探究融入現場總線技術

周海雁

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司,合肥 230031）

探究融入現場總線技術

周海雁

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司,合肥 230031）

現場總線是一種高新的通信網絡，它主要是將現場中的設備與數字化、多分支結構以及雙向傳輸的自動化系統進行連接。本文介紹了現場連線中最為常見的兩種形式，它們分別為FF以及HART 的總線，對融入現場總線技術及其選用事項進行探究，并指出了現場總線技術的發展趨勢。

現場總線;技術;探究；發展趨勢

0　引言

隨著計算機網絡技術的發展更新，導致了自動化行業的改革完善，并慢慢的形成了信息化的、開放自由的全自動系統的結構網絡體系。現場總線技術是這次自動化變革的技術支持。現場總線技術主要運用于自動化生產、微機機器設備系統實施數字網絡信息系統。它的主要技術是利用計算機網絡化、數字通信信息化運用到自動化控制生產中去，形成一個完整體系的計算機網絡和數字通信信息系統。這不僅能靈活可變的、安全可靠的分散系統控制，還可以形成控制范圍內的信息化共享模式，優化生產模式，實現企業的科學管理模式，加強企業的工作效率?，F場總線技術對技術研究、企業的工業生產的影響是全方面的，并改進完善了企業的生產模式，這極大的促進了社會的生產效率。

現如今，現場總線的技術得到了人們的廣泛關注，是一個熱點研究的課題。許多公司投入了大量的人力以及財力，對其進行了深入的研究，并爭奪了經濟市場的份額，期望成為該領域的主導者。進而使得現場總線技術存在一些復雜的畫面，出現了多種標準的形式。為此，筆者通過對兩種形式常見的現場總線技術進行深入的探究，并指出該技術選用過程中所要注意的問題以及現場總線技術的發展趨勢。

1　現場總線中的主要形式

對于現場總線中的技術而言，它是國內外研究學者最為關注的話題，將現場總線技術作為研究的基礎，全數字的控制系統成為新世紀自動化技術的主流。IEC以及ISO對這一技術中的標準化給予了廣泛的關注。在現場總線技術中，國際標準化存在著非常復雜的局面。在當前，現場總線技術已開發了四十多種，其FF的總線以及HART的總線是當前最具影響力。接下來，筆者將一一對它們進行闡述。

1.1 FF的總線

在二十世紀九十年代中期，現場總線的基金會被誕生，這一基金會主要是由研究的季候、DCS以及PLC的廠商等一百二十多個成員進行組成，它是一個非商業以及非盈利性的標準化及學術組織，組織信息工作、人員培訓以及技術發展等一些工作。FF的總線技術結合了IEC與ISA中的標準化工作，同時還結合了一些比較成熟的技術，最終研制出了基金會中現場總線的技術標準。FF的總線存在以下四大特征：

（1）全數字化形式的通信。這一數字信號代替了4至20毫安的DC模擬信號。而且在FCS系統中，從傳感器一直到調節閥門，它的信號都轉變為數字信號；而在DCS系統中，溫度以及壓力傳感器需要將其物理量變換為4至20毫安的DC模擬信號，之后才可以送入到DCS系統中去。

（2）完全的分散形式。在現場總線當中，它的節點一般為現場設備或者是現場的儀表，其智能設備以及儀表具有較多的功能，也就是說存在著計算、控制以及報警等。比如說，對于溫度變換器而言，它既有變換與補償的功能，而且還有PID的運算與控制性能?，F場總線可以將系統中的一些功能分配到智能設備當中去。

（3）可以進行互換互聯的操作。在現場總線技術中，將功能模塊以及參數進行標準化，進而能夠讓不同生產制造廠商中的現場設備進行互換互聯，同時還可以讓產品進行更新，改變DCS系統控制中的專用性以及封閉性。

