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現(xiàn)場總線技術(shù)在熱工控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2012-04-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

介紹及特點(diǎn),并通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)說明了其在熱工控制領(lǐng)域的應(yīng)用。最后說明了的應(yīng)用現(xiàn)狀和存在的不足,并展望了其發(fā)展前景。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/186540.htm

1簡介

1.1現(xiàn)場總線技術(shù)的本質(zhì)含義

現(xiàn)場總線系統(tǒng)是現(xiàn)場儀表和數(shù)字輸入輸出之間的全數(shù)字化、雙向、多站通信的系統(tǒng)。它將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表,使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力,采用可進(jìn)行簡單連接的雙絞線等作為總線,把多個(gè)測量控制儀表連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議,在位于現(xiàn)場的多個(gè)微機(jī)化測量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換,形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)。

1.2現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)相比,現(xiàn)場總線系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及檢修維護(hù),都體現(xiàn)出相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性。

(1)減少硬件數(shù)量和投資:分散在現(xiàn)場的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感、測量、控制、報(bào)警和計(jì)算功能,因而可減少變送器的數(shù)量,不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器,計(jì)算單元等,也不再需要一些信號調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換等功能單元。

(2)節(jié)省安裝費(fèi)用:一對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)與接頭校對的工作量也大大減少。

(3)節(jié)省維護(hù)開銷:現(xiàn)場總線設(shè)備具有自診斷與簡單故障處理的能力;通過數(shù)字通信將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室,用戶可以查詢所有設(shè)備的運(yùn)行、診斷維護(hù)信息,以便早期分析故障原因并快速排除。

(4)用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán):用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)。

(5)提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性:與模擬信號相比,它從根本上提高了測量與控制的精確度,減少了傳送誤差,提高了系統(tǒng)的工作可靠性。

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選取熱工生產(chǎn)過程中常見的溫度、壓力、流量和液位作為控制對象,采用基于Profibus現(xiàn)場總線的。下面分別介紹系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和軟件組態(tài)。

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)布置如圖1所示。它主要包括現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)、液位控制臺、流量控制臺、壓力控制臺、溫度控制臺、上位機(jī)系統(tǒng)和PLC,這是一個(gè)典型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)。

現(xiàn)場總線技術(shù)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是其開放性。它將原來封閉、專用的系統(tǒng)變成開放、標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。使得不同制造商的產(chǎn)品可以互連,也使得第三方的軟件可以方便地在不同的硬件平臺上應(yīng)用,從而簡化了用戶對系統(tǒng)的開發(fā)。在本系統(tǒng)中,上位機(jī)監(jiān)控軟件就是用美國Wonderware公司的工控組態(tài)軟件InTouch7.1開發(fā)的,下面作簡要介紹。

2.2軟件組態(tài)

該軟件設(shè)計(jì)要求能夠直觀地展現(xiàn)過程控制中的各個(gè)狀態(tài)和參數(shù),并對一些參數(shù)建立適當(dāng)?shù)膱?bào)警機(jī)制。軟件設(shè)計(jì)的主要畫面有過程控制、報(bào)警監(jiān)控、趨勢畫面等。

其中,“過程控制”畫面如圖2所示。

模擬技術(shù)21ic電子網(wǎng)

現(xiàn)場總線的出現(xiàn),給控制領(lǐng)域帶來了一次革命,將開創(chuàng)自動(dòng)化的新紀(jì)元。基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)FCS將取代傳統(tǒng)的DCS。但就目前情況來看,現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展還存在著一些問題,需要大家共同努力來解決。

3.1現(xiàn)場總線的應(yīng)用狀況

隨著大量的現(xiàn)場總線的示范工程和示范工廠的建立,現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)度過了啟蒙宣傳階段,進(jìn)入推廣應(yīng)用期,企業(yè)選用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的條件已逐漸成熟。

首先,不同現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)和廠商的競爭為用戶選擇系統(tǒng)集成提供了條件;其次,一些現(xiàn)場總線,如基金會(huì)現(xiàn)場總線,PROFIBUS等,已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用業(yè)績,并在特定領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)同。

3.2現(xiàn)場總線存在的問題

首先,多種標(biāo)準(zhǔn)并存,沒有一種標(biāo)準(zhǔn)能覆蓋所有的應(yīng)用面;其次,異種標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線間缺乏互操作性;再次,現(xiàn)在的應(yīng)用主要是中小型系統(tǒng),價(jià)格優(yōu)勢未能體現(xiàn),顯得比傳統(tǒng)系統(tǒng)開銷還大;最后,還有安全性問題,當(dāng)總線切斷時(shí),系統(tǒng)可能產(chǎn)生不可預(yù)知的后果。

從上面的介紹和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的操作可以看出,現(xiàn)場總線在系統(tǒng)控制和管理方面都有著優(yōu)越的性能。因此,可以預(yù)見,不久的將來現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將成為工業(yè)自動(dòng)化的主流,在這其中,熱工過程控制可以起著良好的示范作用。



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