現場總線范文10篇

【論文關鍵詞】:現場總線;控制系統;冗余;電廠

【論文摘要】:文章主要討論了現場總線的特點，闡明了基于現場總線的電廠自動化系統構成，著重強調了現場總線在電廠中應用應注意的問題。

1.前言

在電廠信息化的建設過程中，越來越多的專家、學者和電力工程設計人員意識到推動現場總線技術在電廠應用的重要性和迫切性，提出了現場總線控制系統在電廠的應用設想和建議。但到目前為止，在國內已建和在建電廠中，真正意義上的全面和系統地應用現場總線控制系統的實例尚未見報道，還只是局部的試點。

根據國際電工委員會IEC61158標準的定義：安裝在制造或生產過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、串行、雙向、多點通信的數據總線稱為現場總線。由現場總線與現場智能設備組成的控制系統稱為現場總線控制系統(FCS)。而衡量一個控制系統是否為真正的FCS有三個關鍵要點，即：核心、基礎和本質。FCS的核心是總線協議，只有遵循現場總線協議的控制系統，才能稱為現場總線控制系統；FCS的基礎是數字智能現場儀表，它是FCS的硬件支撐；FCS的本質是信息處理現場化，這是FCS系統的效能體現。

因此現場總線控制系統是一種全計算機、全數字、雙向通信的新型控制系統。它與DCS的本質差異在于現場級設備的數字化、網絡化，實現了控制裝置與現場裝置的雙向通信，消除了生產過程監控的信息“盲點”。可以說，現場設備級的數字化、網絡化是電廠信息化管理的基礎。

摘要:簡要介紹了現場總線系統在石化行業的重要地位，并結合實際對其進行優勢分析

關鍵詞:FCS控制系統;結構特點;優勢分析;前景展望

“信息化帶動工業化，工業化促進信息化”是中國的國策。現在石油和化工企業的信息化分為三層結構：第一層以PCS(ProcessControlSystem，過程控制系統)為代表的生產過程基礎自動化層，主要內容包括先進控制系統（DCS、FCS）、先進控制軟件、軟測量技術、實時數據庫等。第二層以MES(ManufacturingExecutionSystem，制造執行系統)為代表的生產過程運行優化層，主要內容包括現金計劃與調度技術APS、生產實時跟蹤技術、動態質量控制與管理技術、物料平衡技術等。第三層以ERP(EnterpriseResourcePlanning，企業資源計劃)為代表的生產過程經營優化層，主要內容包括企業資源管理ERP、供應鏈管理、產品質量數據管理、設備資源管理、企業電子商務平臺等。三層結構在功能劃分上雖有重疊，但各有側重。

目前中國石油內部正在MES和ERP這兩層平臺推廣實施先進的管理系統。PCS層雖然處于最底層，但是本層各種控制系統及技術應用效果的好壞，直接關系到信息化進程的快慢和應用效果。在目前，DCS（集散控制系統）還是主流，國內已有近800套應用。但是現場總線控制系統FCS（fieldbuscontrolsystem）代表當今控制技術和DCS的發展方向，并已經進入工業化應用階段。人們對FCS有各種評論，既有對新技術的贊嘗，也有對現狀的困惑。盡管眾說紛紜，筆者將FCS結合本公司裝置實例，對其應用發展，略表以下個人之見：

一、(FCS)現場總線控制系統的特點

根據IEC/ISA定義，現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支的通信網絡。它是用于過程自動化最底層的現場設備以及現場儀表的互連網絡，是現場通信網絡和控制系統的集成。它具有系統開放性；互可操作性和互用性；現場設備的智能化與功能自治性；系統結構的高度分散性；對現場環境的適應性等技術特點。FCS與傳統控制系統（如DCS）的結構對比如圖所示

