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基于现场总线技术的先进控制系统

2021-08-02 来源:易榕旅网
现场总线与控制系统

摘要:结合现场总线技术和控制系统的最新发展,综述了当今几种控制系统的结构及特点,并从网络技术、开放性、组态技术等几个方面描述了新一代控制系统的主要特征,最后列举并细述了影响控制系统可靠性的几个因素。 关键词:控制系统 现场总线 引言

在现代测控领域,“开放系统”、“现场总线”这 2个词频繁出现。在自控界讨论的仍然是 DCS(distribute control system),FCS(fieldbus controlystem)谁将最终成为主流控制系统,这场争论的实质是利益和市场的竞争,一些既得利益者一方面要维护 DCS/ PL C的市场份额,另一方面又怕赶不上FCS的潮流,因而在自己的 DCS/ PL C系统中加入自己的现场总线;而另外一些硬、软件生产商由于没有历史包袱,追求的是全新的控制系统模式,包括统一的现场总线标准及软、硬件平台,以引导和占领未来的市场。这些控制系统的区别有多大,有无共同的特征,未来控制系统的发展方向是什么,本文试图在这些方面做一些探讨。

1我国控制系统结构的发展

一个控制系统由 I/ O设备 (传感器和执行器 )、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成,如图 1所示 [1]。设备级现场总线使 I/O模件和控制箱得以分开,以太网使得现场采集的数据集成到企业应用中。

图 1控制系统简图

1.1 早期的集中式控制系统

80年代初期,当微机控制系统用于电站自动化领域时,多使用以单板机组成的微机控制装置,与上位机系统连接多采用串行通信方式,所有模件集中布置在一个或几个机柜中。由这些装置构成的系统多为集中式控制系统或分层控制系统。这种系统为我国电站自动化控制系统发挥了重要作用,其开拓性的实践是今天控制系统丰富多彩的基础。但是,这类系统技术上已经落后,不符合控制系统分布、开放的发展趋势。

1.2 DCS控制系统

DCS在我国电力行业特别是火电厂机组控制系统中得到了广泛的应用。传统的DCS主要有4层结构 :第1层是I/ O层;第2层是控制器层;第3层是人机接口层;第 4层是企业信息系统层。这种结构与图 1相近,但除在第3层、第4层之间采用以太网外,其他都是专用网络,控制设备及软件也是专用的,开放程度不够,给系统维护及升级带来不便。DCS在设备配置上还要求网络、控制器、电源甚至模件等都为冗余结构,支持无扰切换和带电插拔,由于设计上的高要求,导致 DCS成本太高。

1.3 PL C可编程逻辑控制器

严格说来,单独的PLC因缺少人机接口及信息系统等部分,不是一个控制系统。PLC由于其高可靠性及使用的方便性,占领着很大的市场份额。从控制系统结构来看,传统的 PLC相当于通用化的微机监控装置,由电源模件、CPU模件、I/O模件、槽板及扩展插箱组成,使用厂家提供的梯形图逻辑语言进行编程。但随着市场的需要及 DCS的挑战,PL C家族在以下几方面得到了发展 :1分布式 I/ O连接能力方面,由于许多高档 PLC支持远程 I/O及现场总线网络 (如 Device Net,Profibus等 ),使 PL C向下连接更分布;2厂级控制系统连接方面,许多 PL C支持高速网络,如Ethernet,Control Net,Profibus等;3软件的开放性方面,由于许多 PLC支持 OPC标准 (object linking and embedding for processcontrol),使软、硬件平台之间的数据通信找到了一个实现的标准。这种部分开放加上部分专用所构成的系统可能还会延续一段时间。但是,正是由于 PLC是一种通用的控制器,应用到电力系统作为现地控制装置有其局限性,需做许多硬件和软件上的改进工作,配置额外的设备和电路。与 DCS相比,PLC有成本上的优势,但可靠性、电气性能却不如 DCS。

1.4 FCS现场总线控制系统

FCS(fieldbus control system)顾名思义基于现场总线,根据IEC标准及现场总线基金会的定义:

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线系统应具有以下技术特点 [2 ]:1系统的开放性;2互可操作性与可用性;3现场设备的智能化与功能自治性;4系统结构的高度分散性;5对现场环境的适应性。

