如何評價現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)越性
目前對現(xiàn)場總路線有兩種看法:一是認(rèn)為現(xiàn)場總路線的優(yōu)點很多;二是認(rèn)為沒有體會到有價值的優(yōu)越性,甚至還有諸多的問題沒有得到解決。解析這種現(xiàn)象的原因就是要搞清應(yīng)該如何評價和發(fā)揮現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)越性。
一 現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)越性
(1)FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)安裝材料與調(diào)試工作量減少
現(xiàn)場總線的I/O系統(tǒng)卡件和布線簡單,減少相應(yīng)的設(shè)計、安裝的工作量及控制室占用面積。
(2)FF現(xiàn)場設(shè)備的全數(shù)字化、智能化與功能自治化
現(xiàn)場總線設(shè)備將微處理器置入現(xiàn)場測量控制儀表中,具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力。數(shù)字信號使設(shè)備的信息量大大增加,傳輸抗干擾能力強,精確度高,減少了傳送誤差,提高系統(tǒng)的可靠性。傳感測量、補償計算、工程量處理與基本控制等功能在現(xiàn)場總線設(shè)備中完成,而且為現(xiàn)場設(shè)備更高級的智能化提供了平臺空間。
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是全分散性的體系結(jié)構(gòu),控制功能可以分散在各個現(xiàn)場智能儀表中,這樣減輕DCS主控制器的負(fù)荷,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能苗條化,或用于更高級的控制和管理功能。
(3)FF現(xiàn)場總線具有開放性、互操作性與互用性
如果說FF-H1總線現(xiàn)場設(shè)備的可互操作性使現(xiàn)場總線達(dá)到了DCS系統(tǒng)的4~20mA的信號互連的水平,而高速以太網(wǎng)現(xiàn)場總線HSE的可互操作性則達(dá)到了DCS系統(tǒng)控制總線的開放的水平。使不同公司生產(chǎn)的控制器可以掛在同一網(wǎng)絡(luò)上協(xié)同工作,這對DCS而言是不可能實現(xiàn)的。電子設(shè)備描述語言(Electronic Device Description Lanquige, EDDL),為對象設(shè)備提供一個不依賴于某種軟件平臺的描述文件,使控制系統(tǒng)(FF、 Profibus 或其他)能夠理解設(shè)備中數(shù)據(jù)的意義并無功能損失地使用它們。這為用戶擺脫商業(yè)壟斷提供了可能性。
如果說FF-H1總線現(xiàn)場設(shè)備的可互操作性使現(xiàn)場總線達(dá)到了DCS系統(tǒng)的4~20mA的信號互連的水平,而高速以太網(wǎng)現(xiàn)場總線HSE的可互操作性則達(dá)到了DCS系統(tǒng)控制總線的開放的水平。
(4)FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)降低了設(shè)備的生命周期成本
由于FF現(xiàn)場總線控制設(shè)備具有更多的自診斷參數(shù)和故障自診斷能力,并通過數(shù)字通信方式將診斷維護(hù)信息送往DCS,管理人員通過DCS的資產(chǎn)管理系統(tǒng)(AMS)可查詢所有儀表設(shè)備的運行情況,診斷維護(hù)信息,尋找故障,以便早期分析故障原因并快速排除,儀表設(shè)備狀況始終處于維護(hù)人員的遠(yuǎn)程監(jiān)控之中。與此同時,根據(jù)AMS系統(tǒng)提供的信息準(zhǔn)確地制定大修或搶修的作業(yè)計劃和備件準(zhǔn)備,不必進(jìn)行調(diào)節(jié)閥的周期性的輪流解體檢修,縮短停工維修時間,節(jié)約維修費用,降低生命周期成本。
二 現(xiàn)場總線另一角度的優(yōu)點
如果換一個角度看,上述現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)越性又可以劃分為表面的、隱含的和潛在的優(yōu)越性3類。
1.表面性
最表面的優(yōu)越性就是節(jié)省60%甚至更多的電纜及相關(guān)的輔件、節(jié)省系統(tǒng)硬件數(shù)量和設(shè)備投資。節(jié)省電纜是非常直觀的也沒有什么分歧。據(jù)有關(guān)典型試驗工程的測算資料表明??晒?jié)約安裝費用30%以上。有一點說明的是,對于大中系統(tǒng)這個優(yōu)點是重要的,有震撼力的。而對于小系統(tǒng)則因為節(jié)省額度有限經(jīng)常不被當(dāng)作重要因素考慮。
系統(tǒng)硬件節(jié)省主要是減少了很多I/O卡。一條總線段如果掛8臺現(xiàn)場設(shè)備(不分輸入和輸出),那么有2個通道的總線接口卡可以取代2塊8通道的傳統(tǒng)I/O卡,而4通道的總線接口卡可以取代4塊I/O卡。同時本安系統(tǒng)可以節(jié)省許多數(shù)量的安全柵。特別是FISCO(現(xiàn)場總線本質(zhì)安全概念)安全柵,一臺可以取代4~8臺傳統(tǒng)安全柵。
但需要特別說明一點。現(xiàn)場總線系統(tǒng)硬件節(jié)省與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)計有較大的關(guān)系。所以在規(guī)劃設(shè)計階段理解現(xiàn)場總線技術(shù)精髓,合理確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能分配對降低硬件開銷有較大的作用。分析目前市場可以買到的現(xiàn)場總線系統(tǒng)可以大致分為:
(1)傳統(tǒng)DCS+現(xiàn)場總線接口卡結(jié)構(gòu),優(yōu)點是全面繼承DCS所有特點和用戶已有習(xí)慣。
(2)完全基于現(xiàn)場總線體系的結(jié)構(gòu),優(yōu)點是更有效地節(jié)省硬件開銷。
由于智能現(xiàn)場總線現(xiàn)場儀表可以完成基本控制功能。如PID調(diào)節(jié),甚至較復(fù)雜的串級、比率、前饋和分程等。所以,上位控制器/鏈接橋路器可以設(shè)計得較“苗條”。這也為降低現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)硬件費用創(chuàng)造了條件。反之,如果我們不在現(xiàn)場儀表中完成它們本來可以而且應(yīng)該執(zhí)行的任務(wù)而繼續(xù)完全依靠傳統(tǒng)DCS一樣強大復(fù)雜的“控制器”來完成所有控制任務(wù),而僅僅將總線用于信號通信。這就“浪費了”現(xiàn)場總線現(xiàn)場設(shè)備的智能能力,導(dǎo)致了上下功能重疊和成本不必要地上升。
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