现场总线与工厂底层自动化及信息集成技术

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1、现场总线与工厂底层自动化及信息集成技术作者：唐济扬单位：北京鼎实创新科技有限公司摘要：本文从工厂底层自动化及信息集成技术角度，论述了现场总线技术的概念及特点，分析了基于现场总线技术的自动化系统结构的变化，产品市场格局的改变。作者认为我国自动化产品制造业面临一次新的机遇。1．现场总线技术1.1现场总线技术概念根据国际电工委员会IEC1158定义，现场总线（Fieldbus）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、多点通信的数据总线"。或者说，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连

2、接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。其中，"生产过程"应包括断续生产过程和连续生产过程两类。现场设备/仪表指位于现场层的传感器、驱动器、执行机构等设备。因此，现场总线是面向工厂底层自动化及信息集成的数字化网络技术。基于这项技术的自动化系统称为FCS（FieldbusControlSystem）。1.2现场总线技术的主要特点1.2.1数字化通信取代4-20mA模拟信号：传统技术，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。应

3、用现场总线技术可用一条通信电缆将控制器与现场设备（智能化、带有通信接口）连接，使用数字化通信完成底层设备通信及控制要求。1.2.2现场设备智能化：应用现场总线技术，要求现场设备（传感器、驱动器、执行机构等设备）是带有串行通信接口的智能化（可编程或可参数化）设备。因此，现场总线技术以计算机大规模集成电路的发展为基础。1.2.3集现场设备的远程控制、参数化及故障诊断为一体：现场总线采用计算机数字化通信技术连接智能化现场设备，因此，控制器可从现场设备获取大量丰富信息，可实现设备状态、故障、参数信息传送，可完成设备远程控制、参数化及故障诊断工作。1.2.4现场总线是计算机网络

4、通信向现场级的延伸：传统的现场层设备与控制器之间的通信采用一对一连线的方式，传输4-20mA/24VDC信号。这种通信技术信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。现场总线技术采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。1.2.5现场总线技术是实现工厂底层信息集成的关键技术：要成功的实施CIMS，各层次的信息集成及它的支撑技术-计算机网络问题就必须得到很好的解决。现场总线是工厂计算机网络到现场

5、级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。1.3现场总线技术发展及标准1.3.1国内外现场总线技术、产品发展迅速国际上现场总线技术及产品、系统发展迅速。以现场总线PROFIBUS为例，目前支持PROFIBUS标准的产品超过1500多种，分别来自国际上250多个生产厂家。在世界范围内已安装运行的PROFIBUS设备已超过200万台，年增长率25%。由CONSULTIC提供的现场总线系统FBS（FBS：由十个以上设备组成的现场总线系统）市场调查表明（在欧洲市场，1996年）：已安装的FBS为427500套，新增FBS数量为146400。现场总线系统占整个自动化

6、系统市场份额平均为25%。目前国际著名自动化、仪表、电器制造商均有现场总线产品及系统，如罗克威尔、西门子、施耐得、罗斯蒙特、霍尼威尔、横河等。1.3.2现场总线没有形成统一的国际标准现场总线技术得以实现的一个关键问题，是要在自动化行业中形成一个制造商们共同遵守的现场总线通信协议技术标准。国际上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，并积极支持国际标准组织制定现场总线国际标准。能否使自己总线技术标准在未来国际标准中占有较大比例成份，关系到该公司相关产品前途、用户的信任及企

7、业的名誉。而历史经验证明：国际标准都是采用一个或几个市场上最成功的技术为基础。因此，各大国际公司在制定现场总线国际标准中的竟争，体现了各公司在技术领先地位上的竞争，而其最终还是要归结到市场实力的竞争。据说目前国际上现有各种总线及总线标准不下二百多种。具有一定影响和已占有一定市场份额的总线有如下几种：PROFIBUS现场总线：1996年3月15日批准为欧洲标准，即DIN50170V.2。PROFIBUS产品在世界市场上已被普遍接受，市场份额占欧洲首位，年增长率25%。目前支持PROFIBUS标准的产品超过1500多种，分别来自国际上250多个生产厂家。