由于有以上技术要求,现场总线控制系统将是开放系统的主要支撑力量。由于受集团利益的

限制,现场总线网络本身目前还未形成一个单一的标准。常见的标准有 Profibus,CAN,L onworks,World Fip 及 FF (fieldbus foundation)等,人们期待着将于2 0 0 0年初颁布的最后统一的标准 IEC61 1 58,FF与目前的 IEC61 1 58—3. 4. 5. 6草案兼容。现场总线控制系统不仅需要控制系统设备制造商的支持,更主要的是要得到分散在现场的传感器及执行设备的支持,以取代 DCS的数字 /模拟混合技术,成为全数字式系统。这样的系统才会比 DCS有很大的技术及成本优势。

目前的情形是,我国广大的中小型生产企业还没有 DCS,大型企业使用DCS,使用现场总线控制系统近几年内难以实现。在这种情形下,什么是当前适合中国国情的控制系统呢 ?笔者认为作为过渡阶段可行的方案应是 DCS— FCS结合的控制系统模式。这种模式采用智能 I/ O模件作为仪表上网的桥梁,同时节省成本;使用现场总线网络适应分布式、开放式的发展趋势;使用开放式的控制器硬件及开放式的组态软件代替 DCS中专用的控制器,保留DCS的冗余技术及组态技术等优点,使用标准的开放性网络以太网作为厂级网络,而不是 DCS的专用网络。随着技术的进步、成本的进一步降低,全开放式的现场总线控制系统必将是未来的趋势。

2新一代的控制系统的主要特征

2.1 网络技术

网络中研究最多的是现场总线和以太网。从 1 984年现场总线概念的提出到目前最后的标准即将颁布,经过了 1 5年的时间。在这期间,共产生了 60多个数字通信网络标准以连接传感器、现场设备及控制级网络,有 50 0 0多种支持这些网络的产品。这一方面说明网络技术应用的广泛,另一方面说明迫切需要一个统一的标准。统一的现场总线标准是开放的现场总线控制系统必备的技术条件。以太网在厂站自动化中一般用于连接控制器和操作员站及管理站,这种结构叫做控制中心以网结构 (control-centric);以太网另一个发展趋势是直接将 I/ O设备连到以太网或连到与以太网兼容的I/ O数据集中器上,这种结构叫做设备中心结构(device-centric)。前一个结构的网络协议多为TCP/ IP,应用层协议没有一个标准,建立在 FTP,Telnet,NFS等的服务成为事实上的标准;后一种结构使用的协议保留了以太网的物理层及链路层协议,在应用层使用现场总线定义的协议,如 FF的HSE(high speed Ethernet protocol),Control Net,Device Net等。

从以太网与现场总线的交叉发展趋势可以看出,两者将有机地结合起来。一方面由于受环境及特种技术的要求限制,现场总线的低端 (即 I/ O端 )仍采用低速网 (如 FF的 H1,Device

Net或 Profibus的PA)将智能仪表等设备连接;另一方面一些兼容的智能设备采用中速网 (如 FF的 H2或 Profibus的DP)连接控制器、数据集中器、远程 I/ O及智能 I/ O设备;在厂级系统中,采用高速以太网连接各控制器与站级计算机,形成整个控制系统,这就是LAN/fieldbus的网络结构。这种结构如图 2所示 [2 ]。

图 2 LAN/ fieldbus网络结构

2.2 开放性:开放性无疑是新一代控制系统的重要特征。开放就是一些标准加上公共发表的技术,这些标准和技术无需许可证就可以自由获得,并由许多供应商所支持 [3 ]。开放是数据连接能力和硬、软件可移植性的组合。以太网和 OPC是数据连接能力的例子,PC是开放的硬、软件平台的例子。开放基于标准,标准驱动开放性。标准有正式标准 (如 IEC或 IEEE)和事实上的标准 (de facto)之分。事实上的标准是市场力量的体现。

