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現(xiàn)場總線是從控制室連接到現(xiàn)場設(shè)備的雙向全數(shù)字通信總線,簡單理解就是通信總線一直延伸到現(xiàn)場設(shè)備。它是一個開放互聯(lián)模型,可與以太網(wǎng)結(jié)合,通過Internet實現(xiàn)遠程監(jiān)視、控制、調(diào)試、診斷等。現(xiàn)場總線是計算機、通信、控制技術(shù)的融合,優(yōu)點來源于三大特點:一是數(shù)字化,意味著數(shù)據(jù)傳輸更為便利,信息傳輸量增加,提供數(shù)據(jù)的可共享性;二是標準統(tǒng)一開放,利于共享,為不同網(wǎng)絡互聯(lián)掃清道路,提供互操作性;三是控制分散,簡化網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu),使互聯(lián)更加便利。
信號傳輸數(shù)字化是所有現(xiàn)場總線的基本特點,它使系統(tǒng)精度提高;現(xiàn)場設(shè)備的信息增加幾十倍,可用于自診斷、系統(tǒng)調(diào)試和管理,提高系統(tǒng)的有效性;同一電纜掛接多臺現(xiàn)場設(shè)備,可節(jié)省電纜70%~90%及施工量。但節(jié)省電纜只不過是現(xiàn)場總線技術(shù)表層的優(yōu)點,因為DCS/PLC遠程I/O也可達到類似效果,而從現(xiàn)場設(shè)備獲得豐富的信息才是現(xiàn)場總線技術(shù)*的本質(zhì)*性。
標準統(tǒng)一開放是所有現(xiàn)場總線必需的特點,也是它與許多原來“專有”的通信總線的關(guān)鍵區(qū)別之一。它給用戶帶來的本質(zhì)優(yōu)點是打破了個別廠商的壟斷,給技術(shù)以強大的支持群體,促進公平競爭,促進技術(shù)進步。DCS只做到操作站以上開放,控制層不可能開放,而FCS則做到系統(tǒng)從上到下全開放。不同總線開放的程度和難度都有所區(qū)別,簡單的I/O總線開放的難度較低,而控制用的系統(tǒng)總線的開放互操作就很難。
控制*分散是現(xiàn)場總線具有的突出特點。它給用戶帶來的實質(zhì)優(yōu)點是由高度智能的現(xiàn)場設(shè)備來分散完成DCS控制器的功能,弱化甚至省去了集中控制器的層次,可降低設(shè)備費用,使控制風險*分散,提高系統(tǒng)控制的自治性和可靠性。
當然,現(xiàn)場總線也有難以發(fā)揮其優(yōu)勢的場合。在很長時期內(nèi),包括DCS/PLC在內(nèi)的許多控制系統(tǒng)和現(xiàn)行標準都會與現(xiàn)場總線共存,這和DCS出現(xiàn)后乃至今天許多原有控制設(shè)備依然存在的局面相似。
目前現(xiàn)場總線技術(shù)在我國的應用已取得很大進展,但也存在一些問題,制約了其推廣。
在工程應用方面,工程投資比較大。雖然各種現(xiàn)場總線都把節(jié)省費用當成自己的主要優(yōu)點,但在實際應用中現(xiàn)場總線的投資比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)要大。一是試用的系統(tǒng)規(guī)模太??;二是試用的系統(tǒng)并不分散或者是利用原有布線的改造項目,因此無法充分發(fā)揮現(xiàn)場總線節(jié)省電纜的優(yōu)勢。
其次,調(diào)試和運行維護比較難。由于現(xiàn)階段熟練掌握現(xiàn)場總線的應用技術(shù)和開發(fā)技術(shù)的人才少,企業(yè)在調(diào)試和運行時經(jīng)常會遇到困難。因此,企業(yè)在選擇系統(tǒng)集成商時,應選擇技術(shù)力量比較強,比較有經(jīng)驗的單位。
再者,與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比優(yōu)點不明顯。以智能化現(xiàn)場儀表為基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比,其優(yōu)點不僅在于控制方面,更多的在于自診斷、自校正等自動管理方面。但是,目前國內(nèi)用的系統(tǒng)大多數(shù)太小,沒有把管理自動化和遠程診斷功能納入系統(tǒng),因此無法發(fā)揮現(xiàn)場總線系統(tǒng)降低運行維護費用的優(yōu)勢。
在技術(shù)方面,當總線切斷時,系統(tǒng)有可能產(chǎn)生不可預知的后果,用戶希望這時系統(tǒng)的效能可以降低,但不能崩潰,這一點目前許多現(xiàn)場總線不能保證;現(xiàn)有的防爆規(guī)定限制了總線長度和總線上所掛設(shè)備的數(shù)量,也就限制了現(xiàn)場總線節(jié)省電纜優(yōu)點的發(fā)揮;系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)過分復雜,不容易掌握。但組態(tài)參數(shù)設(shè)定得好壞,對系統(tǒng)性能影響很大。
在應用中,現(xiàn)場總線的開放、互聯(lián)性及互操作性決定了與之俱來的不可避免的安全問題。
外部網(wǎng)是一個由現(xiàn)場總線實現(xiàn)的自動化系統(tǒng),是和企業(yè)的Intranet緊密結(jié)合在一起的,存在著與Internet普通應用相同的種種威脅,包括竊聽、盜取資料、非法獲取控制權(quán)、進行破壞、阻礙通信等。要解決這些問題,必須建立起一套適合企業(yè)的針對現(xiàn)場總線應用的安全策略。
在Intranet內(nèi)部,人們?nèi)菀追潘删?。由于現(xiàn)場總線多應用于化工、電氣及樓宇自動化控制中,這些場合都要求系統(tǒng)連續(xù)運行,因此現(xiàn)場總線可能受到的攻擊時間與普通應用相比長得多。
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