（4）為控制過程進行的設計?，F場總線可以加強自動化系統中的可靠性、安全性以及完整性。

1.2 HART的總線

對于HART的總線而言，它是應用在現場控制設備與智能化儀表間的一種通信協議，可以尋找出遠程傳感器中的數據通路地址。依照“ISO或OSI”的標準形式，可以使其進行簡化，并且利用其中的兩層進行制定，也就是物理層及數據鏈路層。

（a）物理層。它對HART總線中的傳輸介質以及信號方式有了一定的規范性。HART的通信模式可以進行多點連接或者是點對點的連接模式。其傳輸介質通常為雙絞線，要是傳輸的距離比較長的話，可以將雙絞線進行屏蔽。

（b）數據鏈路層。它對數據通信的規程以及數據的幀格式進行了有效的規范。HART中的協議一般為從控或者是主控的通信協議，在系統當中，主設備不超過兩個，從設備不超過十五個。

2　現場總線技術選用存在的主要問題

當顧客有意購買現場總線的技術產品時，一般會遇到許多種現場總線技術產品的說明介紹，遇到這種情況時，顧客要先仔細考慮以下6大問題：

（1）認真觀察哪些現場總線產品的銷售量最好，一般來說質量好的產品銷售量就好，消費者要仔細了解產品的銷售量、設備運行狀況、產品存在的缺陷。（2）設備系統自身的功能能不能滿足消費者的要求。比如說，總線上的節點數量是否能滿足一般情況的使用。（3）設備硬件設施：在供應商方面能不能賣一整套的總線技術產品，這是消費者要考慮的重點問題。（4）設備軟件設施：現場總線技術產品的組態、仿真、監控等等一系列軟件設施是否全都完整，特別是現場總線中的監控設施軟件，這是設施控制系統中最重要的軟件，它直接運用于企業生產和監控中，功能完整，運用極廣。（5）整個現場總線運行系統的質量取決于系統的控制算法，消費者購買時要仔細的了解軟件中是否有控制算法，是否能在設備節點上運用。（6）另外剩下的一些技術問題也要認真的考慮，比如說，現場總線中的智能儀表儀器是否和運行設備匹配等一些技術性的問題，雖然不是大問題，但是一些小問題往往影響整個工程的進展。

3　現場總線技術的發展趨勢

現場總線的發展極大的促進了現場機器設備的計算機網絡化和通信信息數字化的發展，也使得現場控制系統的發展越來越好。為了促進工業工程的發展，現場總線在以后的發展也將體現在以下五個方面：

（1）現場總線對于一次和二次儀表的研究開發，比如說，可以簽訂開放式的通信合同，HART的優勢在于系統可以在局部升級，操作簡單，運用方法便利。（2）對于現場總線的硬件和軟件的開發利用：整個系統最重點的問題就是對系統通信設施和開放性，這是一個十分復雜的問題，對于各個廠家的設備軟件、硬件運用到一個系統需要考慮許多的因素和條件，所以在進行網絡設施的研制時需要特別考慮這個問題。（3）對于開發自由式的組態技術問題研究：目前來說,現場

表3　kp與ki的大小測試

3.3 根據轉向控制調試，由此可以得出結論見表4

（1）kp=0.6為它的正極性；（2）kp=1是轉向控P參數的理想值。綜上所述，本設計達到設計要求。

4　結語

表4　kp值的大小測試

近年來，隨著世界上智能汽車行業的飛速發展，極大地滿足人們追求舒適的愿望。智能汽車行業的發展更能體現一個國家的綜合國力，促使了許多國家舉辦智能車大賽。[1]兩輪自平衡系統是一種兩輪左右平行布置結構,類似于傳統的倒立擺與蹊蹺板平衡系統,本身是一個自然不穩定體。本文中雙輪自平衡小車在智能車中有著獨特的優勢，簡單、方便、快捷以及在轉彎時的靈活性在智能車行業的發展有著不可替代的作用。

[1]蔣緯洋,鄧遲,肖曉萍.兩輪自平衡小車系統制作研究[J].國外電子測量技術,2012.31(06):76-79.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.241