現(xiàn)場總線在水廠自動控制中的應(yīng)用

近年來，無論在大型的自動化展覽會，還是在學(xué)術(shù)交流會上，現(xiàn)場總線始終是一個熱門話題。現(xiàn)場總線給工業(yè)自動化領(lǐng)域帶來的又一次革命，其深度和廣度將超過歷史上任何一次，甚至被稱為“開創(chuàng)了工業(yè)自動化新紀(jì)元”。

一、現(xiàn)場總線綜述

現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）是全數(shù)字串行、雙向通信系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)測量和控制設(shè)備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監(jiān)測和控制。在工廠網(wǎng)絡(luò)的分級中，它既作為過程控制（如PLC，LC等）和應(yīng)用智能儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網(wǎng)，又具有在網(wǎng)絡(luò)上分布控制應(yīng)用的內(nèi)嵌功能。由于其廣闊的應(yīng)用前景，眾多國外有實(shí)力的廠家競相投入力量，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。目前，國際上已知的現(xiàn)場總線類型有四十余種，比較典型的現(xiàn)場總線有：FF，Profibus,LON works,CAN，HART，CC-LINK等。

現(xiàn)場總線技術(shù)改變過去的集中式工廠控制方式為現(xiàn)場完全分散控制方式，是一種真正交互操作、完全開放、增強(qiáng)型現(xiàn)場控制和具有最少安裝費(fèi)用的模式。其主要特點(diǎn)如下：

（1） 用可靠的數(shù)字信號取代4∽20mA模擬信號。以HART總線為例說明，HART是一種串行傳輸方法，其信號是一種數(shù)字通信，它對普通的模擬信號加以調(diào)制，以兩種頻率（“0”：1200HZ和“1”：2200HZ）正弦波傳輸。這種具有傳輸能耗低，果然少，效率高的優(yōu)點(diǎn)。

（2） 許多現(xiàn)場總線采用就地設(shè)備由智能化儀表管理，控制/報警/計算等功能裝置均分散在現(xiàn)場，現(xiàn)場儀表的布線采用并行布線方法，能節(jié)省大量的信號電纜，安裝簡便，使工程費(fèi)用降低。

（3） 不同品牌設(shè)備可相互連接及操作。

（4） 完全采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單。以Profibus現(xiàn)場總線為例，如圖1所示。

圖中，Profibus—FMS 是總線報文規(guī)范，Profibus-DP為現(xiàn)場設(shè)備總線協(xié)議， Profibus-PA是Profibus-DP向現(xiàn)場的延伸，所不同的是它在物理層采用了IEC1158-2傳輸技術(shù)，使測量變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)也能夠在易爆危險區(qū)域遠(yuǎn)距離地同中央自控儀表/系統(tǒng)通信，且可通過現(xiàn)場總線饋電。

Profibus總線訪問協(xié)議是一種混合協(xié)議，主站之間的令牌傳遞方式（Token Passing）和主站與從站之間的主從方式（Master-Slave）。其傳輸技術(shù)應(yīng)用NRZ碼、RS485，采用雙絞線、雙線電纜或光纜。通訊速率從9.6Kb/s達(dá)到12Mb/s。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可為總線型、星型、環(huán)型。布線方式改變過去的串行為并行，取消了常規(guī)布線的配線架、電源隔離器和現(xiàn)場分線箱，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加簡單。

（5） 組態(tài)十分方便。現(xiàn)場總線的應(yīng)用，能方便實(shí)現(xiàn)變量訪問、程序調(diào)用、運(yùn)行控制和事件管理。

（6） 可查詢更多信息，具有一致數(shù)據(jù)庫。

總之，現(xiàn)場總線可較大幅度地降低成本，其準(zhǔn)確度和可靠性更高。