传感器现场仪表的传输信号与现场总线技术_1.docx

传感器现场仪表的传输信号与现场总线技术传感器现场仪表的传输信号与现场总线技术shixiang导语：现场仪表与控制室仪表之间的数字通讯统称为现场总线。现场仪表与控制室仪表之间的数字通讯统称为现场总线。实际由于现场设备不同，数字信号传输数据的通讯宽度不同，而分为传感器总线、设备总线和现场总线几种统称为现场总线；又于过渡期有HART协议的准数字化通讯；另外，就是国际标准和行业标准的复杂性和数字通讯技术开展速度太快造成的系统架构扁平化等等原因，使如今现场总线技术处于“春秋战国时期，所以有必要让流程工业及加工业决策者，对这个问题理出一个思路来，促进现场总线技术的普及。20世纪70年代大约在电动单元组合式仪表研发时期，出现了420mDC的国际统一信号对应电压信号为15VDC，相应两线制技术也得到普及。两线制是指一个现场变送器由两根导线与控制室对应端子相连，在其上完成供电24VDC及电流信号传输。当然，四线制技术也还可以使用四线制指现场变送器接两根电源线和两根信号线。在1986年美国Rosemount公司推出HARTHighwayAddressableRemoteTransducer可寻址远程传感器高速公路通讯协议，在原两线制变送器上增加了数字信号传输功能，即在420mA的直流模拟信号根底上叠加了一个波形为FSKFrequencyShiftingKeyingBell202的数字通讯信号，以后得到多家仪表研制这方面的产品。严格地讲，它不是现场总线，但由于它兼容了模拟信号及有利于改造老产品，所以10多年来它还能生存下来，而且有所开展，如它规定了设备描绘语言，而且多种DCS、PLC均可与之相连，配套的HARTMuHiplexer多路复用器之外，还有HARTI/O，使老装置装置改造中现有布线系统得到利用，完成工厂资产设备治理等功能，进步工厂消费效率。国际标准和行业标准追溯上世纪80年代IFC、90年代初ISP及ISPF已经进展了初步结合，1994年法国参加成立现场总线基金会FF比HART通讯协议公布稍后，国际电工委员会IEC于1988年IEC/TC65/SC65C/WG6工作组正式开场现场总线标准化工作，于2000年1月正式通过IEC61158测量和控制数字数据通讯工业控制系统用现场总线标准，有10种类型，为了便于标准的应用，又制订了IEC61784作为解释和补充，IEC61784为工业控制系统的连续和断续制造用现场总线行规设置，涉及7个协议簇，即FF、ControlNet、Profibus、P-Net、SwiftNet、WorldFIP、Interbus。另外，IEC/TC17/SC17B分管低压电器的分委员会制订了IEC62026有关的现场总线AS-I、DeviceNet、SDS及Seriplex4种现场总线标准；IEC/TC22分管电力电子的分委员会将CAN总线列为国际标准，而且ISO国际标准组织通过为标准：CANISO118981Mbit/s与CANISO11519125Kbit/s。以上通常称有7+4+1=12种现场总线国际标准。也有很多人把局部应用较少或者原理与其它总线相宾的总线略去而称有8种现场总线。在未成为国际标准的现场总线中，应用很广，性能很好的有Lonworks，它为ANSI美国国家标准及智能建筑等5个行业的标准；Modbus总线应用的历史较长，如今也在开展与以太网相结合等技术；另外就是CC-Link，它由日本三菱公司推出，应用面也很广。关于多标准问题在IEC制订现场总线标准的同时，各国或者跨国大公司也在积极开发现场总线，一些国家或者行业的特殊性，IEC原设想的现场总线基金会固然代表了100多个国家，其开发的基金会现场总线并不能知足各行业的要求，而且要知足经过工业的要求，也还有一个完美的经过，所以只好将其低速标准FF的H1局部与其它各种功能相近的Profibus-PA、Profibus-DP等并列为标准。另外原因就是数字通讯技术开展很快，加之FCS概念虽已形成，但与DCS、PLC等系统还得“和平共处一无相当长时期；又与80年代刚制定标准时期相比，FF高速标准与以太网互联网技术相兼容是大势所趋，所以出现了FF的HSE及Profinet等标准，这些都是顺应潮流的选择。应该讲多标准的产生，这是反映了数字通讯技术的现实，不是以人们的意志而转移的。既然是多标准，以后还会有所增加，我国如有新的现场总线出现，也可以争取成为国际标准。如事先制订出统一的开放的、可互操纵的一个现场总线标准，制订出来以后，多数厂家都放弃原来的现场总线，当然很理想，最大受益者为最终用户，但是我们要面对现实，在成认现状、积极应用现标准的同时，用户和制造厂都对开放性和可互操纵性的理想锲而不舍，我想这一天终究会到来。现场总线的比拟多现场总线是制造商、集成商和最终用户以来不便选用困难，但是通过比拟，结合自身特点，是能选出一种或者两种现场总线，并发挥现场总线技术的上风，以来经济效益，而且可以自下而上防止出现信息孤岛。主要现场总线比拟如表1所示。表中除主要性能特点以外，与选型有关的还有：主从方式、无主方式或者点对点方式；传送经过数据和住处组态住处运行状态等报文长短；通讯实时性；通讯准确性和通讯平安性等。高速或者上层的现场总线在表中所列的FFHSE、Profinet、ControlNet中的Ethernet/IP均使用了工业以太网；其它的现场总线如今也在致力于和以太网互联网相连；加之工业以太网也在从事“e网到底的努力，即在开展直接与以太网相连的I/O模块;又IEC正与IAONA工业自动化开放网络结合会制订包含工业以太网行规的“工业网络化系统安装导那么，所以我们要重视工业以太网的开展。完毕语我国在HART、FFH1、Profibus的研发方面投入了很大气力，也出现了一些产品，推广工作正在加强。在经过控制领域中，应在全球化的背景下，尽快应用到实际工作中，产生经济效益。我国在CAN、Lonworks的开发研制和应用方面最为活泼，而且在很多行业获得了一定实效，所以应该继续努力。传感器市场日新月异，美国约有17000多种传感器，我国也有6000多种；世界非军用传感器市场1998年为325亿美元，平均年增长率为9%，预计2020年将增加到506亿美元，我国传感器市场2003年销售额为186亿元，同比增长32.9%。流程工业用差压变送器出现了EJX型等多变量变送器，采用FF现场总线技术，能把质量流量、介质压力及导管堵塞诊断、蒸汽体热诊断和孔板磨损情况等多种信号和信息经一根双绞线传送到中央控制室，对设备维护、保证消费正常操纵和装置平安都有很大作用，进而促进了自动化系统管控一体化的变革。详细工程实例有广东惠州的中海壳牌南海工程及上海赛科乙烯工程，全面采用基金会现场总线技术，分别由横河和艾默生罗斯蒙特承包。其中横河总承包的广东工程为80万吨/年的乙烯、24万吨/年的乙二醇、56万吨/年的单体苯乙烯以及氧化丙烯SMPO等，预计2005年12月正式投产，这为国际上规模最大、技术最先进的工程之一，将对现场总线技术用于流程工业起到示范作用。