工业自动化的标准有以下几个方面 :1现场总线标准 IEC61 1 58;2可编程逻辑程序语言IEC61 1 31— 3;3符合工业标准的硬件有开放式结构的 PC平台,如 ISA,Compact PCI,PC1 0 4和 VXI等;4OPC及微软的 COM,DCOM,DNA在自动化产品中应用非常广泛,被认为是工业上的事实标准,另外,还有 Sun Connect,HTTP—HG等。

2.3 组态技术

组态技术主要指控制系统中的数据库生成及控制算法组态。其中数据库生成组态与各种硬件设备关系太密切,还没有统一的标准,就 PL C本身来讲,这部分一直是空白,也就是说,PLC所能提供的只是寄存器,它需要借助第 3方或专用软件将其转换成有意义的工程参数,对于 DCS,数据测点定义就完备多了。同样地,控制算法组态方面,传统的 PL C多数只提供梯形图逻辑及少量的功能块,并且与IEC61 1 31— 3不兼容,而 DCS具有全面的控制算法组态技术,包括梯形图、助记符、功能块及顺序流程图等。第 3方软件支持商支持 IEC61 1 31—3并可以加载到部分 PL C中。开放式现场总线控制系统理所当然应具有组态技术,包括数据库组态及控制算法组态,生成的参数及算法不仅可以在控制器中运行 (所谓 Soft PL C),还可以在远程 I/ O或智能设备上运行,按照现场总线标准定义的功能块可以在智能仪表及执行机构中进行运算,以实现真正的分布式控制。

3影响控制系统可靠性的几个因素

3. 1 嵌入式控制与控制器的可靠性:控制系统的可靠性很大一部分依赖于控制器是否可靠。 PL C,DCS有其专用的控制器,开放式系统中建议的是标准的硬、软件平台。显然 PC机和微软的 Windows是一种选择。工业 PC机经过多年的改 进已经比较可靠了,但故障还是会发生,其较差的运行环境适应能力和旋转机械故障(硬盘故障)给维护带来了困难。一种解决

方案是用嵌入式 PC机如PC1 0 4结构的硬件平台,这种平台有较宽的运行环境,没有硬盘,而且具有丰富的模件资源,支持以太网及现场总线网络接口。从操作系统角度看,带有实时扩展 (RTX)的 NT(如 Ventur Com公司提供的RTX NT)是在标准 PC平台上用于实时控制的较佳选择;但嵌入式控制中资源有限,即使是嵌入式NT也很难适应。Windows CE不失为一个嵌入式应用较好的选择,特别是其 3. 0版本的推出,在确定性、实时性、优先级扩展能力及中断服务延时、进程切换时间上有了显著的提高,过程处理循环时间降到毫秒级。事实上一些公司已生产出采用 Win CE的控制装置,如 Win PL C,GE公司的 CNC,Xycom自动化公司的 ASIC— 3000等 [4]。Win CE并不是唯一的选择,许多实时操作系统非常成熟,已在通信Internet及电力等行业发挥了巨大作用,如p SOS,QNX,VRTX等,这些操作系统的共同特征是内核非常小,支持 BSP开发 (板级支持包 )及强大的网络支撑功能,缺点是第 3方的支持软件不丰富。采用嵌入式控制是提高控制器可靠性的重要保证。

3. 2 网络的可靠性:现场总线从一开始就是为连接现场控制设备而设计的,充分考虑了其对各种运行环境的适应能力及实时控制中对确定性的要求,只要符合其制定的规范 (如通信速度、通信距离、物理链接等 ),现场总 线应该是可靠的。以太网成为工业网络也可靠吗 ?回答是肯定的。传统的以太网结构使用总线将各个节点连在一起,允许同时将数据发送到网上,这样就发生了冲撞,必须采用重发机制以达到相对高的成功率。这种机制导致非确定性 (non-deterministic),而控制系统需要确定性。以太网技术的发展增强了其通信的确定性,首先,在网络拓扑结构上,采用星形连接及交换式Hub,交换式 Hub提供数据缓冲及具有确定接收数据的网段智能,使数据冲撞及重发机会最小化;其次,快速以太网 (100 Mbit/ s,1 Gbit/ s)的发展及网络冗余技术使以太网更适应于实时应用;另外,改进的通信协议克服了 TCP/ IP协议中的缓冲器满再发送及冲撞控制中的允许“丢”包等缺点。

