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資料簡介
表的傳輸信號與現(xiàn)場總線技術(shù)
在1986年美國Rosemount公司推出HART(HighwayAddressableRemoteTransducer可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速公路)通信協(xié)議,在原兩線制變送器上增加了數(shù)字信號傳輸功能,即在4~20mA的直流模擬信號基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)波形為FSK(FrequencyShiftingKeying)Bell202的數(shù)字通信信號,以后得到多家儀表研制這方面的產(chǎn)品。嚴(yán)格地說,它不是現(xiàn)場總線,但由于它兼容了模擬信號及有利于改造老產(chǎn)品,所以10多年來它還能生存下來,而且有所發(fā)展,如它規(guī)定了設(shè)備描述語言,而且多種DCS、PLC均可與之相連,配套的HARTMuHiplexer多路復(fù)用器之外,還有HARTI/O,使老裝置裝置改造中現(xiàn)有布線系統(tǒng)得到利用,完成工廠資產(chǎn)設(shè)備管理等功能,提高工廠生產(chǎn)效率。
標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
追溯上世紀(jì)80年代IFC、90年代初ISP及ISPF已經(jīng)進(jìn)行了初步聯(lián)合,1994年法國加入成立現(xiàn)場總線基金會(FF)比HART通信協(xié)議公布稍后,電工委員會IEC于1988年IEC/TC65/SC65C/WG6工作組正式開始現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化工作,于2000年1月正式通過IEC61158測量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn),有10種類型,為了便于標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,又制訂了IEC61784作為解釋和補(bǔ)充,IEC61784為工業(yè)控制系統(tǒng)的連續(xù)和斷續(xù)制造用現(xiàn)場總線行規(guī)設(shè)置,涉及7個(gè)協(xié)議簇,即FF、ControlNet、Profibus、P-Net、SwiftNet、WorldFIP、Interbus。
另外,IEC/TC17/SC17B分管低壓電器的分委員會制訂了IEC62026有關(guān)的現(xiàn)場總線AS-I、DeviceNet、SDS及Seriplex4種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn);IEC/TC22分管電力電子的分委員會將CAN總線列為標(biāo)準(zhǔn),而且ISO(標(biāo)準(zhǔn)組織)通過為標(biāo)準(zhǔn):CANISO11898(1Mbit/s)與CANISO11519(125Kbit/s)。以上通常稱有7+4+1=12種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。也有很多人把部分應(yīng)用較少或原理與其它總線相賓的總線略去而稱有8種現(xiàn)場總線。
在未成為標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線中,應(yīng)用很廣,性能很好的有Lonworks,它為ANSI美國國家標(biāo)準(zhǔn)及智能建筑等5個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn);Modbus總線應(yīng)用的歷史較長,現(xiàn)在也在發(fā)展與以太網(wǎng)相結(jié)合等技術(shù);另外就是CC-Link,它由日本三菱公司推出,應(yīng)用面也很廣。
關(guān)于多標(biāo)準(zhǔn)問題
在IEC制訂現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),各國或跨國大公司也在積極開發(fā)現(xiàn)場總線,一些國家或行業(yè)的特殊性,IEC原設(shè)想的現(xiàn)場總線基金會雖然代表了100多個(gè)國家,其開發(fā)的基金會現(xiàn)場總線并不能滿足各行業(yè)的要求,而且要滿足過程工業(yè)的要求,也還有一個(gè)的過程,所以只好將其低速標(biāo)準(zhǔn)FF的H1部分與其它各種功能相近的Profibus-PA、Profibus-DP等并列為標(biāo)準(zhǔn)。另外原因就是數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展很快,加之FCS概念雖已形成,但與DCS、PLC等系統(tǒng)還得“和平共處”一無相當(dāng)長時(shí)期;又與80年代剛制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)期相比,F(xiàn)F高速標(biāo)準(zhǔn)與以太網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))技術(shù)相兼容是大勢所趨,所以出現(xiàn)了FF的HSE及Profinet等標(biāo)準(zhǔn),這些都是順應(yīng)潮流的選擇。應(yīng)該說多標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生,這是反映了數(shù)字通信技術(shù)的現(xiàn)實(shí),不是以人們的意志而轉(zhuǎn)移的。既然是多標(biāo)準(zhǔn),以后還會有所增加,我國如有新的現(xiàn)場總線出現(xiàn),也可以爭取成為標(biāo)準(zhǔn)。
