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摘要：本文首先简要简述了现场总线的基本概念，分析了FF现场总线所持有的基本特点，探讨了传统工厂基层自动化系统所存在的主要缺点，剖析了工程自动化中应用现场总线技术所带来的各项优越性。
关键词：FF现场总线；自动化；应用
1.现场总线技术概述
依据国际电工委员会所给出的IECll58定义得知，现场总线即为安装于控制室内的自动控制装置与生产过程区域的现场设备、仪表，能够在各系统间构建多点通信、数字式及穿行的数据总线。换言之，现场总线实际就是智能化、数字化的或单个分散的测量与控制设备，以此当作网络节点，运用总线进行彼此连接，最终实现相互之间的信息交换，共同实现自动控制功能的控制系统与网络系统。对于“生产过程而言”，需要包含两类，即连续生产过程与断续生产过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所谓现场设备/仪表，实际就是位于现场层的执行机构、驱动器及传感器等设备。至此，现场总线乃是一种实用技术，其主要面向信息集成的数字化网络以及工程底层自动化，其不仅能够用作自动化系统的多节点、数字化及开放式的通信技术，而且在智能式现场设备方面也可如此，其所具有的先进性与优越性，现已得到业内广泛认可，其主要有如下方面的优越性：能够以数字信号的形式替代以往的4~20模拟信号；可统一管理与控制现场的各类设备；有助于现场设备过程基本控制功能的实现；增强非控制信息监视的可能性。因此，现场总线就是实现主控系统与现场仪表较好进行信息交换的有效工具。其在工作原理及结构方面，类似于局域网LAN。
现场总线FF乃是当前一种较为先进且得到业界认可的现场总线标准之一，在通讯方面，它就是一种双向通讯、纯数字化及串行的技术协议。相比于其它类型的现场总线，FF乃是当前仅有的一种能够真正意义上将标准的控制功能向现场分布，且开展实时控制的总线技术。
2.传统工程自动化系统剖析
针对传统形式的车间级与现场级监控系统，其实际上乃是一种以PLC为基础的分布式监控系统。其所持有的突出特点是，现场中的设备与控制器间乃是一对一的连接，即一个I/O点对应设备的一个测控点。I/O接线方式实际就是传递24V DC（传送开关量信息）信号，或是4~20mA（传送模拟量信息）信号。此系统自身存在较多缺点，如（1）存在不强的信息集成能力。现场设备与控制器间在连接上依靠的是I/O连线，传送24V DC开关量信号或4~20mA模拟量信号，并以此种方式对现场设备进行监视。至此，控制器在实际获取的信息量方面，便比较有限，诸如设备参数、故障及故障记录等大量参数便较难得到。（2）系统较差的开放性与可继承性，专业性不强。除了现场设备在连接上需要依靠标准4~20Ma/24V DC，系统的其它方面的软、硬件，一般情况下仅能用一家产品。各个厂家产品互换性、操作性缺乏，所以，具有较差的可集成性。此种系统一般较少留有接口，准允其它厂商把自己专长的诸如工艺流程、控制算法、配方等专长的控制技术，以集成方式融入到通用系统当中，因此，很少有以行业为指向的监控系统。（3）难以保证可靠性。针对那些需要大范围布设的分布式系统，通常需要用到大量的I/O电缆，敷设施工任务繁重，这样除了会增加成本之外，还会使系统的不可靠性随之增加。（4）不高的可维护性。因现场级设备拥有不全的信息，因此，现场设备在故障在线诊断、报警及记录功能方面均不强，此外，还难以实现现场设备的参数化功能，如远程参数设定及修改等，因此，会对系统的可维护性造成影响。
3.现场总线在工程自动化中应用优越性
伴随当今现场总线技术的不断发展与完善，全新一代且以现场总线为基础的自动化监控系统在实际工程中的应用也变得越发广泛，此系统的主要优点在于：首先，FF现场总线实为一种数字化通信网络，其并非仅仅为了替代4~20mA信号，还能进行设备参数信息、故障信息及状态信息的实时传送。现场设备能够通过现场设备，从中获得诸多信息，系统不仅能够进行远程控制，而且还能实现远程参数化工作，因此，此功能可较好的满足当前工厂在自动化方面的多元需求与要求。其次，可继承性、互换性、互操作性及开放性好。尽管常见所生产的产品不一，只需运用相同的总线标准，便可获得较好的互换性与互操作性，所以，系统在开放性方面较好，除此之外，还具有较好的可继承性。现场总线技术准允不同厂商把自身专长的诸如工艺流程、控制算法及配方等控制技术，以集成的方式融合到通用系统当中，所以市场当中已经涌现出诸多以行业特点为指向的监控系统。再次，系统可维护性好，可靠性高。以现场总线为基础的自动化监控系统，运用总线连接方式，以此来替换传统一对一的I/O连线，针对那些大规模的I/O系统，能够规避或减少因接线点所导致的不可靠因素。此外，系统还拥有能够在线诊断故障、报警与记录等功能的现场级设备，能够对现场设备实施远程参数的设定与修改，开展此种参数化工作，有助于增强系统的可维护性，节省成本。针对那些大规模、大范围的I/O分布式系统而言，不仅能够省去大量的I/O模块与电缆，而且还可节省电缆布设方面的费用支出，从而有利于系统及工程成本的降低。
4.对工程自动化深层发展所产生的影响
随着当前各种新型自动化监控系统的不断涌现，现场总线技术的日益发展与完备，在此大背景下，系统也日渐完善与开放，系统产品更加趋向通用，拥有良好的可互换性与互操作性。总之，现场总线技术为新型自动化监控系统的更好发展，提供了一个拥有通用标准的且开放的软硬件平台。首先，控制模块的日渐现代化，使得整个设计工作变得越发灵活与多样，可以在同一条总线上放置同一个控制回路。其次，对于以往的DCS系统而言，其在提升系统可靠性方面，通常采用的是冗余方法，而对于现场总线来讲，则利用高度的分散性来最大化降低风险，仅针对那些比较重要的控制葫芦，才考虑电源的备用与冗余。再次，控制室内具有较少的端子柜及I/O机柜等，另外，在控制室布置方面也较为简化；能够对管理计算机与操作计算机同时施控，实现二者的数据共享，还能简化人员的组成结构。最后，现场总线技术把诸多传统的功能模块布设在现场仪表上，这便使得控制室DCS维护人员与传统的现场仪表维护人员的界限模糊，所以需对各方人员开展针对性培训工作。
5.结语
总而言之，在工程自动化中应用现场总线，能够有效摒弃与规避传统工程自动化系统的不足与弊端，提升整体性能，满足行业要求，提升自动化系统的开放性、互操作性、互换性及可集成性，具有突出的多元优越性。
参考文献：
[1]王勇, 戴戈, 梁瑞海,等. A—B 1336 Plus Ⅱ变频器在现场总线控制系统中的应用[J]. 自动化信息, 2007, 34(11):70-72.
[2]李军. 综合自动化变电站现场总线技术分析[J]. 中国新技术新产品, 2009(13):137-137.
[3]李锐成. 现场总线技术在电厂自动化控制中的应用思考[J]. 工业b, 2015(2):00181-00181.
论文作者:李连军,郭心奎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/11
标签：现场论文; 系统论文; 设备论文; 现场总线论文; 监控系统论文; 工程论文; 信息论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;