淺談現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)

肖勇

【摘 要】計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展從各個(gè)方面影響現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展，推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是盡快擴(kuò)大它的應(yīng)用。文中指出，現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展不會(huì)被計(jì)算機(jī)通信技術(shù)取代。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)自70年代誕生至今，由于它在減少系統(tǒng)線纜，簡(jiǎn)化系統(tǒng)安裝、維護(hù)和管理，降低系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本，增強(qiáng)系統(tǒng)性能等方面的優(yōu)越性，引起人們的廣泛注意，得到大范圍的推廣，推動(dòng)了自動(dòng)控制領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。本文詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用工程的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)場(chǎng)總線 應(yīng)用 發(fā)展

1現(xiàn)場(chǎng)總線概述

1.1現(xiàn)場(chǎng)總線的功能

其功能主要包括經(jīng)濟(jì)性、安全性以及可靠性。其中經(jīng)濟(jì)性要求指的是在實(shí)現(xiàn)信息傳遞的同時(shí)，要確保投入成本低；安全性指的是要實(shí)現(xiàn)對(duì)防爆問(wèn)題的完善的解決；而可靠性指的是需要實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境適應(yīng)問(wèn)題的有效解決以及機(jī)組安全穩(wěn)定控制的需要。也就是說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)總線在自控領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠通過(guò)自身優(yōu)勢(shì)功能的發(fā)揮來(lái)降低系統(tǒng)從安裝到后期維護(hù)管理的難度，同時(shí)其建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的成本相對(duì)較低，且能夠提升系統(tǒng)的性能。及時(shí)處理信息的要求主要是針對(duì)高層次現(xiàn)場(chǎng)總線和智能儀表的，但是這條要求最集中地體現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—信息處理現(xiàn)場(chǎng)化。

1.2現(xiàn)場(chǎng)總線的基本要求

首先，要確保現(xiàn)場(chǎng)總線的傳輸速度快，目前工程的設(shè)定通訊速率是PROFIBUS DP協(xié)議500Kbps。也就是要求現(xiàn)場(chǎng)總線在單位時(shí)間內(nèi)要能夠?qū)崿F(xiàn)盡量多的信息傳輸；其次滿(mǎn)足反應(yīng)時(shí)間短的要求。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)，要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信息傳輸?shù)綀?zhí)行的實(shí)效性；最后，要滿(mǎn)足巡回時(shí)間短的要求。過(guò)程控制系統(tǒng)要求其最長(zhǎng)的巡回時(shí)間是可實(shí)現(xiàn)預(yù)知的，且要滿(mǎn)足最小值的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

通常情況下，絕大部分的現(xiàn)場(chǎng)總線在結(jié)構(gòu)上都是總線型的，其所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)為：第一，能夠更有效的解決網(wǎng)絡(luò)的供電問(wèn)題；第二，能夠?qū)⒔鉀Q防爆問(wèn)題的難度降低，進(jìn)而確保這一問(wèn)題的高效解決。第三，確保了信息傳輸?shù)膶?shí)效性。現(xiàn)場(chǎng)總線的線狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在前面說(shuō)明了，它的主要缺點(diǎn)是當(dāng)一條總線支路的電纜斷了，這條支路就癱瘓了。對(duì)于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，斷了一、二條支路，信息還能夠通過(guò)其它路徑傳遞；系統(tǒng)的性能會(huì)下降，但不會(huì)癱瘓。這個(gè)問(wèn)題是現(xiàn)場(chǎng)總線至今未被用在最關(guān)鍵場(chǎng)合的主要原因之一，也是現(xiàn)場(chǎng)總線制造商們近期要研究解決的問(wèn)題之一。

2 現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)

