探析現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　現(xiàn)場(chǎng)總線是指安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信、完成測(cè)量控制任務(wù)的數(shù)據(jù)總線?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)正逐漸把電氣控制和過(guò)程控制合并起來(lái),實(shí)現(xiàn)真正意義的集中控制。

　　1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)介紹

　　1.1PROFIBUS(Process Fieldbus)現(xiàn)場(chǎng)總線

　　以西門(mén)子公司為首的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議滿足開(kāi)放性總線系統(tǒng)的要求,構(gòu)成從傳感器/執(zhí)行器、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、單元級(jí)直至管理級(jí)的透明的通訊系統(tǒng)。PROFIBUS是一個(gè)家族。它有三個(gè)成員或三種類型,即-FMS,-DP和-PA，基本特點(diǎn)如下：

　　1)PROFIBUS-FMS(Fieldbus MessageSpecification現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范)。此部分是完成控制器和現(xiàn)場(chǎng)器件之間的通信以及控制器之間的信息交換，適應(yīng)于完成中等傳輸速度進(jìn)行較大數(shù)據(jù)交換的循環(huán)和非循環(huán)通訊任務(wù)。使用RS485時(shí)，通信速率為9.6k-500k波特，距離為1.6km-4.8km，最多可接122個(gè)節(jié)點(diǎn)，介質(zhì)可為雙絞線或光纜。

　　2)PROFIBUS-DP(Decentralized Pe—riphery分散型外圍設(shè)備)是一種優(yōu)化的通訊模塊，適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和外圍設(shè)備之間的通信，對(duì)時(shí)間要求苛刻的場(chǎng)合。RS-485雙絞線或光纜，為9.6K-12M波特,最大站數(shù)126。

　　3)PROFIBUS-PA(Process Automa—tion過(guò)程自動(dòng)化)，應(yīng)用于過(guò)程自動(dòng)化，用于對(duì)安全性要求高的場(chǎng)合及由總線供電的站點(diǎn)。通信速率為31.25kbps，最大距離為≤1.9km。

　　1.2LonWorks(Local Operating Networks)現(xiàn)場(chǎng)總線

　　LonWorks技術(shù)是美國(guó)Echelon公司1991年推出的一套標(biāo)準(zhǔn)，是一種開(kāi)放分布式控制總線技術(shù)。目前采用LonWorks技術(shù)的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、建筑物自動(dòng)化等領(lǐng)域，相應(yīng)的LON(LocalOperating Networks)總線也成為但前最為流行的總線之一，基本特點(diǎn)如下：

　　1)LONWORKS協(xié)議遵循ISO/OSI參考模型，它提供了OSI所定義的全部7層服務(wù)，可以構(gòu)成總線型、星型、環(huán)型和混合型等典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自由組合，可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)不同現(xiàn)場(chǎng)總線的互聯(lián)。

　　2)通信速率為78Kbps/2700m，1.25Mbps/130m，節(jié)點(diǎn)數(shù)32000個(gè)，傳輸介質(zhì)可為雙絞線，同軸電纜,光纖,電源線等。

　　1.3 CAN (Controller ATea Network) 總線

　　CAN總線最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)不測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。廣泛應(yīng)用于離散控制領(lǐng)域,是目前唯一被批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，基本特點(diǎn)如下：

　　1)CAN協(xié)議遵循ISO/OSI模型，采用了其中的物理層、鏈路層與應(yīng)用層的三層結(jié)構(gòu);每一幀有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，這樣傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。

　　2)CAN的通信速率為5Kbps/l0km，1Mbps/40m，節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)ll0個(gè)，傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纖等?？蓪?shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)，且無(wú)主從之分。

　　2現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用

　　2.1在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用

　　下面是對(duì)某35KV變電站電力自動(dòng)化進(jìn)行的一次改造，其中35KV變電站的間隔層通訊網(wǎng)絡(luò)全部采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，并將基于微處理器的間隔層設(shè)備直接并入LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線，以其高可靠的性能和大容量高速度的通信能力，大大提高了通信系統(tǒng)的信息吞吐和數(shù)據(jù)處理能力，從而解決了應(yīng)用低速串口通信采樣數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生的瓶頸現(xiàn)象。

　　2.2在智能樓宇中的應(yīng)用

　　樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑中最基本且為最重要的組成部分。中國(guó)建設(shè)部智能建筑中心已經(jīng)把LonWorks技術(shù)作為推薦采用的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能建筑中推廣使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2009年，應(yīng)用該技術(shù)的門(mén)禁控制器182種、火災(zāi)報(bào)警控制器50種、保安監(jiān)控控制器350種、門(mén)窗感應(yīng)器87種、空調(diào)控制器568種，至今應(yīng)用該技術(shù)的新產(chǎn)品仍大規(guī)模多層次出現(xiàn)

　　3現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

　　采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式可以節(jié)省硬件數(shù)量與投資，可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的控制器、計(jì)算單元等;節(jié)省安裝和維護(hù)費(fèi)用，總線系統(tǒng)的接線簡(jiǎn)單，由于一對(duì)雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€(gè)設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設(shè)計(jì)與接頭校對(duì)的工作量也大大減少，同時(shí)由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，連線簡(jiǎn)單而減少了維護(hù)工作量;提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性，由于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號(hào)相比，它從根本上提高了測(cè)量與控制的準(zhǔn)確度，減少了傳送誤差。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)該根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市場(chǎng)需求,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線特點(diǎn)和我國(guó)國(guó)情,從長(zhǎng)遠(yuǎn)出發(fā)確定現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展戰(zhàn)略。隨著基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的全開(kāi)放控制系統(tǒng)的誕生,將對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來(lái)革命。