摘要：文中闡述了現場總線的主要產品及其控制系統的結構和特點，針對網絡拓撲結構論述網絡傳輸的物理介質及網絡協議。關鍵詞：現場總線控制系統網絡拓撲網絡協議FieldbusControlSystemConstituteandCharacteristic[Abstract]:Thispaperintroducingthefieldbusmostlymanufactureandcontrolsystemframeandcharacteristic，bedeadagainstmeshworktopologyframediscussmeshworktransmissionphysicsmediumandmeshworkagreeon。[KeyWords]:fieldbuscontrolsystemmeshworktopologymeshworkagreeon1.概述現場總線的技術基礎是一種全數字化、雙向、多站的通信系統，是應用于各種計算機控制領域的工業總線，因現場總線潛在著巨大的商機，世界范圍內的各大公司投入相當大的人力、物力、財力來進行開發研究。當今現場總線技術一直是國際上各大公司激烈競爭的領域，由于現場總線技術的不斷創新，過程控制系統由第四代的DCS發展至今的FCS（FieldbusControlSystem）系統,已被稱為第五代過程控制系統。而FCS和DCS的真正區別在于其現場總線技術。現場總線技術以數字信號取代模擬信號，在3C（Computer計算機、Control控制、Commcenication通信）技術的基礎上，大量現場檢測與控制信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現場設備。由于國際上各大公司在現場總線技術這一領域的競爭，仍未形成一個統一的標準，目前，在現場總線網絡互聯都是遵守OSI參考模型。現場總線控制系統是從八十年代中期發展起來的。經歷了十幾年的時間，現場總線控制技術已經被廣泛應用于汽車、造紙、紡織、煙草、機械、石油化工、電力、樓宇自控等各個控制領域。現場總線控制技術由于其巨大的技術優勢，被認為是工業控制發展的必然趨勢，將逐步取代傳統的PLC點對點接線的控制方法。2.現場總線的主要產品連接于總線上的產品，可以分為有源和無源兩大類。2.1.有源產品有源產品可以產生通訊信號、響應信號、調整信號或者兼而有之。有源產品包括以下部件：2.1.1節點（Node）；總線上可以編址的設備。2.1.2總線模塊(BusModulea)；任何形式的現場節點，可以使用端子或接插件連接傳感器、閥門、按鈕等各種現場裝置。

2.1.3網關（Gateway）；一種特殊的節點，用于兩面種不同的總線之間的信號和數據變換。

2.1.4放大器；一種用于實時（加強）信號，以精確復制原始信號。連接同一總線的兩部分，解決通訊信號在通訊線上由于電氣損耗而造成的衰減。當信號變弱而不變形時可以使用放大器。

2.1.5中繼器（Repeater）；用于加強信號，產生不變形的新信號。連接同一總線的兩端，當信號變弱或變形時可以使用中繼器。

2.1.6.橋（Bgridge）；有兩類橋。一種是用于連接同一種協議，不同傳輸速度的兩個段。另一種是一種智能的中繼器，當通訊的源地址和目的地址位于不同總線段時，用于重復兩個段間的數據。橋必須被編程設定地址和相關的段。當橋讀地址時，要有幾個位的等待時間。橋可以應用于設備級總線，但應用并不普遍。

2.1.7路由器（Router）；用于廣域網的高等級橋。這類產品很少應用于設備級總線。

摘要：現場總線（Fieldbus）是80年代末、90年代初國際上發展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現場智能設備互連通訊網絡。它作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯系……

關鍵詞：現場總線技術特點優點

現場總線（Fieldbus）是80年代末、90年代初國際上發展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現場智能設備互連通訊網絡。它作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯系。它不僅是一個基層網絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統。這項以智能傳感、控制、計算機、數字通訊等技術為主要內容的綜合技術，已經受到世界范圍的關注，成為自動化技術發展的熱點，并將導致自動化系統結構與設備的深刻變革。國際上許多實力、有影響的公司都先后在不同程度上進行了現場總線技術與產品的開發。現場總線設備的工作環境處于過程設備的底層，作為工廠設備級基礎通訊網絡，要求具有協議簡單、容錯能力強、安全性好、成本低的特點:具有一定的時間確定性和較高的實時性要求,還具有網絡負載穩定，多數為短幀傳送、信息交換頻繁等特點。由于上述特點，現場總線系統從網絡結構到通訊技術，都具有不同上層高速數據通信網的特色。