3. 3 电磁兼容性与硬件设备可靠性:控制系统要适应恶劣的运行环境,必须满足一系列电磁兼容性国际标准,IEC61 0 0 0— 4标准或我国等同采用的 GB/ T 1 762 6标准定义了应达到的电气技术指标,这些标准包括 :1浪涌 :IEC61 0 0 0— 4— 5(GB/ T1 762 6. 5);2振荡波抗扰度:IEC61 0 0 0— 4—1 2 (GB/ T 1 762 6. 1 2 );3静电放电抗扰度 :IEC61 0 0 0— 4— 2 (GB/ T 1 762 6. 2 );4电快速瞬变脉冲群抗扰度 :IEC61 0 0 0— 4— 4(GB/ T 1 762 6. 4);5射频场感应的传导骚扰抗扰度 :IEC61 0 0 0— 4— 6(GB/ T1 762 6. 6);6射频电磁场辐射抗扰度 :IEC61 0 0 0— 4—3(GB/ T1 762 6. 3)。

以上指标中定义了在不同控制电压等级下及运行环境下应达到的技术标准,满足这些标准将为控制系统的可靠性提供有力的保证。

4结语

我们处在一个主流系统与非主流系统各行其道、共享市场的时代,中国进入 WTO后,大量的外国公司产品及技术将瓜分中国的测控市场,包括电力系统自动化领域,竞争最激烈的应该是厂站自动化领域,特别是水电厂、火电厂控制系统。一方面大大小小的 PL C几乎占领着整个水电厂监控领域,另一方面国外 DCS牢牢占据着大中型火电厂控制系统。我们迫切需要有自己的控制系统,以及适合国情的控制系统结构、硬件资源及软件工具。这不仅需要科研人员的不懈努力,还需要市场的培育及支持。有理由相信,有中国特色的先进控制系统将在竞争激烈的自动控制领域占有一席之地。(end)

基于现场总线技术的先进控制系统

[摘要] 现场总线技术的发展,引起传统控制系统结构的改变。一些自动化软件公司充分利用现场总线技术开放性的特点,以自主开发的控制系统软件为核心,推出基于现场总线技术的先进控制系统。本文描述了PLC控制系统向基于现场总线先进控制系统的演变过程,分析了系统结构组成及市场前景。

[关键词] 现场总线、FCS、PROFIBUS、PLC、分布式控制系统

[Abstract] The development of feildbus technology results in the changes in the construction of the traditional control system. Some automation software company promotes their Advanced Control System Based on the Feilbus by the core of the control software self-developed. The thesis describe the procedure of the PLC control system evolving into Advanced Control System Based on the Feilbus, and analysis the construction of the system and its potential market [Key word] Feilbus、FCS、PROFIBUS、PLC、DCS

1. 概述

计算机数字通信技术及信息技术的发展,推动了自动化技术的进步;特别是近十年来兴起的现场总线技术(Filedbus),是计算机数字通信技术向工业自动化领域的延伸,它的发展将促使自动化系统结构发生重大变革,是传统的基于PLC及DCS控制技术系统发展的必然归宿。

现场总线技术的一个显著特点是其开放性,允许并鼓励不同厂家按照现场总线技术标准,自主开发具有特点及专有技术的产品。依照现场总线技术规范,不同厂家产品可以方便完成组态与集成,构成面向行业、适合行业特点的自主控制系统。这一特点为更多的自动化产品制造商自主开发并推出自主知识产权的自动化系统提供了可能。也为自动化系统集成商开发面向行业应用的成套技术和自动化系统提供了机会。

现场总线技术以其先进性、实用性、可靠性、开放性的优点,必然成为未来自动化技术发展的主流。基于现场总线技术的控制系统(Filedbus Control System-FCS)与人们预想的一样,对传统的PLC、DCS系统形成了巨大的冲击。FCS已不再是一种预测、一种设想,而是实实在在的作为先进控制系统产品出现在市场上。本文将描述传统PLC控制系统向基于现场总线控制系统的演变过程,以现场总线PROFIBUS为背景,描述一个基于现场总线控制系统的结构组成,并分析系统的市场前景。

本文中提到的一些名词及缩写:

FCS:基于现场总线技术的控制系统(Filedbus Control System-FCS)

现场设备;指现场级检测及执行设备,如传感器、变送器、开关设备、驱动器、执行机构、指示及显示设备、人机操作接口等。

基于PLC的控制系统:

指以PLC、远程I/O及PLC网络为基础的分布式控制系统。

控制器:现场总线中的一个主站节点。至少具备总线通信与管理、逻辑执行等功能。

2. 传统控制系统向基于现场总线控制系统的演变

现场总线技术的一个显著特点是其开放性,允许并鼓励不同厂家按照现场总线技术标准,自主开发具有特点及专有技术的产品。因此,现场总线技术引入自动化控制系统,促使传统控制系统结构演化,逐步形成基于现场总线的控制系统FCS。 2.1从PLC到通用工业PC

(1) 在传统控制系统中,控制器(或称CPU、或处理器)与I/O模块及其它功能模块、机架为同一系列产品,有一致的物理结构设计。典型的结构是I/O模块及其它功能模块通过机架背板上的总线(公司设计产品而自定义总线)连接。机架扩展也是自定义总线的扩展。这些产品的连接技术都是封闭的,第三方要想开发兼容产品必须得到厂家允许。

(2) 基于现场总线的控制系统中,控制器与现场设备(I/O模块、功能模块及传感器、变送器、驱动器等)连接是通过标准的现场总线,因此没有必要使用与控制器捆绑的I/O模块产品(这与插在PLC机架上的I/O模块的配置方法不同),可使用任何一家的具有现场总线接口的现场设备与控制器集成。因此控制器趋向于采用标准的、通用的硬件平台—工业计算机(Industrial Compact Computer),如Intel/Windows类PC机。近年来嵌入式控制器(如PC/104产品)的发展和WINDOWS-CE的推出,使用嵌入式控制器硬件和WINDOWS-CE软件作为控制器平台。

采用通用的工业PC做控制系统控制器优点如下:

A、开放性、标准化:系统软件与控制器硬件不在维持捆绑关系,专业自动化软件厂家可以独立开发不依赖于控制器品牌的FCS系统软件。基于Windows/NT的操作系统平台,具有大量的标准的软件工具和数据文件格式可以兼容。

B、价格:通用的工业PC容易形成规模经营,因此,价格比PLC便宜。

C、性能指标高、产品更新换代快:通用的工业PC搭乘PC机技术发展快车,技术指标高、产品更新换代快。

D、向上连接计算机管理网络(如IEC802。3 TCP/IP)技术成熟、方便。并可以借用ODBC、SQL等技术与管理层数据库连接。

2.2从PLC的I/O模块到现场总线分布式I/O 在FCS系统中,插在控制器机架上的I/O模块将被连接到现场总线上的分散式I/O模块所取代。分散式I/O不再是控制器厂家的捆绑产品,而是第三方厂家的产品;廉价的、专用的、具有特殊品质的I/O模块(如高防护等级、本征安全、可接受RTD、mV、高压、大电流信号等)将具有广阔市场。FCS的控制器与传统PLC配置方式的比较见图1。

从PLC I/O控制的现场设备到具有现场总线接口的现场设备

现场设备如传感器、变送器、开关设备、驱动器、执行机构等;传统PLC系统使用I/O连

线与PLC I/O模块连接,PLC通过模拟量4-20mA或开关量(如24VDC)控制监测现场设备。在FCS系统中,现场设备具有现场总线接口,控制器通过标准的现场总线与现场设备连接。

2.4系统软件

在传统PLC系统中,系统软件(包括PLC系统软件和编程软件)与PLC硬件联系紧密,技术上对外是封闭的。在FCS系统中,控制器采用通用工业PC平台,系统软件不再与控制器、I/O、现场设备等硬件捆绑,可运行在通用标准的工业PC+WINDOWS/NT平台上。

3. 基于现场总线的先进控制系统组成

以工业PC机及Windows/NT为平台,加载FCS系统软件做控制器;通过现场总线连接各种现场设备,这便是基于现场总线的先进控制系统的基本组成。下面以现场总线PROFIBUS为例,虚构一个基于现场总线PROFIBUS的先进控制系统—ACSBPB(Advanced Control System Based on PROFIBUS technology),说明基于现场总线的先进控制系统组成。

