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现场总线技术的发展与应用

时间:03-26 来源:互联网 点击:

机,而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个了控制系统。于是分散控制成了最主要的特征。除外另一个重要的发展是它们之间的信号传递也不仅仅依赖于4-20mA的模拟信号,而逐渐地以数字信号来取代模拟信号。

  2.1.5第五代过程控制体系(FCS,Fieldbus Control System现场总线控制系统):FCS是从DCS发展而来,就象DCS从CCS发展过来一样,有了质的飞跃。“分散控制”发展到“现场控制”;数据的传输采用“总线”方式。但是FCS与DCS的真正的区别在于FCS有更广阔的发展空间。

  2.2现场总线崛起的过程

  80年代,微处理器及其相关技术的不断发展,使得数据传送环节成为DCS发展的瓶颈。1982年,现场总线的概念首先在欧洲提出,两年后于1984年各国开始进行现场总线标准的研究和制定。1986年由Rosemount提出的通讯协议HART(Highway Addressable Remote Transducer,可寻址远程传感器数据通路),主要是在4-20mA的DC信号上叠加FSK(Frepuency Shift Keying,频率调制键控)数字信号,结果取得了很好的效果,同时Interbus等简单的现场总线也都取得了成功。这样DSC的发展的重点落在了现场总线上,开始了被称为第五代过程控制体系(FCS,Fieldbus Control System现场总线控制系统)的时代。

  FCS是从DCS发展而来,有一个量变到质变的过程。从表面上来看,FCS与DCS区别仅仅在于从“分散控制”发展到“现场控制”;数据的传输从“点到点”采用“总线”方式。其实不然,当时系统论的观点已被广泛地接受,人们开始以大系统的概念来看待整个过程控制体系。系统的增大,导致了网络的通讯技术急剧发展;于是科技界充分认识到在计算机系统的发展中起过重要作用的总线技术可以大大地推进控制系统的发展。整个控制系统就象是一台巨大的“计算机”按总线方式运行,这样资源的共享成了FCS的主要发展空间,于是现场总线应运而生,并且以前所未有的激烈程度展开了市场竞争。

  2.3现场总线的技术基础:

  现场总线以数字信号取代模拟信号,在3C技术即计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)的基础上,大量现场检测与控制的信息就地采集、就地处理、就地使用,许多控制功能从控制室移至现场设备,一大批数字化、智能化的高新技术产品应运而生,自动化仪表与控制系统以崭新的面貌呈现在广大用户面前。一般认为“现场总线是一种全数字化、双向、多站的通信系统,是用于工业控制的计算机系统的工业总线。按照国际电工委员会IEC61158的标准定义:“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。

  从现场总线控制系统(FCS,Fieldbus Control System)的角度来看,它的通讯网络结构将是ISO的通讯模型的七层结构(一般简化为三层,物理层、数据链路层、应用层)。

  2.4各种现场总线与标准

  2.4.1 IEC 1984年提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2。

  2.4.2 SP50 IEC/ISA SP50国际总线规范由Honeywell等公司共同开发。1984年美国仪表协会ISA(Instrument Society of America)下属的标准实施(Standard and Practice)第50组,简称ISA/SP50开始制定现场总线标准,1992年IEC批准了SP50的物理层标准。

  2.4.3 Profibus,过程现场总线,1987年德国联邦科技部集中了Siemens等13家公司的5个研究所成立了一个专门委员会开始制定Profibus。1991年4月完成了制定工作,在DIN19245中发表,对其进行了论述从而正式为德国现场总线的国家标准,现在是欧洲标准pr ENS50170的三个组成部分之一。被工业界称为“德国派”。

  2.4.4 ISP和ISPF 1992年由Siemens,Foxboro,Rosemount,Fisher,Yokogawa,ABB等公司成立ISP组织(Interoperable System Project,可互操作系统规划),是一个以Profibus为基础制定的现场总线,1993年成立ISPF(ISP Foundation,ISP基金会)。

  2.4.5 World FIP工厂仪表世界协议,1993年由Honeywell,Bailey等公司牵头成立FIP(Factory Instrumentation Protocol),120家公司加盟,以法国标准46-602/603/604/606为基础制定.该标准与德国的Profibus同时在欧洲投票通过为欧洲标准pr EN50170,成为三个组成部分之一。被工业界称为“法国派”。

2.4.6 FF(Fielbdus Foundation,现场总线基金会)1994年6月ISPF和World FIP握手言和成立了FF,总部设在美国Texas州的Austin,有会员120家,它是一个非商业化的公正的国际标准化组织和协会组织,无专利许可要求,供任何人使用(World FIP的欧洲部分在1995年3月才参加

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