现场总线给自动化技术带来的深刻变革

RichardJ.Timoney

理查德.蒂莫尼

President&CEO

主席和总裁

FieldbusFoundation

现场总线基金会FieldbusFoundation现场总线基金会“ChangingthePlayingField”“自动化技术的深刻变革”当前工业展望最终用户寻求开发性的自动化结构以便实现信息集成排除封闭的自动化技术带来的障碍挖掘工厂的潜能最终用户盼望得到真正的规模可变控制方案能够集成现有的设备能够和现有的旧系统共存能够保护以有的投资新技术和旧技术的对比你会买一辆1985技术的新车吗?12MPG,没有安全气囊,化油器,要不断试验看到故障才能解决问题，路边的小维修店……还是买一辆2007技术的新车?

混合动力45MPG,前座和侧面气囊,电喷,助力,GPS,电脑自动检测,4S店专业的维修服务……现场总线基金会的技术是集数据、通讯、工厂资产和事件管理的一体化的自动化结构。它在实现设备和控制系统互操作的同时，将控制功能高度分散到工厂的各个层面。现场总线基金会的技术真正实现了一体化的自动化结构…这是目前最先进和灵活的技术之一.它不只是简单的用数字信号替代现场4-20mA信号.它的技术不为某家供应商所独有，它是基于国际标准的技术。在过程自动化领域，它为用户提供了一个通用的技术平台，利用这个平台，用户可以实现最佳的业务运作和持续不断地提高工厂的效益现场总线Ff带来自动化技术的深刻变革丰富的功能块模型统一的数据格式时间的同步控制的精确性信息的发布和预定模式具有极高的可用性采用国际标准的控制网络可靠的网络管理功能

现场总线基金会的技术涵盖了ARC定义的协作式过程自动化系统的各个关键方面.现场总线Ff带来自动化技术的深刻变革现场总线基金会的技术采用功能块的结构，这使得在现场的控制变成可能。在现场的控制可以提高控制回路的完整性和可靠性。现场总线基金会的网络管理功能和链路活动管理器的技术可以确保网络的连续运行。冗余的技术从上到下都可以实现。现场总线基金会的安全仪表系统(SIS)的概念将给仪表安全系统和特殊控制系统带来革命性的变革。根据NIST(美国国家标准和技术委员会)的统计,由于由于控制系统的失灵和操作人员对控制危机状况的解决不力而对美国经济造成的损失，每年高达200亿美元。现场总线Ff带来自动化技术的深刻变革现场总线基金会已经发布的技术规范H1现场总线(31.25KBIT/S)网络管理

数据链接服务

数据链接协议

现场总线信息规范现场总线访问子层系统管理规范功能块功能块部分1–功能块模型功能块部分2–基本功能块功能块部分3–高级功能块功能块部分4–多输入、输出功能块

功能块部分5–柔性功能块系统结构系统结构高速以太现场网总线(100MBIT/S)以太网形态现场设备访问系统管理冗余网络管理规范设备描述设备功能文档设备描述语言(DDL)工具公共下载工具SIS功能块SIS应用模型SIS现场总线(31.25KBIT/S)SIS协议SIS系统结构SIS系统结构概述安全仪表系统（SIS）要求安全要求规范现场总线安全仪表系统（SIS）的测试推动现场总线SIS关键产品的开发编写最佳实践和使用指南量化分析使用现场总线SIS的成本节约资本收益

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硬件更少,用电更少,占地更小,调试更快运行收益

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先进的诊断、缩短测试间隔、改善资产管理测试地点BP–德国盖尔森基兴Chevron–加拿大里齐蒙得沙特阿美Aramco–沙特阿拉拍达兰

壳牌Shell–阿姆斯特丹SIS阀门BIFFIEmersonMetsoTopWorxWestlock/TycoSIS逻辑处理器EmersonHIMAHoneywellInvensys-TriconexYokogawaSIS变送器ABBE+HEmersonMagnetrolMooreSmarYokogawa其它技术现场总线诊断MooreMTLP+FSoftingSIS顾问RisknowlogyTÜV现场总线安全仪表系统（SIS）测试时间表2006