3.1现场总线(PROFIBUS)概况 现场总线PROFIBUS技术于1987年,由SIEMENS公司等13家企业和5家科研机构联合提出;1989年批准为德国标准DIN19245。经应用完善后,于1996年6月批准为欧洲现场总线标准EN50170 V.2。目前,根据国际IEC标准委员会达成的关于现场总线国际标准的妥协方案,PROFIBUS现场总线标准已成为国际现场总线标准IEC61158的一个组成部分。

目前国际上有250多家企业,生产1600多种符合PROFIBUS标准的产品。在不同的应用领域中已有200多万个设备安装运行。应用涉及到工业自动化的各个主要领域,包括:制造业自动化(汽车制造、装瓶系统、仓储系统)楼宇自动化(供热、空调系统)、交通管理自动化、过程自动化(清洗工厂、化工和石化工厂、造纸和纺织品工业 )、电力工业和电力输送(发电厂、开关装置)。PROFIBUS标准产品在欧洲现场总线产品市场占有率第一,超过40%。

PROFIBUS用户组织已建立了质量认证程序,在德国和美国建立了测试实验室,包括硬件测试和一致性、互操作性测试。

3.2现场总线PROFIBUS技术概要

(1) PROFIBUS由三个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。PROFIBUS-DP是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。PROFIBUS-PA专为过程自动化设计,并有本征安全技术规范。PROFIBUS-FMS用于车间级监控网络,是一个令牌结构、实时多主网络。

(2) PROFIBUS协议结构

PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准,以开放式系统互联网络(Open System Interconnection-SIO)作为参考模型。PROFIBUS-DP、FMS、PA定义了第一、二、七层和用户接口。第三到六层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,定义了现场设备行为的行规。

(3) PROFIBUS传输技术

PROFIBUS提供了四种数据传输类型:用于DP和FMS的RS485传输、用于PA的IEC1158-2传输及光纤、红外传输。

(4) 设备类型:二类主站(DPM2)指可进行编程、组态、诊断的设备。一类主站(DPM1)是可编程序控制器,如PLC、PC等。从站是指带开关量或模拟量的现场设备,如驱动器、阀门等。

(5) 电子设备数据文件(GSD)

为了将不同厂家生产的PROFIBUS产品集成在一起,厂家必须提供GSD文件(电子设备数据库文件),描述产品的功能参数。PROFIBUS组态工具可根据将厂商提供的GSD文件将其设备集成在同一总线系统中。

3. 3基于现场总线(PROFIBUS)的先进控制系统的结构及组成

基于现场总线(PROFIBUS)的先进控制系统ACSBPB是一个面向制造业自动化、现场及车间级自动化控制系统。

3.3.1系统网络结构

ACSBPB由2级网络结构组成:底层是基于PROFIBUS-DP、PA的现场级设备层控制系统;上一层是基于PROFIBUS-FMS或工业以太网及TCP/IP的车间级监控系统。监控层计算机向上支持工厂管理级网络接口及通信驱动和数据库接口。底层PROFIBUS-DP支持9.6K~12M的通信速率和中继器(REPEATER)的扩展功能。底层PROFIBUS-DP还支持基于光纤传输介质的通信;可支持点对点、总线及环形光纤网。控制器可配置成双机热备及冗余通信模式,用于对可靠性要求很高的场合。详见图2:基于现场总线(PROFIBUS)的先进控制系统ACSBPB系统网络结构图。

3.3.2控制器或主站

控制器基于通用工业PC机、Windows/NT软硬件平台。现场总线接口一般采用PCI总线的PROFIBUS网卡(自主开发)。系统控制器或主站应具备双机热备、冗余通信系统功能。

3.3.3 ACSBPB系统软件

ACSBPB系统软件基于WIN/NT系统软件平台。它包含一个实时多任务操作系统内核,并为系统提供以下功能:

¨用于系统组态工具包

¨基于IEC61131程序编辑软件包和软逻辑功能模块

¨绘图、数据库编辑工具包和实时在线监控软件包,包括流程、棒状图、趋势图显示功能。 ¨故障报警及记录、实时数据采集、存储、查询、统计、报表打印功能。 ¨基于INTRANET/INTERNET技术的远程数据流浏览、远程维护功能。 ¨支持OPC、DDE驱动接口 ¨支持ODBC、SQL数据库接口

3.3.4具有现场总线(PROFIBUS)接口的底层现场设备

(1) 分散式I/O从站:通过GSD文件组态,系统可连接任何厂家制造、经过PROFIBUS标

准认证的分布式I/O从站。

(2) 智能分散式I/O-PLC从站:通过GSD文件组态,系统可连接任何厂家制造、经过PROFIBUS标准认证的智能分散式I/O从站。

(3) 智能交直流驱动器:通过GSD文件组态,系统可连接任何厂家制造、经过PROFIBUS标准认证的智能交直流驱动器。智能交直流驱动器的参数化符合PROFIBUS-DP行规要求。

(4) 智能执行机构:包括气动、电动执行机构。通过GSD文件组态,系统可连接任何厂家制造、经过PROFIBUS标准认证的智能执行机构。

(5) 人机接口HMI:包括字符型和图形、CRT/LED、带/不带触摸屏。通过PROFIBUS接口,可连接一定型号的人机接口。

(6) 传统现场设备与现场总线通信接口的软硬件:接口可以是内置式或外置式,主要用于老设备的通信连网。接口一端是标准的PROFIBUS接口,另一端视具体设备要求而定,如另一断可以是自由编程/ASIIC码的RS-232/485接口、I/O、PC/104、PCI等等。

(7) 传感器与变送器:包括电量监测及保护装置、开关设备、温度、压力、流量变送器

3.3.5现场总线网络器件产品:电缆、光缆、光端机模块、PROFIBUS-DP/PA接头、PROFIBUS-PA总线接插件。

3.3.6不同现场总线标准协议之间的通信接口的软硬件;包括耦合器、路由、网关。

3.7.7专用应用软件包,包括:自动化立体仓库软件包、生产线监测系统软件包、同步控制算法软件模块、张力控制算法软件模块、船闸控制系统软件包、船闸船只最优调度算法软件等等。

4.基于现场总线的先进控制系统市场前景分析 4.1市场需求 目前,国内各行业竞争激烈。企业逐步认识到只有不断引入新技术才能使企业得到持续稳定地发展。企业有追求新技术、改造现有系统的需求。现场总线技术是未来自动化技术发展主流,基于现场总线的先进控制系统以其明显的技术优势和价格优势,在分布式控制系统市场中将逐步替代PLC产品。

4.2企业效益

(1) 对现场设备制造商

参与基于现场总线的先进控制系统开发的现场设备制造商将本企业传统产品提高了一个技术水平。由于现场总线技术的开放性,企业开发的现场总线产品可以集成到任何现场总线控制系统中。比如,采用国外名牌控制器和自主开发生产的分布式I/O或其他现场设备集成,将组成一个性能、价格都比较平衡的系统,根据笔者经验,这种配置在国内工程项目中是很有竞争力的。企业因产品技术进步将得到更多的市场机会。

(2) 对自动化系统集成商

应用现场总线的先进控制系统的自动化系统集成商有条件以系统为平台,利用自身在行业领域中的优势,开发出具有专用技术的控制系统,使系统集成增值,增加利润并扩大市场份额。

结束语:

现场总线技术以其标准化、开放性使参与其中的企业收益;一切有远见和市场头脑的自动化行业志士仁人,都不会视而不见、无动于衷、漠视它的存在。丧失机会和主动将在未来市场中淘汰出局。国内企业应吸取在PLC、DCS技术和产业化方面发展的经验教训,把握机遇,结成技术及市场同盟,开发出拥有自主知识产权、基于现场总线技术的控制系统,并在优势行业上应用推广。这样,既可带动国内自动化行业的发展,也可将国内工业自动化装备提高到一个新的水平,使我国自动化行业在未来国际自动化技术领域中及市场份额上都占有一席之地。本文的分析和观点,如能为国内自动化行业的技术专家、企业家和政府领导的决策提供有价值的参考,作者将感到十分高兴。

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