现场总线与DCS系统网络的集成应用.doc

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1、现场总线与DCS系统网络的集成应用【摘　要】现场总线是一种全数字化，双向的，多节点的通信连接，现在工业控制中大量智能型仪表、设备的投入使用，为现场总线的应用创造了条件。在DCS广泛应用的今天，现场总线与传统DCS系统的协同工作，将能够提供更加灵活的组态，减少施工维护费用，取得更加广泛的，高于实用价值的应用。【关键词】DCS系统现场总线FCS系统智能仪表协调应用前景1　分散控制系统的发展从50年代末期，计算机开始应用于工业过程控制领域，数字式控制技术取得了长足的发展，此后，微处理机技术和数字通讯技术的飞速发展，促使了1

2、975年分散控制系统的诞生。三十年来，分散控制系统在工业生产过程中迅速普及，目前广泛应用于电力、石化、冶金等行业，分散控制系统的应用大幅度地提高了生产过程的安全性、经济性、稳定性和可靠性。2　分散控制系统的结构分散控制系统是纵向分层、横向分散的大型综合控制系统，典型的分散控制系统纵向一般分为四层，自下而上分别是现场级、控制级、监控级和管理级，对应这四层结构分别对应着四种计算机网络，即现场网络Fnet(FieldNetwork)、控制网络Cnet(ControlNetwork)、监控网络Snet(Supervision

3、Network)和管理网络Mnet(MangermentNetwork)把相应层的设备连接在一起。图1典型分散控制系统的网络结构现场级设备位于生产过程附近，典型的现场设备有温度传感器、压力变送器、电动执行器、流量计等，它们把生产过程的信号转换成4～20mA信号，送往过程控制站，目前分散控制系统中现场级设备一般传送的都是模拟量信号(4～20mA或0～10V等)。控制级主要由数据采集器和过程控制站构成，过程控制站接受现场设备送过来的信号，按照预先设定的控制策略计算出控制量送回到现场执行器来完成对工业过程的控制。一般在电厂

4、中，都把过程控制站和数据采集器集中安装在主控室内的电子设备间中，所以在施工过程中需要耗费大量的控制电缆和人工。监控级主要是提供人机接口的设备，使监控人员可以观察到生产过程运行情况，并且可以根据实时工况随时通过操作键盘来发出控制指令，对生产过程进行干预。管理级主要完成实时监控和性能监控、统计、计划等管理职能。正是由于分散控制系统的分级分散网络结构，所以具有适应性和扩展性好，控制能力强，可靠性高和维护方便等特点。 3　现场总线的发展现场总线是90年代中期发展起来的一种新技术，近几年，随着信息技术、自动控制技术、计算机技术

5、、网络技术的迅速发展而发展，并逐渐成为自动化控制领域中的热点技术之一。我国目前已有近百套系统在使用，大部分应用于石化企业，应用的回路达到70多个，近千个控制点。那么什么是现场总线，不同文章对现场总线的定义有不同的说法。一般来说现场总线是将现场的控制器和智能仪表设备互连的实时控制通讯网络，遵循ISO的OSI开放系统互连协议，双向传输，支持双向多节点，总线式的全数字通讯。现场总线发展迅速，目前已开发出有近40多种现场总线，经常见到的现场总线有CAN总线、Profibus总线、MODBUS总线、HART总线，以现场总线将自

6、动化最底层的控制器和现场智能仪表相联而构成的实时控制系统称为现场总线控制系统(FCS)。图2　典型现场总线的系统结构(1)　CAN(ControlAreaNetwork)是由德国Bosch公司1993年推出，早期是应用于汽车监控系统,介质访问方式为非破坏性位仲裁方式,适用于实时性要求很高的小型网络。鲁能控制工程公司开发的LN2000DCS控制系统中的现场级网络就是使用的CAN总线。2)　Profibus(ProcessFieldBus)德国西门子公司1987年推出,主要应用于PLC产品,Profibus-FMS主要用

7、于主站之间的通讯,Profibus-DP主要用于制造行业中从站之间的通讯,Profibus-AP主要用于过程行业中从站之间的通讯，Profibus目前正在西门子的DCS系统中被广泛应用。(3)　HART(HightwayAddressableRemoteTranducer)美国Rosemount公司1989年推出，它通过在4～20mA电源信号线上叠加不同频率的正弦波而传送数字信号，目前市场上的智能变送器大部分都支持HART通讯协议。(4)　MODBUS是MODICON公司为该公司生产的PLC设计的一种通信协议，MOD

8、BUS有两种传送方式，RTU方式和ASCⅡ方式。(5)　FF(FieldbusFoundation)现场总线基金会是国际公认的唯一不附属于某企业的、非商业化的国际标准化组织，FF协议的前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合Foxboro、ABB、Yokogawa、Siemens等80家公司制定的ISP协议。1、以现场总线构成