現(xiàn)場(chǎng)總線前景展望

現(xiàn)場(chǎng)總線作為工業(yè)控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的一種實(shí)用通訊方式已經(jīng)被工業(yè)控制領(lǐng)域廣為接受運(yùn)用，并且目前正迅速發(fā)展成為過程控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀器間通訊的首選方法。現(xiàn)場(chǎng)總線在一些未開發(fā)地區(qū)取得了巨大的成功，特別是應(yīng)用在新型大規(guī)模加工工程和發(fā)展中國家?，F(xiàn)場(chǎng)總線未來的市場(chǎng)前景如何？如何發(fā)展這種實(shí)用技術(shù)使其滿足用戶的需求呢？

一、現(xiàn)場(chǎng)總線分析

1.尋求一種通用標(biāo)準(zhǔn)

目前，現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議有幾百種版本，包括開放式標(biāo)準(zhǔn)，例如PROFIBUS和屬于同一廠商的專有協(xié)議。開放性標(biāo)準(zhǔn)的主要優(yōu)勢(shì)在于大量集散控制系統(tǒng)(DCS)和可編程序控制系統(tǒng)的支持和使用，而私有系統(tǒng)局限于運(yùn)用在它們支持的設(shè)備中。

PROFIBUS、InterBUS-S和DeviceNET等主要開放性現(xiàn)場(chǎng)總線的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)正處于整合時(shí)代，但仍在通過不斷地增加新特性來完善系統(tǒng)性能。盡管有些新型現(xiàn)場(chǎng)總線的創(chuàng)新速度在逐漸減慢，但近來多種新型的開放性現(xiàn)場(chǎng)總線已生產(chǎn)上市，如工控網(wǎng)的過程現(xiàn)場(chǎng)總線和基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線。

人們希望執(zhí)行一種統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，雖然國際電工委員會(huì)很早就著手開始制定現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)，但至今統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)仍未完成。

因?yàn)?，過程現(xiàn)場(chǎng)總線和基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線已有安裝大量設(shè)備投入應(yīng)用作為基礎(chǔ)，所以近期內(nèi)兩者都不會(huì)被淘汰。盡管過程現(xiàn)場(chǎng)總線已開始吸收采用基金會(huì)基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)總線的一些特性，但實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)依然很渺茫。過程現(xiàn)場(chǎng)總線和基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線將繼續(xù)發(fā)展，或許當(dāng)以后兩者試圖服務(wù)于同一應(yīng)用程序時(shí)，它們會(huì)做出合二為一的努力。

在國際上，雖然現(xiàn)場(chǎng)總線并非一個(gè)全球標(biāo)準(zhǔn)，但它正逐漸被歐洲一些國家所接受，且成為基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范的構(gòu)成部分。

2.系統(tǒng)整合

當(dāng)制作控制應(yīng)用程序時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線與其他系統(tǒng)進(jìn)行整合的性能是至關(guān)重要的。雖然基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線和過程現(xiàn)場(chǎng)總線都提供了允許系統(tǒng)整合的接口文件和互用策略，但是，消費(fèi)者仍期望生產(chǎn)廠家做進(jìn)一步檢測(cè)，以確保其提供的產(chǎn)品能夠真正與主要協(xié)議相融。這兩種協(xié)議有著相似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即以一種高速鏈路聯(lián)接較低速的PA和H1現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線已將對(duì)H2高速總線的研發(fā)轉(zhuǎn)向利用高速以太網(wǎng)。而且基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線用高速以太網(wǎng)為綜合現(xiàn)場(chǎng)總線提供了最靈活的多種解決方案。

過程現(xiàn)場(chǎng)總線以RS485或光纖作為其高速總線傳輸媒介，因?yàn)檫@一技術(shù)已經(jīng)非常成熟。過程現(xiàn)場(chǎng)總線采用的或許是最差的整合方法，因?yàn)檫^程現(xiàn)場(chǎng)總線允許循環(huán)設(shè)備通過GSD文件存取，進(jìn)一步使運(yùn)轉(zhuǎn)過程復(fù)雜化。此外，過程現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和參數(shù)設(shè)定也是弱項(xiàng)，常需多種外部軟件工具支持協(xié)助。

3.節(jié)約操作費(fèi)用開支

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)通過提供關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況和維修條件的及時(shí)信息來節(jié)約操作費(fèi)用。設(shè)備類型管理器運(yùn)行方法以明確的語言表述設(shè)備配置和狀態(tài)信息，使同級(jí)別的信息隨設(shè)備維修條件而傳遞。

當(dāng)某一設(shè)備狀態(tài)需要特別關(guān)注時(shí)，資源監(jiān)控器會(huì)預(yù)先自動(dòng)提醒操作者，使其提前做好準(zhǔn)備。就某種程度而言，這就要視設(shè)備和系統(tǒng)的特性而定。既然可以以這種方式獲得診斷、維修信息，那么，那些附加標(biāo)準(zhǔn)就可以將診斷、維修信息碼改譯成明確、清楚的指令或指示，從而使可獲資源最大化，且減少不必要的預(yù)防性維修。編制加載準(zhǔn)確的設(shè)備文件可縮短查找故障時(shí)間。對(duì)隱藏的設(shè)備故障進(jìn)行診斷，系統(tǒng)需要查找到正確的文件才能夠?qū)崿F(xiàn)維護(hù)設(shè)備的有效性，而這些則是最困難的工作。

4.可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道

可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道設(shè)備提供一定的維修信息，并能遠(yuǎn)程獲取設(shè)備配置及支持，這與我們已經(jīng)討論過的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議相似。在可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議情況下，各設(shè)備間用4–20mA模擬信號(hào)通訊，盡管能夠通過合適的工具和組成成分獲取設(shè)備數(shù)據(jù)，但其速度緩慢。

可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信息，上傳到主機(jī)系統(tǒng)的功能變得愈加普遍。資源監(jiān)控器應(yīng)用軟件，被用來最大化可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道設(shè)備的可用性。這一點(diǎn)，類似于基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備和過程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中資源監(jiān)控器的

功能。

可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道設(shè)備類型管理器，也可以為所有既得特性提供全方位設(shè)備支持。

二、現(xiàn)場(chǎng)總線前景

現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展前景的特征表現(xiàn)為：

一是現(xiàn)場(chǎng)總線將出現(xiàn)更多低功耗設(shè)備和自主存儲(chǔ)個(gè)體文件編制文檔。它將進(jìn)一步簡(jiǎn)化運(yùn)轉(zhuǎn)過程，并促進(jìn)涵括精密運(yùn)算法則和改良安全協(xié)議設(shè)備的不斷涌現(xiàn)。

二是現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備在傳達(dá)維修信息時(shí)將更加智能化。這是一個(gè)有發(fā)展空間的領(lǐng)域，而且，其優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在于處理錯(cuò)誤信息時(shí)更加智能化。

三是現(xiàn)場(chǎng)總線另一個(gè)發(fā)展前景是無線設(shè)備的使用。例如，工程師在車間現(xiàn)場(chǎng)巡查時(shí)，可用便攜式個(gè)人數(shù)字助理器檢測(cè)核查設(shè)備運(yùn)行過程，并處理現(xiàn)場(chǎng)問題。

四是光纖通訊也將被用來阻止射頻對(duì)數(shù)據(jù)的干擾。

（作者單位：青島科技大學(xué)）