現(xian)場(chang)儀(yi)表(biao)與(yu)控(kong)製(zhi)室(shi)儀(yi)表(biao)之(zhi)間(jian)的(de)數(shu)字(zi)通(tong)信(xin)統(tong)稱(cheng)為(wei)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)。實(shi)際(ji)因(yin)為(wei)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)不(bu)同(tong),數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)的(de)通(tong)信(xin)寬(kuan)度(du)不(bu)同(tong),而(er)分(fen)為(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi)總(zong)線(xian)、設備總線和現場總線幾種(統稱為現場總線);又於過渡期有HART協議的準數字化通信;另外,就是國際標準和行業標準的複雜性和數字通信技術發展速度太快造成的係統架構扁平化等等原因,使現在現場總線技術處於“春秋戰國”時期,所以有必要讓流程工業及加工業決策者,對這個問題理出一個思路來,促進現場總線技術的普及。 20世紀70年代大約在電動單元組合式儀表研發時期,出現了4~20mDC的國際統一信號(對應電壓信號為1~5VDC),相應兩線製技術也得到普及。兩線製是指一個現場變送器由兩根導線與控製室對應端子相連,在其上完成供電(24VDC)及電流信號傳輸。當然,四線製技術也還可以使用(四線製指現場變送器接兩根電源線和兩根信號線)。 在1986年美國Rosemount公司推出HART(HighwayAddressableRemoteTransducer可尋址遠程傳感器高速公路)通信協議,在原兩線製變送器上增加了數字信號傳輸功能,即在4~20mA的直流模擬信號基礎上疊加了一個波形為FSK(FrequencyShiftingKeying)Bell202的(de)數(shu)字(zi)通(tong)信(xin)信(xin)號(hao),以(yi)後(hou)得(de)到(dao)多(duo)家(jia)儀(yi)表(biao)研(yan)製(zhi)這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)產(chan)品(pin)。嚴(yan)格(ge)地(di)說(shuo),它(ta)不(bu)是(shi)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian),但(dan)由(you)於(yu)它(ta)兼(jian)容(rong)了(le)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)及(ji)有(you)利(li)於(yu)改(gai)造(zao)老(lao)產(chan)品(pin),所(suo)以(yi)10多年來它還能生存下來,而且有所發展,如它規定了設備描述語言,而且多種DCS、PLC均可與之相連,配套的HARTMuHiplexer多路複用器之外,還有HARTI/O,使老裝置裝置改造中現有布線係統得到利用,完成工廠資產設備管理等功能,提高工廠生產效率。 國際標準和行業標準 追溯上世紀80年代IFC、90年代初ISP及ISPF已經進行了初步聯合,1994年法國加入成立現場總線基金會(FF)比HART通信協議公布稍後,國際電工委員會IEC於1988年IEC/TC65/SC65C/WG6工作組正式開始現場總線標準化工作,於2000年1月正式通過IEC61158測量和控製數字數據通信工業控製係統用現場總線標準,有10種類型,為了便於標準的應用,又製訂了IEC61784作為解釋和補充,IEC61784為工業控製係統的連續和斷續製造用現場總線行規設置,涉及7個協議簇,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製訂了IEC62026有關的現場總線AS-I、DeviceNet、SDS及Seriplex4種現場總線標準;IEC/TC22分管電力電子的分委員會將CAN總線列為國際標準,而且ISO(國際標準組織)通過為標準:CANISO11898(1Mbit/s)與CANISO11519(125Kbit/s)。以上通常稱有7+4+1=12種現場總線國際標準。也有很多人把部分應用較少或原理與其它總線相賓的總線略去而稱有8種現場總線。 在未成為國際標準的現場總線中,應用很廣,性能很好的有Lonworks,它為ANSI美國國家標準及智能建築等5個行業的標準;Modbus總線應用的曆史較長,現在也在發展與以太網相結合等技術;另外就是CC-Link,它由日本三菱公司推出,應用麵也很廣。 關於多標準問題 在IEC製訂現場總線標準的同時,各國或跨國大公司也在積極開發現場總線,一些國家或行業的特殊性,IEC原設想的現場總線基金會雖然代表了100多duo個ge國guo家jia,其qi開kai發fa的de基ji金jin會hui現xian場chang總zong線xian並bing不bu能neng滿man足zu各ge行xing業ye的de要yao求qiu,而er且qie要yao滿man足zu過guo程cheng工gong業ye的de要yao求qiu,也ye還hai有you一yi個ge完wan美mei的de過guo程cheng,所suo以yi隻zhi好hao將jiang其qi低di速su標biao準zhunFF的H1部分與其它各種功能相近的Profibus-PA、Profibus-DP等並列為標準。另外原因就是數字通信技術發展很快,加之FCS概念雖已形成,但與DCS、PLC等係統還得“和平共處”一無相當長時期;又與80年代剛製定標準時期相比,FF高速標準與以太網(互聯網)技術相兼容是大勢所趨,所以出現了FF的HSE及Profinet等deng標biao準zhun,這zhe些xie都dou是shi順shun應ying潮chao流liu的de選xuan擇ze。