现场总线国内外研究现状

1、现场总线国内外研究现状信息技术的飞速发展，引起了现场总线技术的产生，现场总线技术的发展同 时又推动了控制系统的向前发展。现场总线是应用在生产现场、在控制设备之间实现双向串行多节点通信的数 字通信系统。它是在80年代后期发展起来的一种先进的现场工业控制技术，它 综合了数字通伯技术.计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种 技术手段，从根本上突破了传统的点对点式的横拟信号或数字模拟信号控制的局 限性，构成一种全分散、全数字化、智能、双向.互连、多变斌、多节点的通信 与控制系统。现场总线的基础是智能现场设無，分散在各个工业现场的智能设备 通过现场总线连为一体.并与控制室中的监控设备一起共同

2、构成fcsofcs通过遵循一定的国际标准，可以将不同厂商的现场总线产品集成在同一 套fcs中，具有互换性和互操作性.fcs把传统dcs的控制功能进一步下放到 现场智能设备，山现场钓能设备完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出 等功能。现场智能设备的数据，通过现场总线传到控制室的监控设备上.控制室 的监控设备用來监视各个现场设縮的运行状态，保存各现场智能设备上传的数搏, 同时完成一定的控制功能。因此fcs更好地体现了"估息集中，控制分散欄的概念。 而且fcs连线简单.将大大降低安装和连线的费用，现场装直的餌能化将增强现 场设备的功能，减少一半甚至一半以上的i/o设备，并提供更多的信

3、息流动。由于 结构上的改变，fcs比dcs节约硬件设备。同时减少大量电缆，使施工.调试大 大简化总之，现场总线是商可靠性、低成木、组态简单、可互换、可互操作性.分 散控制、运行方便、数据库一致的开放式系统。fcs足控制体系结构的一场革命, 它将影响今后几十年内自动控制技术的发展，将成为自动控制系统的主流。h前国际上流行的现场总线冇ff、lonworks、can、profibus等，而从现场 总线的应用状况來看，真正用于实际的测量控制系统却并不多，在国内更是如此 这除了新技术的推广有一个过程外，各种现场总线设备的投资、系统维护、元器 件的來源及价格等问题，都限制了现场总线在工业生产中的实际应用。

4、而can总 线在这些方面却占有较大的优势.can器件在国内较易买到且价格同其它现场总 线器件相比要低得多同时，一般较高档的单片机开发装誉都支持具有can功能 的单片机.随着控制、计算机、通信.网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅 速覆盖从工厂的现场设条层到控制.管理的各个层次.覆盖从工段、车间、工厂. 企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革, 逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统，现场总线（fieldbus）就 是顺应这一形势发展起来的新技术。现场总线技术的产生，也推动了工业仪表和 控制系统向数字化，智能化利网络化发展。自20世纪80年代至今.

5、现场总线及控制系统的成功应用给企业及生产厂商 所带來的巨大经济利益，对现场总线技术及智能仪表的发展产生了巨大的促进作 用，开发现场总线技术及控制系统己成为在工业控制领域内国际、国内争先研制 和开发的热点。采用现场总线的控制系统有些什么优点，为什么会激发生产厂商 如此巨大的热情？与传统dcs系统相比较：现场总线采用一对n结构：一对传输线、n台智 能仪表、双向传输多个信号。这种结构接线简爪.工程周期短.维护容易。如果 增加现场设备或现场仪农，只需并行挂接到电缆上，无需架设新的电缆.现场 仪表多为智能仪表，具冇“可控性”。操作员可通过操作站及时了解现场设备工况, 及早进行故障诊断与预测，从而节省维护

6、开銷。用户具有高度系统集成自主权. 不会因选择某一品牌而被"框死”，从而打破了传统dcs系统所形成的，自动化信息 孤”。正是现场总线如此的优势，极大的激发了生产厂商和用户企业.而我国由于现场总线的应用起步较晚，技术相对落后，其具有示范效应的样 板工程的推广应用还不是很多因而很多企业对fcs的应用给企业帶来的巨大效 益体会不深；而dcs自80年代开始进入我国，其技术已相当成熟，目前国内企 业对dcs都很习愤，对dcs应用中运行的较好可靠性能有了探刻的认识：加之 fcs以智能仪表为基础，其价格普遍离于模拟仪表。因此，对小型化、地理分布 集中的过程控制系统来说，初次投资费用高，从性价比出发

7、，要企业完全放弃现 有系统,有相当难度。通过对中小企业的除入调研发现，他们对fcs的巨大优越 性普遍看好.但对它的一次投入价格望而却步卜刈。希望使用新技术改善企业的经 营管理，同时降低智能仪表的价位，成为企业用户共同关注的话题。因此，开发 低价位的智能仪表，提廊系统的性价比，是fcs在我国推广应用的前提2在本课题开始前，就重庆白來水公司的电子产品老化测试系统进行实地考察、 调研。该老化系统采用小型dcs系统，通过实时监测产品中主要元件或单元模块 工作温度及输岀参数，可诊断产品在老化过程中是否出现故障，发现产品可靠性 上的瑕疵.并将产品返回到维修工序中，以提高产品的质最和可靠性。由于该系统需对参

8、数进行批量化测试、对实时性、快速性及可靠性要求很高，以确保产品 的质量。而采用的dcs系统，其下挂接多为plc、模拟仪表，且采用一对结构, 其布线复杂、运行维护费用高；同时由于现场仪表缺乏智能性，使操作员对现场 仪表的故障检测不能准确及时。为此，提出利用现场总线技术改造现有系统，以 降低运行费用，实现故障检测的及时预报。另外，还对重庆自动化仪表研究所、审庆英特莱科技有限公司生产的现场总 线智能仪表、总线控制系统进行了深入调研；对了各种现场总线仪表及系统的符 点、应用领域有了充分的了解，建立了总线仪表及系统的雏形；通过对各种现场 总线的性能待点、购货渠道、价格等比较，并结合行业的应用需求，从性价

9、比出 发.提出了利用can总线构成全分布式的温度测控系统，实现产品的高溫老化测 试，并针对此分布式系统提出相应的智能温度节点开发设计。近年來温度检测系统已经开始应用于工厂、电力、楼宇、冶金、粮仓等行业，但 是还不完善。本课题设计的温度检测系统是以工业现场中对地址分布广、检测点数多 的温度采集为应用模型的计貝机皆理信息系统，设计本系统的主要目的是与现场节点 配合使用。针对粮仓、老化测试等工业现场，需检测温度、湿度等模拟址参数及其它 开关虽参数，且节点数随工作环境、工作区域的不同而有所增减。同时，还考虑到了 业务操作人员专业索质不高的等因素。因此，在系统设计时，上位机除负责系统的总 体调度，向网络节点发送命令，接收节点数据，并对节点信息加以分析、存储、显示