现场总线技术应用

来源:    日期:2015-6-27    浏览次数1904

工业4.0重要的技术手段-现场总线

现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络

简单说,现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输,是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表控制器执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

总线特点

现场控制设备具有通信功能,便于构成工厂底层控制网络。

通信标准的公开、一致,使系统具备开放性,设备间具有互可操作性。

功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。

控制功能下放到现场,使控制系统结构具备高度的分散性。

总线优点

现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列,为其应用开拓了更为广阔的领域;

一对双绞线上可挂接多个控制设备, 便于节省安装费用;

节省维护开销;

提高了系统的可靠性

为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。

总线缺点

网络通信中数据包的传输延迟,通信系统的瞬时错误和数据包丢失,发送与到达次序的不一致等都会破坏传统控制系统原本具有的确定性,使得控制系统的分析与综合变得更复杂,使控制系统的性能受到负面影响。

现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成,而通信部分的硬、软件是它最有特色的部分。

1、现场总线控制系统:

它的软件是系统的重要组成部分,控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。通过组态软件,完成功能块之间的连接,选定功能块参数,进行网络组态。在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。

2、现场总线的测量系统:

其特点为多变量高性能的测量,使测量仪表具有计算能力等更多功能,由于采用数字信号,具有高分辨率,准确性高、抗干扰、抗畸变能力强,同时还具有仪表设备的状态信息,可以对处理过程进行调整。

3、设备管理系统

可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息(包括智能仪表)、厂商提供的设备制造信息。例如Fisher—Rosemoune公司,推出AMS管理系统,它安装在主计算机内,由它完成管理功能,可以构成一个现场设备的综合管理系统信息库,在此基础上实现设备的可靠性分析以及预测性维护。将被动的管理模式改变为可预测性的管理维护模式AMS软件是以现场服务器为平台的T型结构,在现场服务器上支撑模块化,功能丰富的应用软件为用户提供一个图形化界面。

4、总线系统计算机服务模式:

以客户机/服务器模式是较为流行的网络计算机服务模式。服务器表示数据源(提供者),应用客户机则表示数据使用者,它从数据源获取数据,并进一步进行处理。客房机运行在PC机或工作站上。服务器运行在小型机或大型机上,它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。

5、数据库:

它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序,实现数据的充分共享、交叉访问,具有高度独立性。工业设备在运行过程中参数连续变化,数据量大,操作与控制的实时性要求很高。因此就形成了一个可以互访操作的分布关系及实时性的数据库系统,市面上成熟的供选用的如关系数据库中的Oracle,sybas,InformixSQL Server;实时数据库中的Infoplus,PI,ONSPEC等。

6、网络系统的硬件与软件:

网络系统硬件有:系统管理主机、服务器、网关、协议变换器、集线器,用户计算机等及底层智能化仪表。网络系统软件有网络操作软件如:NetWarc,LAN Mangger,Vines,服务器操作软件如Lenix,os/2,Window NT。应用软件数据库、通信协议网络管理协议等。

不同的机构和不同的人可能对现场总线有着不同的定义,不过通常情况下,大家公认在以下六个方面:

通信网络

用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。

设备互联

依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。

互操作性

用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路,从而可以自由地集成FCS。

分散功能块

FCS 废弃了DCS 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站,彻底地实现了分散控制。

通信线供电

通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。

基于现场总线的种种优势和趋势,力优电控均采用总线控制,并采用两种品牌贝加莱和三菱,贝加莱作为现场总线和工业以太网标准制定者无疑是工控领域最高端的软硬件商之一,贝加莱特长在伺服算法及总线功能,并且在高端包装行业有着丰富的经验。三菱众所周知是工控界的老品牌。

力优不断升级软硬件技术,以精湛的技术引领小众行业,给高端客户带来不一样的控制体验。