一般把現場總線系統稱為第五代控制系統，也稱作FCS——現場總線控制系統。人們一般把50年代前的氣動信號控制系統PCS稱作第一代，把4～20mA等電動模擬信號控制系統稱為第二代，把數字計算機集中式控制系統稱為第三代，而把70年代中期以來的集散式分布控制系統DCS稱作第四代。現場總線控制系統FCS作為新一代控制系統，一方面，突破了DCS系統采用通信專用網絡的局限，采用了基于公開化、標準化的解決方案，克服了封閉系統所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結合的集散系統結構，變成了新型全分布式結構，把控制功能徹底下放到現場。可以說，開放性、分散性與數字通訊是現場總線系統最顯著的特征。

現場總線技術在歷經了群雄并起，分散割據的初始階段后，盡管已有一定范圍的磋商合并，但至今尚未形成完整統一的國際標準。其中有較強實力和影響的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它們具有各自的特色，在不同應用領域形成了自己的優勢。本文將在簡要描述現場總線技術特點的基礎，緊扣系統的可靠性、實用性等，介紹現場總線網絡結構、體系結構等關鍵技術及目前較為流行的幾種有實力的現場總線技術的現狀，最后闡述現場總線的發展趨勢與技術展望。

一、現場總線的技術特點

摘要：本文結合智能模塊化變電所自動化系統通訊方案的設計，討論了WorldFIP現場總線的性能及其在變電所自動化系統中的應用。

關鍵詞：WorldFIP現場總線

1引言

微機化分散式變電所自動化系統所具有的自動化程度高、組態靈活、運行可靠、占地少、投資省、設計維護簡單等諸多優點已成為業內的共識。在變電所自動化技術的發展中，除了單片機技術的發展，保護技術的成熟等因素外，現場總線技術的興起和普及起到了極為重要的作用。可以說以現場總線為基礎的全數字測量控制系統是21世紀自動化控制系統的主流，其中當然也包括電力系統的變電所自動化系統。正是由于傳輸高效、通訊可靠、接口靈活的現場總線對傳統串行通訊方式(如RS232/RS485)的改進，為信息繁雜、組態靈活、運行高速的分散式變電所自動化系統提供了通訊上的保證。同時，選擇不同的通訊方式、選擇不同的現場總線也相應決定了整個變電所自動化系統的不同特點。

2通訊方式比較

目前，現場總線種類繁多，國際上各大集團出于對現有市場利益的追逐，統一的現場總線國際標準遲遲不能出臺。2000年IEC1158國際標準中將FF的H1，FRHSE、Profibus,Interbus,P-net,Wordfip,ControlNet,Smift-Net等8種總線均列入國際標準，形成多種總線共同競爭的局面。

摘要：本文在介紹WorldFIP現場總線的基礎上，介紹了WorldFIP現場總線在RCS-9700變電站綜合自動化系統中典型應用，并對一些技術細節進行了探討。關鍵詞變電站綜合自動化現場總線WorldFIP

關鍵詞：變電站綜合自動化現場總線WorldFIP

0引言

隨著計算機技術和通信技術的發展，變電站綜合自動化水平不斷提高。大量智能設備的應用，在實現變電站無人值守或少人值守的同時，也對變電站的通信系統提出了更高的要求，尋求一種高速、實時、可靠的通信方式，已成為變電站綜合自動化系統發展的核心問題之一。

現場總線是指在生產現場的測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信、完成測量控制任務的系統[1]，這種系統具有良好的開放性和設備間的互操作性，在變電站綜合自動化系統中具有廣泛的應用前景。目前IEC國際標準現場總線共有八種，本文介紹其中的WorldFIP現場總線技術及其在變電站綜合自動化系統中的應用。

1WorldFIP現場總線技術

摘要：本文基于目前流行的現場總線技術之一——Lonworks總線技術，給出了火電廠輸煤系統中工況參數監測的總體框架，對模擬量、開關量智能節點給出一般性設計，形成以智能節點為單位的能實現控制、管理、監測功能的火電廠輸煤系統現場底層網絡，在此基礎上最終實現與DCS（分散控制系統）的集成。