如事先制訂出統(tǒng)一的開放的、可互操作的一個(gè)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn),制訂出來以后,多數(shù)廠家都放棄原來的現(xiàn)場總線,當(dāng)然很理想,zui大受益者為zui終用戶,但是我們要面對現(xiàn)實(shí),在承認(rèn)現(xiàn)狀、積極應(yīng)用現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),用戶和制造廠都對開放性和可互操作性的理想鍥而不舍,我想這一天終究會到來。
現(xiàn)場總線的比較
多現(xiàn)場總線是制造商、集成商和zui終用戶以來不便選用困難,但是通過比較,結(jié)合自身特點(diǎn),是能選出一種或兩種現(xiàn)場總線,并發(fā)揮現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)勢,以來經(jīng)濟(jì)效益,而且可以自下而上防止出現(xiàn)信息孤島。
主要現(xiàn)場總線比較如表1所示。表中除主要性能特點(diǎn)以外,與選型有關(guān)的還有:主從方式、無主方式或點(diǎn)對點(diǎn)方式;傳送過程數(shù)據(jù)和住處組態(tài)住處運(yùn)行狀態(tài)等報(bào)文長短;通信實(shí)時(shí)性;通信準(zhǔn)確性和通信安全性等。高速或上層的現(xiàn)場總線在表中所列的FFHSE、Profinet、ControlNet中的Ethernet/IP均使用了工業(yè)以太網(wǎng);其它的現(xiàn)場總線現(xiàn)在也在致力于和以太網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))相連;加之工業(yè)以太網(wǎng)也在從事“e網(wǎng)到底”的努力,即在發(fā)展直接與以太網(wǎng)相連的I/O模塊;又IEC正與IAONA(工業(yè)自動(dòng)化開放網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會)制訂包含工業(yè)以太網(wǎng)行規(guī)的“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)安裝導(dǎo)則”,所以我們要重視工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展。
結(jié)束語
▲我國在HART、FFH1、Profibus的研發(fā)方面投入了很大力量,也出現(xiàn)了一些產(chǎn)品,推廣工作正在加強(qiáng)。在過程控制領(lǐng)域中,應(yīng)在化的背景下,盡快應(yīng)用到實(shí)際工作中,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
▲我國在CAN、Lonworks的開發(fā)研制和應(yīng)用方面zui為活躍,而且在很多行業(yè)取得了一定實(shí)效,所以應(yīng)該繼續(xù)努力。
▲傳感器市場日新月異,美國約有17000多種傳感器,我國也有6000多種;世界非軍用傳感器市場1998年為325億美元,平均年增長率為9%,預(yù)計(jì)2008年將增加到506億美元,我國傳感器市場2003年銷售額為186億元,同比增長32.9%。流程工業(yè)用差壓變送器出現(xiàn)了EJX型等多變量變送器,采用FF現(xiàn)場總線技術(shù),能把質(zhì)量流量、介質(zhì)壓力及導(dǎo)管堵塞診斷、蒸汽體熱診斷和孔板磨損情況等多種信號和信息經(jīng)一根雙絞線傳送到*控制室,對設(shè)備維護(hù)、保證生產(chǎn)正常操作和裝置安全都有很大作用,從而促進(jìn)了自動(dòng)化系統(tǒng)管控一體化的變革。具體工程實(shí)例有廣東惠州的中海殼牌南海項(xiàng)目及上海賽科乙烯項(xiàng)目,全面采用基金會現(xiàn)場總線技術(shù),分別由橫河和艾默生—羅斯蒙特承包。其中橫河總承包的廣東項(xiàng)目為80萬噸/年的乙烯、24萬噸/年的乙二醇、56萬噸/年的單體苯乙烯以及氧化丙烯(SMPO)等,預(yù)計(jì)2005年12月正式投產(chǎn),這為上規(guī)模zui大、技術(shù)的工程之一,將對現(xiàn)場總線技術(shù)用于流程工業(yè)起到示范作用。
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