全体小组成员开工会–由阿姆斯特丹壳牌全球方案主持 4月

全体小组成员会议–由阿姆斯特丹壳牌全球方案主持

9月SIS管理小组网络会议 11月2007SIS管理小组网络会议 1月SIS管理小组网络会议 2月SIS管理小组网络会议 3月SIS管理小组网络会议 4月

全体小组成员会议–由在意大利Lenno的ABB仪表公司主持 5月SIS测试设备送交最终用户测试点 4季度2008

在阿姆斯特丹进行演示并对外公布 5月

完成实验室测评

年中

首台经FF认证的SIS设备产生 3季度

完成沙特美和壳牌公司现场测评 12月基本过程控制先进过程控制H1+高速以太网（HSE）功能块批量/离散/混合控制SIS扩大了现场总线的应用领域EDDLBasicFunctionBlocksAnalogInput AnalogOutputBias&Gain ControlSelectorDiscreteInput DiscreteOutputManualLoader PDControl PIDControl RatioControl AdvancedFunctionBlocksAnalogAlarmArithmetic Deadtime DeviceControlInputSelectorIntegrator Lead/Lag SetpointRampGeneratorSignalCharacterizer Splitter Timer FlexibleFunctionBlocks-BasicMultipleInput/Output-8ChannelI/ODiscreteandAnalogRemoteI/OandDataAcquisitionFlexibleFunctionBlocks-ApplicationSpecificBatch/Discrete/HybridControlSequencing–Startup/ShutdownVariableSpeedDriveControlGatewaystoOtherProtocolsSupervisoryDataAcquisitionAdvancedI/OInterfacingMultivariableControlandOptimizationSISFunctionBlocksAnalogInputAnalogComparator DiscreteInput DiscreteOutputLock 安全仪表系统通过与OPC基金会的结盟盟，将OPCUA技术集成到基基金会技术方方案当中，大大量的自诊断断信息可以应应用在许多方方面，比如：：业务流程、、生产管理、、资产管理以以及企业上层层的应用。现场总线基金金会技术还提提供增强的跟跟踪、追溯、、验证以及对对法规遵循的的能力，为连连续和批量/混合过程工业业服务。现场总线基金金会采用信息息发布/预定的技术，，实现企业的的各个层面商商业智能的高高度集成。商业智能化现场总线Ff带来自动化技技术的深刻变变革Ff在诊断方面有有什么独特之之处呢?其它总线技术术可能有类似的的诊断技术，，但是只能通通过要求获得得。如果你通通过缓慢的网网络要求获得得工厂所有设设备的自诊信信息，网络的的瓶颈问题就就会发生基金会现场总总线诊断信息是在在每次传递信信息时就自动动发布，而不不是被动查询询得到。这就就使得预测维维护（维护预预警信息）成成为可能。实时通讯Email实时通讯