關鍵詞：Lonworks技術智能節點分散控制系統網絡集成

1、引言

1991年美國Echelon公司成功推出了lonworks網絡控制系統，與當前已有的幾種現場總線技術相比，lonworks總線以其特有的突出特點：統一性、開發性以及互操作性，成為實際上的現場總線推薦標準。Lonworks總線技術的核心是neuron（神經元）芯片及其內部固件lontalk協議，它既能管理通信，又具有輸入/輸出及控制能力。此外，Echelon公司還為網絡的開發提供了強有力的開發工具，控制模板和網絡服務工具等，可以很方便地組成智能節點，并將這些節點應用于lonworks網絡中形成網絡系統。因此，該總線常被作為工業生產中檢測與控制中較為流行的總線之一。

輸煤系統是火電廠的重要組成部分，其安全可靠運行是保證電廠實現安全、高效不可缺少的環節。輸煤系統的工藝流程隨鍋爐容量、燃料品種、運輸方式的不同而差別較大，并且使用設備多，分布范圍廣。作為一種具有本安性且遠距離傳輸能力強的分布式智能總線網絡，lonworks總線能將監測點做到徹底的分散（在一個網絡內可帶32000多個節點），提高了系統的可靠性，可以滿足輸煤系統監控的要求。火電廠輸煤系統一般都采用順序控制和報警方式，為相對獨立的控制單元系統，系統配備了各種性能可靠的測量變送器。通過運用Lonworks現場總線技術將各種測量變送器的輸出信號接入對應的智能節點組成多個檢測單元，然后掛接在Lonworks總線上，再通過Lonworks總線與已有的DCS系統集成，實現了對輸煤系統更加有效便捷的監控。

2、基于Lonworks總線火電廠輸煤系統的基本結構

摘要：中國行業標準JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》第26章《建筑物自動化系統（BAS）》所規定的模擬和數字混合的集散型系統（TDS），已面臨更新為全數字系統的挑戰。就像工業自動化一樣，建筑物自動化市場在技術接受期曲線上，通常落后于商業領域技術應用會有幾年之久……

關鍵詞：建筑物自動化總線技術

中國行業標準JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》第26章《建筑物自動化系統（BAS）》所規定的模擬和數字混合的集散型系統（TDS），已面臨更新為全數字系統的挑戰。就像工業自動化一樣，建筑物自動化市場在技術接受期曲線上，通常落后于商業領域技術應用會有幾年之久，因此，在商業領域已經成功運用多年的個人計算機和以太網通信，現在卻成為BAS更新途徑的熱門話題。PC-BasedControl和以太網技術，已經開始全面進入BAS領域。2000年3月，Honewell公司推出的全數字化閉路電視監視系統DVM，就用PC-BasedVideoServer，類似于商業領域應用的個人計算機式視頻服務器，取代了傳統的模擬和數字混合的CCTV閉路電視矩陣切換器和磁帶錄象設備；DVM系統中，經過信號轉換接口把所有攝像機的視頻信號直接連入以太網通信，每20臺攝像機使用1臺VideoServer。這種第三代保安監控電視的全數字化CCTV以太網系統，已經在澳大利亞悉尼機場使用。

PC機技術日新月異的進步，使BAS的中央站功能不斷增強；PC機的商業軟件，如ODBC、API等等，已成為BAS的標準軟件；基于PC機技術的分站不斷發展。信息領域的以太網技術對工業自動化和建筑物自動化各個層面的影響，從上到下。BAS管理層的以太網正在下植到自動化層和更低的現場層。BAS三層結構將會成為以太網"一網到底"的三層網絡。完成這項"通體透明網絡"革新的主要技術，就是以太網現場總線。以太網現場總線，也可稱為以太網I/O（Input/Output），是控制技術和信息技術的完美結合，性能發揮到極致，它或許能夠解決工業自動化長期爭論不休的現場總線標準化問題，是商業技術影響工控技術的一個范例。

以總線為脈絡，分析計算機總線、測控總線和網絡總線在BAS技術發展中分別擔綱的角色，可以加深對BAS未來發展的了解。

1、總線BUS

摘要：簡要介紹了樓宇自動化系統，分析了傳統集散控制系統和新興的現場總線控制系統優缺點以及應用，并介紹了樓宇自控領域中流行的4種現場總線。說明了以太網技術的發展以及在樓宇自控領域中的最新應用情況，對現場總線控制系統和以太網進行了比較。