應ying該gai說shuo多duo標biao準zhun的de產chan生sheng,這zhe是shi反fan映ying了le數shu字zi通tong信xin技ji術shu的de現xian實shi,不bu是shi以yi人ren們men的de意yi誌zhi而er轉zhuan移yi的de。既ji然ran是shi多duo標biao準zhun,以yi後hou還hai會hui有you所suo增zeng加jia,我wo國guo如ru有you新xin的de現xian場chang總zong線xian出chu現xian,也ye可ke以yi爭zheng取qu成cheng為wei國guo際ji標biao準zhun。 如事先製訂出統一的開放的、可ke互hu操cao作zuo的de一yi個ge現xian場chang總zong線xian標biao準zhun,製zhi訂ding出chu來lai以yi後hou,多duo數shu廠chang家jia都dou放fang棄qi原yuan來lai的de現xian場chang總zong線xian,當dang然ran很hen理li想xiang,最zui大da受shou益yi者zhe為wei最zui終zhong用yong戶hu,但dan是shi我wo們men要yao麵mian對dui現xian實shi,在zai承cheng認ren現xian狀zhuang、積極應用現標準的同時,用戶和製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。 現場總線的比較 多現場總線是製造商、集ji成cheng商shang和he最zui終zhong用yong戶hu以yi來lai不bu便bian選xuan用yong困kun難nan,但dan是shi通tong過guo比bi較jiao,結jie合he自zi身shen特te點dian,是shi能neng選xuan出chu一yi種zhong或huo兩liang種zhong現xian場chang總zong線xian,並bing發fa揮hui現xian場chang總zong線xian技ji術shu的de優you勢shi,以yi來lai經jing濟ji效xiao益yi,而er且qie可ke以yi自zi下xia而er上shang防fang止zhi出chu現xian信xin息xi孤gu島dao。 主要現場總線比較如表1所示。表中除主要性能特點以外,與選型有關的還有:主從方式、無主方式或點對點方式;傳送過程數據和住處組態住處運行狀態等報文長短;通信實時性;通信準確性和通信安全性等。高速或上層的現場總線在表中所列的FFHSE、Profinet、ControlNet中的Ethernet/IP均使用了工業以太網;其它的現場總線現在也在致力於和以太網(互聯網)相連;加之工業以太網也在從事“e網到底”的努力,即在發展直接與以太網相連的I/O模塊;又IEC正與IAONA(工業自動化開放網絡聯合會)製訂包含工業以太網行規的“工業網絡化係統安裝導則”,所以我們要重視工業以太網的發展。 結束語 ▲我國在HART、FFH1、Profibusdeyanfafangmiantourulehendaliliang,yechuxianleyixiechanpin,tuiguanggongzuozhengzaijiaqiang。zaiguochengkongzhilingyuzhong,yingzaiquanqiuhuadebeijingxia,jinkuaiyingyongdaoshijigongzuozhong,chanshengjingjixiaoyi。 ▲我國在CAN、Lonworks的開發研製和應用方麵最為活躍,而且在很多行業取得了一定實效,所以應該繼續努力。 ▲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%,預計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%。流程工業用差壓變送器出現了EJX型等多變量變送器,采用FF現場總線技術,能把質量流量、介質壓力及導管堵塞診斷、蒸汽體熱診斷和孔板磨損情況等多種信號和信息經一根雙絞線傳送到中央控製室,對設備維護、保(bao)證(zheng)生(sheng)產(chan)正(zheng)常(chang)操(cao)作(zuo)和(he)裝(zhuang)置(zhi)安(an)全(quan)都(dou)有(you)很(hen)大(da)作(zuo)用(yong),從(cong)而(er)促(cu)進(jin)了(le)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)管(guan)控(kong)一(yi)體(ti)化(hua)的(de)變(bian)革(ge)。具(ju)體(ti)工(gong)程(cheng)實(shi)例(li)有(you)廣(guang)東(dong)惠(hui)州(zhou)的(de)中(zhong)海(hai)殼(ke)牌(pai)南(nan)海(hai)項(xiang)目(mu)及(ji)上(shang)海(hai)賽(sai)科(ke)乙(yi)烯(xi)項(xiang)目(mu),全(quan)麵(mian)采(cai)用(yong)基(ji)金(jin)會(hui)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)技(ji)術(shu),分(fen)別(bie)由(you)橫(heng)河(he)和(he)艾(ai)默(mo)生(sheng)―羅斯蒙特承包。其中橫河總承包的廣東項目為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,預計2005年12月正式投產,這為國際上規模最大、技術最先進的工程之一,將對現場總線技術用於流程工業起到示範作用。