现场总线技术论文

1、总线技术论文1 .引言1.1计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地 渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的 发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外 大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场 总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整 体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和 发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有 协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特 点

2、。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。 较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、 AS - INTERFACE 总线等。现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多 站的通信系统，主要用于工厂低层设备（传感器及传动装置等）的数据通信。现场 总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已 经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2现场总线结构模型现场总

3、线的模型结构在低层（1、2层）是基本相同的，在上层各现场总线 之间的功能有所不同。IEC定义为3层，即采用ISO （国际标准化组织）的OSI所规定的7层中的 3层，分别为物理层、链路层、应用层。ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理 层、链路层、应用层和用户层。1.3现场总线主要特点1）系统可靠性高；2）实现开放式互连网络；3）安装与接线费用低；4）调节性能提高；5）系统组态简单。1.4现场总线是一场技术革命现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身 的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电 工行业这样一个

4、比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现 场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的 积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从 系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最 优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的 理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指 在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它 的推广更加容易。现场总线在煤化工控制领域中的应用我国煤炭资源十分丰富，石油资源相对短缺，大力发展煤化工产业，

5、是我国 技术经济发展过程中必须采取的一项措施。在我国，中、小氮肥造气工艺多数采用固定床间歇式造气炉，五步循环的制 气控制直接影响煤气的产量、质量及原料的消耗，长期一直受到业内的高度重视。气化层温度将随着空气的加入而升高，随着蒸气的加入而降低，呈现一定规 律变化，该生产过程被称为一个工作循环。CAN现场总线技术应用于造气炉控制系统，从根本上实现结构分散、信息集 中、管控一体化的全新分布式控制模式；基于CAN现场总线的造气炉智能控制系统的产业化发展，将为造气炉的高 水平自动化提供强有力的技术支持。现场总线在锅炉控制系统中的应用我国的锅炉产业发展迅猛，但运行热效率低，浪费能源，污染环境，自动化改 造

6、的任务十分紧迫；我国工业锅炉控制系统发展大致经过五个阶段：1）手工控制阶段；2）专用仪表控制阶段；3）电动单元组合控制阶段；4）计算机控制阶段（分布式控制系统DCS）；5）现场总线控制阶段。经典的PID控制往往不易达到最佳的控制状态采用更先进的控制策略势在 必行。3.1工艺流程简介燃料和空气按一定比例进入锅炉内燃烧，生成热量传给蒸发系统产生饱和蒸 汽，经过过热器使饱和蒸汽成为有一定温度和压力的过热蒸汽，并且汇集到过热 联箱，经主气阀供负荷设备使用；燃烧过程中产生的烟气除了将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，通过省煤器预热锅 炉的给水，通过烟道引导，经过除尘器和引风机处理，达到国家排放标准，最后 通过烟囱

7、进入大气。3.2控制系统的技术特点由各子系统的计算机进行自动控制，降低了产品成本；系统稳定、可靠、精度高、维护成本低、系统互换性；采用现场总线技术，实现多级分层控制、集中管理、信息共享；主、辅工作站集中在中央控制室，便于设备和人员的集中管理。现场总线在配电自动化中的应用4.1国内外配电自动化的发展现状配电是电力系统发电、输电和配电中直接面向电力用户的重要环节。八十年 代末，配电自动化在美国等工业发达国家逐步发展起来。配电自动化的内容大致 分为四个方面：1）馈线自动化;2）用户自动化;3）变电站自动化;4）配电管理自 动化。城市配电自动化是国家最近几年重要的投资方向，配网自动化为电网的运行 监测

8、、快速故障定位、故障隔离等提供了有力的保障措施。电力配电系统环境特 殊，需要一种可靠性高、实时性强、容易操作的测控网，并能把上层的管理网和 前端的测控网连接起来。主要用于低层设备通信的现场总线完全可以适用于这种 要求。这对利用现有设备，进一步提高配电网的自动化水平，提高供电可靠性， 增加电网经济效益，都具有十分重要的意义。4.2系统主要特点1）友好的人机界面；2）强大的网络通信；3）可靠的安全管理；4）实时的故障报警和事件处理；5）完善的数据报表；6）系统内相关资源的数据采集、监控和共享；7）为各级电力系统的管理者提供的决策帮助；8）系统可靠性、稳定性和可视化的明显提高；9）对各个智能子系统的

9、远程监控。5现场总线在智能交通领域中的应用为了大幅度提高公路交通的通行能力和安全度，采用智能交通（ITS ）新技术改 变现有公路交通技术面貌，是国际公路交通科学的发展方向。智能交通涉及交通、 电子、计算机、信息科学以及自动控制、通信、检测技术等诸多领域。据统计，ITS技术的应用可以减少10%的废气排量，20%的交通延时，30% 的停车次数。美国Los Angeles地区和Texas州在ITS技术方面投资的效益成本 比率分别是16:1和22:1。我国的交通特点是：1）机动车与非机动车混行；2）自行车数量大；3）机动 车数量增长快；4）国产机动车速度、网络容纳能力和交通宣传力度都非常有限。 发展I

10、TS要适合我国的交通特点，结合我国的国情，研究中国的智能交通系统。6.结束语现场总线属于尚在发展之中的技术，我国在这一技术领域还刚刚起步。总体 说来，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进。既然是总线，就 要向着趋于开放统一的方向发展，成为大家都遵守的标准规范，但由于这一技 术所涉及的应用领域十分广泛，一个现场总线体系下可能不止容纳单一的标准。 有理由认为，在从现在起的未来十年内，可能出现几大总线标准共存，甚至在一 个现场总线系统内，几种总线标准的设备通过路由网关互连实现信息共享的局 面。现场总线作为自动化领域的一次革命，它的意义和产生的效益是非常巨大的。 积极开展各种现场总线技术的研究和应用，特别是加强对于一些已有成功经验的 现场总线在智能化控制系统中的开发与应用，对于开电气设备制造厂家来说可以 避免很多弯路和资源浪费，是适合我国国情的一个实用的发展途径。智能化控制系