现场总线与以太网在自控系统中的结合应用

作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料，可节约安装费用60%以上。

　　3.3、节省维护开销。由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。

　　3.4、用户具有高度的系统集成主动权。用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。避免因选择了某一品牌的产品被“框死”了设备的选择范围，不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展，使系统集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。

　　3.5、提高了系统的准确性与可靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，减少了传送误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强:减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。此外，由于它的设备标准化和功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。

4现场总线的应用案例：

　　本文为大家介绍一个现场总线结和以太网的应用案例，从而说明现场总线的应用，为工厂管理级对现场数据的访问提供了方便。本案例中底层采用PROFIBUS-DP总线协议

　　，通过工控机采集现场仪表数据，上层采用TCP/IP协议，并利用接口通讯程序让工控机与管理层计算机实时交换数据。

　　4.1、系统特点：

　　总线方式：由于采集点位于整个生产线的各个工序车间，比较分散。因此，通过总线形式，采用分布式I/O，可以节省大量的电缆，方便施工，方便调试及维护

　　集中管理：系统通过一台工控机集中监视各能源采集量的瞬时值，并通过另外的应用程序计算累积量，并定时把各累积量发送给上级管理计算机系统

　　跨平台性：工控机上运行Windows2000操作系统，其中运行ThinkDo

　　监控软件进行瞬时值实时监视，并要通过TCP/IP协议，把累积量打包定时发送到上级Unix系统中去,实现了跨平台的通讯，跨平台的数据交换

　　4.2、系统配置图：

　　4.3、系统说明：

　　ThinkDoStudio6.5软件是美国Entivity公司开发的运行于WinNT或Win2K操作系统上的基于Visio2000的监控软件，具有Flowchart的控制流程设计和细致丰富的HMI人机界面。本系统利用了该软件方便的联网扫描功能、强大的计算功能，及Windows下的易于二次开发性，因此把它作为了监控软件的开发平台。

　　模拟量模块和带PROFIBUS-DP接口的电表作为子站连接在PROFIBUS-DP现场总线中，气、水等各个流量通过测量仪表转换为标准的4～20mA信号，输入到模拟量模块中来，并在ThinkDo中通过FlowChart进行计算，转换为相应工程单位的实际值，而电表则可以从ThinkDo监控软件中直接访问，读取数据。ThinkDo监控软件一方面通过监控画面实时显示数据，另一方面通过DDEServer共享给接口应用程序。

　　由于本系统需要进行累积量计算，并把累积量定时上传给上级UNIX系统，因此特别为本系统用VB开发了一个用于计算和通讯的接口应用程序。该应用程序通过TextBox控件连接DDEServer，读取实时数据，并在Timer控件的定时事件中进行累计计算，从而得出各班组的累积量。

　　该应用程序与Unix系统的通信形式采用基于TCP/IP的电文包方式，通信协议采用基于TCP\IP的SOCKET方式的通信协议。

　　能源采集系统定时主动发送数据包，并准备接受应答信号，5秒后若无应答信号，则提示连接错误;若应答信号为不成功，则重新发送数据包（三次不成功则提示数据发送失败）;若应答信号为成功，则结束本次发送。程序流程图如下：

　　本系统主要总线技术，以一台工控机实现了客户要求的所有功能，降低了成本，便于维护，是总线与计算机完美结合的产物。

5结束语：

　　现场总线技术的出现，使得工业生产自动化水平有了实质性的提高，符合工业控制网络化、信息化的时代需求，因而具有良好的发展前景。工业自动化系统的完全数字化、并进一步采用某种标准，是实施现场总线技术的基础，因此它的前期经费投入较大。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要影响。

参考文献：

　　[1]阳宪惠.现场总线技术及其应用.北京:清华大学出版社,1999.

　　[2]雷霖.现场总线控制网络技术.北京:电子工业出版社,2004.

[3]凌澄.PC总线控制系统精粹.北京:清华大学出版社,1998.