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對(duì)水處理自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線問題的淺見

作者: 時(shí)間:2012-11-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
引言

改革開放以來,我國(guó)通過外國(guó)政府及世行貸款等項(xiàng)目,引進(jìn)了國(guó)際上較先進(jìn)的控制理念和技術(shù)。經(jīng)過10多年的努力,以PLC構(gòu)成的集散監(jiān)控系統(tǒng)已成為的主流。經(jīng)驗(yàn)證明,這樣的控制系統(tǒng)對(duì)水處理工業(yè)來說是安全、可靠和經(jīng)濟(jì)適用的。隨著PLC技術(shù)性能的不斷提升,向來以采用DCS系統(tǒng)為主的化工、冶金行業(yè)也在爭(zhēng)論是采用DCS或是DCS與PLC的混合系統(tǒng),還是全PLC系統(tǒng)的問題。隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化概念向自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷滲透,技術(shù)成為當(dāng)今世界自動(dòng)化領(lǐng)域的新起點(diǎn)。面對(duì)技術(shù)的崛起,控制技術(shù)還要不要向前發(fā)展了呢?回答是肯定的。問題是1999年技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的塵埃落定,有8種總線成為IEC現(xiàn)行的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),人們所期望的由一種現(xiàn)場(chǎng)總線一統(tǒng)天下的局面并未發(fā)生。IEC 61158將最終選擇權(quán)推給了用戶,如何應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線成為從事水處理自動(dòng)化工作的技術(shù)人員正在思考的一個(gè)問題。

1 對(duì)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線問題的幾點(diǎn)看法

1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)
一個(gè)典型的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)可以分成三層結(jié)構(gòu):控制網(wǎng)infranet、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng) int ranet和全球信息互聯(lián)網(wǎng)internet。就企業(yè)的控制網(wǎng)來說,傳統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)(包括基于PC、PLC、DCS產(chǎn)品的分布式控制系統(tǒng)),其主要特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制站之間采用一對(duì)一連線的所謂I/O連接方式,用電壓、電流的模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)控,是一個(gè)模擬與數(shù)字混合系統(tǒng),其缺點(diǎn)是:

(1)信息集成能力不強(qiáng)??刂普舅@取的管理信息有限,大量的數(shù)據(jù)如設(shè)備參數(shù)、故障及故障記錄等數(shù)據(jù)很難得到,難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交換與信息共享。

(2)系統(tǒng)不開放,可集成性差,不同廠家產(chǎn)品之間缺乏互操作性和互換性。

(3)可靠性不易保證。只是將控制分散到若干局部,而未能實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)的徹底分散。大量I/O電纜敷設(shè)施工,不僅增加了成本,也增加了系統(tǒng)的不可靠性。

(4)可維護(hù)性不高。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息不全,其在線故障診斷、報(bào)警、記錄功能不強(qiáng),很難完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化功能,影響了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

隨著計(jì)算機(jī)、微處理器、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的飛速發(fā)展,內(nèi)置CPU的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集檢測(cè)與控制于一體,增強(qiáng)了就地處理能力,使得控制功能完全下放到現(xiàn)場(chǎng)?,F(xiàn)場(chǎng)總線位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底層,是用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室控制系統(tǒng)之間的一種全數(shù)字化、雙向、多站的串行通信的數(shù)據(jù)總線。開放的、統(tǒng)一的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互聯(lián),形成了現(xiàn)場(chǎng)總線式全分布集成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(FCS)。FCS將控制站、可通信智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及其他信息資源作為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn),使非控制信息(管理信息)大大增加,從而為企業(yè)從過程控制走向過程管理,也即為企業(yè)構(gòu)建管控一體化鋪平了道路,促進(jìn)了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程,也為控制網(wǎng)絡(luò)與公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的一體化,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷最優(yōu)起到了促進(jìn)作用。因此,F(xiàn)CS是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用要著眼于控制技術(shù)的發(fā)展,不能為了應(yīng)用而應(yīng)用
在信息技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)階段,我們的立足點(diǎn)應(yīng)當(dāng)高一點(diǎn)。不僅要考慮目前市場(chǎng)份額的因素,更宜從技術(shù)發(fā)展的角度來做出評(píng)估和判斷。IEC 61158標(biāo)準(zhǔn)不得不采納多種類型總線標(biāo)準(zhǔn)的根本原因通常認(rèn)為有二:

一是認(rèn)為沒有單一的標(biāo)準(zhǔn)可以從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度同時(shí)滿足不同類型和不同層次應(yīng)用的需要,因此,從市場(chǎng)角度看不同類別的現(xiàn)場(chǎng)總線并無高低優(yōu)劣之分;二是認(rèn)為純屬商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。

筆者更傾向于認(rèn)為后者才是最重要的原因。按廣義現(xiàn)場(chǎng)總線的觀點(diǎn)可將總線劃分為位總線(傳感器執(zhí)行器總線)、設(shè)備總線和信息流總線。這樣的劃分也許并不錯(cuò),但問題是不能模糊了現(xiàn)代現(xiàn)場(chǎng)總線與古典現(xiàn)場(chǎng)總線之間的本質(zhì)區(qū)別。從技術(shù)角度看,各種現(xiàn)場(chǎng)總線由于其發(fā)展的背景和應(yīng)用的目的不同,技術(shù)上是存在差異的。

例如作為現(xiàn)場(chǎng)總線關(guān)鍵性技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),目前存在的若干種現(xiàn)場(chǎng)總線其通信方式主要是建立在三種基本的通信模式之上,即客戶/服務(wù)器型;主/從型;生產(chǎn)者/消費(fèi)者型。三種通信方式中前兩者均為一對(duì)一、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信,后者則是一對(duì)多的通信方式,它們?cè)谕ㄐ诺膶?shí)時(shí)性、效率及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活性等方面是不相同的。目前現(xiàn)場(chǎng)總線中,既有采用單一模式的,也有采用多種模式相結(jié)合以增強(qiáng)其通信能力,滿足不同需要的,例如FF總線即是典型的三種基本通信模式相結(jié)合的總線,分別將其應(yīng)用于非周期量通信和準(zhǔn)確周期量通信,以提高網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活性和安全性。

總之,不同的現(xiàn)場(chǎng)總線盡管占有其一定的市場(chǎng)份額,但在技術(shù)上各有特點(diǎn)。因此,用戶是從廣義總線的角度出發(fā),采用按系統(tǒng)的不同部分選用不同的總線即多層次總線呢還是在條件成熟時(shí)選用單一總線,是一個(gè)需要慎重考慮的問題。

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評(píng)論


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