從國(guó)內(nèi)當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的現(xiàn)狀看，現(xiàn)場(chǎng)總線的種類(lèi)逐漸增多，進(jìn)而致使相應(yīng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈化，而從競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)看，其將焦點(diǎn)鎖定在了應(yīng)用工程上。同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)總線的迅速發(fā)展下，國(guó)內(nèi)將自身研發(fā)的產(chǎn)品逐漸投入到市場(chǎng)中，促使當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用工程得以迅速發(fā)展。事實(shí)上，現(xiàn)場(chǎng)總線這一技術(shù)已經(jīng)傳入國(guó)內(nèi)很長(zhǎng)一段時(shí)間了，但是我國(guó)實(shí)現(xiàn)研發(fā)與應(yīng)用的進(jìn)程相對(duì)比較緩慢，過(guò)多的時(shí)間是停留在這一技術(shù)的宣傳上，而在實(shí)際推廣上，我國(guó)自主研發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品不僅本身不完善，且行業(yè)相關(guān)技術(shù)人才缺乏，資金投入力度低，加上市場(chǎng)開(kāi)發(fā)程度低，因此，要想實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品的完善與推廣，首先應(yīng)確保國(guó)外相應(yīng)產(chǎn)品的進(jìn)入，進(jìn)而才能將這一行業(yè)的市場(chǎng)打開(kāi)，國(guó)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品與技術(shù)才能有更好的出路。而針對(duì)應(yīng)該選用何種現(xiàn)場(chǎng)總線的問(wèn)題，總體上應(yīng)將低系統(tǒng)成本作為衡量標(biāo)準(zhǔn)之一，然后結(jié)合系統(tǒng)不同部分的需求選擇合適的現(xiàn)場(chǎng)總線。

3 現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用工程的發(fā)展趨勢(shì)

首先，提高現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)優(yōu)勢(shì)較多，而其中最為主要的是要突出其低系統(tǒng)投資成本與較少的運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用投入，而要想確保這一優(yōu)勢(shì)功能能夠得到充分的發(fā)揮，就需要提高現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用技術(shù)。其次，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線組合形式的多樣化，進(jìn)而來(lái)降低其投入成本，而為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線操作管理上的便利，需要實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面的構(gòu)建。用戶(hù)可能會(huì)擔(dān)心，用了多種現(xiàn)場(chǎng)總線，會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的操作、管理變得復(fù)雜。實(shí)際現(xiàn)在通用的人一機(jī)界面軟件，都支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線，因此到人一機(jī)界面這一層，不同總線的區(qū)別對(duì)使用者來(lái)說(shuō)是不大的。再次，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用會(huì)實(shí)現(xiàn)信息傳輸量的大幅度提升，但是傳輸信息的線纜卻減少了，因此，這就需要在提高線纜傳輸信息能力的基礎(chǔ)上，要避免過(guò)多冗余信息的傳輸。最后，系統(tǒng)組態(tài)傻瓜化。現(xiàn)在一些帶現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)儀表本身裝了許多功能塊，雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會(huì)稍有差別，但一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路上有許多功能類(lèi)同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表上的功能塊，是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問(wèn)題。考慮這個(gè)問(wèn)題的原則是，盡量減少總線上的信息往返。一般可以選擇與該功能有關(guān)的信息輸出最多的那臺(tái)儀表上的功能塊。目前現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的組態(tài)是比較復(fù)雜的，需要組態(tài)的參數(shù)多，各參數(shù)之間的關(guān)系比較復(fù)雜，如果不是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線非常熟悉，很難將系統(tǒng)設(shè)置到最佳狀態(tài)。顯然，廣大用戶(hù)對(duì)這種狀態(tài)不滿(mǎn)意。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的制造商也正在努力，以使系統(tǒng)組態(tài)逐步傻瓜化。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，但是，要想確保這一技術(shù)下的產(chǎn)品能夠占領(lǐng)市場(chǎng)，就需要加大對(duì)其的資金投入，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的完善，同時(shí)要緊隨當(dāng)前這一技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)與潮流，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新與發(fā)展，進(jìn)而為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的推廣性應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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