+Email+地图+管理器+其它.标准的转换模模块压力变送器的的最终标准转转换模块已经经完成，并且且通过了ITK5.0测试即将公布最终终规范的模块块温度变送器将进行规范的的模块(2007)流量具有部份行程程测试功能的的定位器标准化诊断功功能(根据NE107的要求)EDDL合作组织第一阶段任务务-已完成图形–采用EDDL实现静态Y-t和XY数据的图形显示图表–采用EDDL实现现场设设备实时数数据的图形形显示更好的用户户界面–采用EDDL来描述屏幕幕版面更好的数据据存储-采用EDD能够将数据据安全地存存储于主机机中EDDL合作组织－－第一阶阶段的任务务第一阶段的的技术规范范是IEC61804-3第一阶段的的互操作指指南是IEC61804-4图表图片更好的用户户界面图形更好的数据据存储用户应用OPCUA服务器复杂设备网络服务OPCUA客户端组态/维护趋势/历史资产管理EDDL合作组织－－第二二阶段的任任务操作员人机机界面远程I/O访问多个模模块离线组态模块化的设设备OPCUA协议OPCUA协议EDD第1步–获得数据第2步–用户界面HSE,ProfiNet协议HSE,ProfiNet协议加强了对复复杂设备访访问的功能能EDDL合作组织竞争对手也也加入进来来了2007年3月6日:FDT组织与ECT达成一致，，共同致力力于开发统统一的设备备集成方案案。FDT将加入ECT，并成为ECT组织里具有有投票权的的会员。前排:HansGeorgKumpfmueller(西门子),RonHelson(HART基金会),FlavioTolfo(FDT组织),MartinZielinski(艾默生),DieterSchaudel(E+H)后排:EdgarKuester(Profibus基金会),KlausPeterLindner(E+H),RichardTimoney(现场总线基基金会),ThomasBurke(OPC基金会),AchimLaubenstein(ABB)未出席者:HartmutWuttig(ABB),HelmutWalraffs(Invensys)目前的状况况独立平台鲁棒性方便使用感观一致++灵活功能不受限限制独特的性能能嵌套式的通通讯结构++++++两种技术意意味着双倍倍的投入-未来设备集集合的框架架设备n图形形用用户户界界面面数据据&状态态模模型型先进进用用户户功功能能DOM设备1OPCUA服务务器器信息息模模型型OPCUA客户户端端应应用用程程序序…基本本设设备备方方法法DIMDOM:设备备运运行行模模型型;DIM:设备备整整合合模模型型为什什么么要要联联合合起起来来?将双双方方的的优优势势相相结结合合成成为为一一个个标标准准程序序+描述述独立立的的平平台台鲁棒棒性性方便便使使用用感观观一一致致++灵活活性性功能能不不受受限限制制独特特的的性性能能嵌套套式式的的通通讯讯结结构构+++++一种种方方案案意意味味着着投投入入也也只只要要一一次次+FDI的共共同同目目标标采用用OPC-UA客户户机机/服务务器器的的技术术要不不受受操操作作系系统统及及平平台台之之约约束束可向向后后与与现现有有基基于于EDDL及DTM的设设备备描描述述兼兼容容可应应用用于于任任何何现现场场设设备备通通讯讯技技术术可应应用用于于各各种种网网络络拓拓朴朴结结构构目标标是是将将此此开开放放规规范范变变成成唯唯一一的的国国际际标标准准时间间表表及及所所有有权权将成成立立技技术术小小组组以以根根据据用用户户的的应应用用案案例例来来编编写写应应用用规规范范目标是拟拟定一个个规范草草案并在在2008年前完成成初稿ECT对其拥有有所有权权，并将将继续发发展未来来的设备备整合模模型HSE是现场总总线基金金会技术术实现规规模可变变的关键键，这是是因为它它提供了了一种供供多个H1网段连接接的机制制，而且且在H1和HSE之间无需需网关。。目前H1具有的所所有功能能，HSE也同样可可以实现现。现场总线线基金会会的系统统不需要要停车，，就可进进行扩展展。设备可以以在线增增加，或或进行““热”切切换；现现场总线线基金会会技术支支持在线线软件下下载和升升级。基金会技技术没有有规模的的限制，，从最小小的到最最大的过过程自动动化系统统都能适适用。基金会技技术的开开放性，，以及它它不依赖赖于特定定的操作作系统或或供应商商平台的的特点，，使它它能够很很容易地地采用新新建立的的标准。。开放的、、规模可可变的集集成现场总线线Ff带来自动动化技术术的深刻刻变革系统集成成和维护护（SIM）工作组组织HIST支持ITK4.6和5.0(和将来的的版本)对强制属属性和选选项属性性的HIST属性/分类DD技术的互互操作性性和版本本指南增强型DD技术的介介绍包括括:ITK5.0支持新的的DD后缀(增强型测测试)HIST支持新的的DD后缀(增强型测测试)开发HIST改进版的的方案高速以太太网HSE-远传I/O编写使用用案例和和高速以以太网远远传I/O（HSE-RIO）的技术术要求。。包括离离散I/O和与低层层网络（（如HART,Profibus,Modbus,ASI,DeviceNet等）连接接的网关关，它们们通过功功能块和和EDDL进行互操操作。工工作小组组还将完完成使用用案例和和相关应应用要求求。拟定HSE-RI/O的项目计计划获得技术术促进委委员会（（TSC）的批准准然后执执行项目目计划在最终用用户工厂厂进行HSE-RI/O设备的互互操作测测试无线概念念的研究究编写有关关功能块块和EDDL在监测、、控制和和安全应应用上进进行设备备无线通通讯并实实现互操操作性的的使用案案例和要要求。同同时还将将编写例例如手持持组态和和维护设设备等主主机无线线应用的的使用案案例和要要求。拟定实实施计计划，，它包包括:寻找可可使无无线通通讯技技术的的使用用案例例和要要求能能够符符合ISASP100和今后后的IEC标准的的一种种方案案。这这个开发和确认规范设备互操作测试和注册程序的发展实现卓卓越运运营的的自动动化结结构现场总总线Ff带来自自动化化技术术的深深刻变变革市场份份额是谁带带来自自动化化技术术的深深刻变变革？？最新的的市场场调研研ARC分析报报告:在过程程工业业现场场总线线协议议中基基金会会现场场总线线占主主导地地位调研显显示现现场总总线已已成为为主流流技术术过程现现场总总线市市场在在2006年达到到了8.317亿美元元调研范范围包包括IEC61158标准内内所有有的通通讯协协议基金会会技术术覆盖盖了2/3的过程程现场场总线线市场场最新市市场调调研ARC分析报报告:现场总总线的的主要要优势势在于于维护护和运运行方方面技术本本身并并不省省钱，，但它它提高高了设设备管管理的的效率率大大降降低了了运行行成本本提高了了运行行性能能最新市市场调调研ARC分析报报告:巴西,俄罗斯斯,印度和和中国国将是是发展展最快快的国国家亚太将将成为为现场场总线线发展展的引引擎估计年年均增增长率率为32%拉美对对于IEC协议的的接受受程度度也在在迅速速上升升估计