详细的介绍和性能对比,同时探讨了今后现场总线在工业控制领域中的应用展望.关键词:现场总线过程控制自动化仪表Abstract:Thispape
2、rillustratedthecharacteristicsandcurrentdevelopingoffieldbustechnology.Thenintro—ducedandcomparedseveralcurrenttypicalfieldbusindetail,atthesalnetimediscussedtheapphcationprospectsofthefieldbustechnologyinindustrycontrolfield.Keywords:fieldbusprocesscont
3、rolautomationinstrument0引言4C技术,即控制(contro1),计算机(comput—er),通信(communication),CRT显示技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,逐步形成了网络集成自动化系统.现场总线(fieldbus)就是顺应这一需求而发展起来的新技术.这一技术是当今自动化技术发展的热点之一,是开创21世纪自动化技术新纪元的发展主题.1现场总线的技术特点1.1现场总线技术简介现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的协议
4、,是新一代智能仪表的通信标准.根据国际电工委员会(IEC)的标准和现场总线基金会(FF)的定义:"现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式,双向传输,多分支结构的通信网络."由于现场总线适应了工业控制系统向分散化,网络化和智能化的发展趋势,它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点,受到了全世界的普遍关注.现场总线的出现,导致了目前生产的自动化仪表,分散控制系统(DCS),可编程控制器(PLC)在产品的体系结构,功能结构方面的较大变革,而自动化设备的制造厂家也被迫面临产品更新换代的又一次挑战.1.2
5、现场总线的技术特点现场总线在技术上主要具有以下特点:(1)系统开放性好开放是指对相关标准的一致性,公开性,强调对标准的共识与遵从.一个开放系统,是指它可以与世界上任何地方遵从相同标准的其他设备或系统连接.通信协议一致公开,各个不同厂家的作者简介:彭道刚1977年生,硕士,助教,主要研究方向为计算机测控技术,智能控制,故障诊断等.杨平1954年生,教授,系主任,主要研究方向为计算机检测技术,故障诊断,智能分析与决策等.杨艳华1981年生,助工,主要研究方向为计算机测控技术.现场总线技术的现状与展望7设备之
6、间可实现信息交换.现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统.用户可按照自己的需要和考虑,把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统,通过现场总线构筑自动化领域的开放互连系统.(2)具有互可操作性与互用性互可操作性是指实现互连设备间,系统间的信息传送与沟通;而互用性则意味着不同生产厂家性能类似的设备可实现相互替换.(3)使现场设备具有智能化与功能自治性所谓智能化与功能自治性就是将传感测量,补偿计算,工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成,仅靠监控设备即可完成自动控制的基本功能,并可随时
7、诊断设备的运行状态.(4)系统结构的高度分散性现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构,这从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系,简化了系统结构,提高了可靠性.(5)对现场环境的强适应性作为工厂网络底层的现场总线,是专门为现场环境而设计的,可支持双绞线,同轴电缆,光缆,射频,红外线,电力线等,具有较强的抗干扰能力.能采用两线制实现供电与通信,并可满足本质安全防爆要求等.(6)系统成本低,性能高采用现场总线技术后.由于现场底层设备的智能化以及改变了过去点对点的连接方式,使自动化
8、系统的性能价格比大幅度提高.这不仅使系统的硬件,软件成本和辅助成本大大降低,也使得系统的性能得到很大提高.1.3现场总线的数据操作方式和网络拓扑结构现场总线有3种数据操作模式:(1)对等(peertopeer);(2)主从(client/server,简称C/S);(3)网络计算结构(networkcomputingarchitecture,简称NCA).20世纪80年代C/S方式是其主要发展阶段,20世纪90年代出现了NCA方式.现场总线