關鍵詞：樓宇自動化控制網絡現場總線控制系統以太網樓宇自動化系統

目前日益流行的智能建筑(InteUigentBuidings)是建筑技術與計算機信息技術相結合的產物，是信息社會的需要，也是未來建筑發展的方向。智能建筑主要由樓宇自動化系統(BuidingAutomationsystem，縮寫為BAS)、通信自動化系統(CAS)和辦公自動化系統(OAS)三大系統組成。其中，樓宇自動化系統是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動化系統是利用計算機及其網絡技術、自動控制技術和通信技術構建的高度自動化的綜合管理和控制系統，將大樓內部各種設備連接到一個控制網絡上，通過網絡對其進行綜合的控制，這些設備包括空調、照明設備、電梯、消防設備、安防設備等等。它確保建筑物內的舒適和安全的辦公環境，同時實現高效節能的要求。

一、現場控制系統FCS的出現以及在樓宇自控中的應用

上個世紀七八十年代，伴隨著計算機可靠性提高，價格大幅下降，出現了由多個計算機遞階構成的集中、分散相結合的分布式控制系統(DistributedControlSystem，簡稱DCS)。DCS是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統。它的測量變送儀表一般是模擬儀表，因此它屬于一種模擬數字混合控制系統，這種系統較以前的各種控制系統有了較大的進步。DCS在工業自動化控制領域獲得了廣泛的應用，也開始應用到樓宇自動化控制領域。但是DCS存在如下一些缺點：

(1)安裝費用高。采用一臺儀表、一對傳輸線的接線方式，導致接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難；

1控制系統的智能化、分散化、網絡化

工業自動化領域的發展趨勢之一是控制系統的智能化、分散化、網絡化，而現場總線的崛起正是這一發展趨勢的標志。

1.1現場總線的崛起

半個多世紀以來，工業自動化領域的過程控制體系歷經基地式儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統、集散控制系統等4代過程控制系統，當前我國水工業自動化的主流水平即處于以PLC為基礎的DCS系統階段。這里要說明一點，DCS既是一個過程控制體系的名稱，有時也表示為由制造廠商出售的一個起完整作用而集成的集散控制系統產品，這種DCS系統相對較為封閉，而目前水工業自動化的DCS系統多數是由用戶集成的，因此相對較為開放。

與早期的一些控制系統相比，DCS系統在功能和性能上有了很大進步，可以在此基礎上實現裝置級、車間級的優化和分散控制，但其仍然是一種模擬數字混合系統，從現場到PLC或計算機之間的檢測、反饋與操作指令等信號傳遞，仍然依靠大量的一對一的布線來實現。這種信號傳遞關系稱之為信號傳輸，而不是數據通信，難以實現儀表之間的信息交換，因而呼喚著具備通信功能的、傳輸信號全數字化的儀表與系統的出現，從而由集散控制過渡到徹底的分散控制，正是在這種需求的驅動下，自20世紀80年代中期起，現場總線便應運而生，并通過激烈的市場競爭而不斷崛起。

現場總線是應用在生產現場的全數字化、實時、雙向、多節點的數字通信系統。現場總線技術將專用的CPU置入傳統的測控儀表，使它們各自都具有了數字計算和通信能力，即所謂“智能化”；采用可進行簡單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯系的紐帶，把掛接在總線上作為網絡節點的多個現場級測控儀表連接成網絡，并按公開、規范的通信協議，使現場測控儀表之間及其與遠程監控計算機之間實現數據傳輸與信息交換，形成多種適應實際需要的控制系統，即所謂“網絡化”；由于這些網上的節點都是具備智能的可通信產品，因而它所需要的控制信息不采取向PLC或計算機存取的方式，而可直接從處于同等層上的另一個節點上獲取，在現場總線控制系統的環境下，借助其計算和通信能力，在現場就可進行許多復雜計算，形成真正分散在現場的完整的控制系統，提高了系統的自治性和可靠性。