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PROFIBUS在混合流程行业中的效益

作者:ARC咨询集团2004.12.13阅读 2163

  概要
  现场总线设备网络在制造业的应用正持续快速地增长。尤其在同时使用连续和离散应用的混合流程行业,制造商们已认识到同种现场总线结构的好处,该结构能突破不同装置的界限www.cechina.cn,把从简单的传感器到复杂的现场仪表联结成网。PROFIBUS以其统一的通信协议、诸多的应用形式和多种可选传输介质为制造商们提供了实实在在的长期效益控制工程网版权所有,从而保护他们在自动化方面的投资。
PROFIBUS应用行规基于统一的通信协议,满足不同应用领域的需求
图1:PROFIBUS应用行规基于统一的通信协议,满足不同应用领域的需求

  现场总线和设备网络的效益已经不同于最初市场对它的认识。诸如布线和安装费用降低这样的好处是显而易见的,却掩盖了现场总线和设备网络的长期益处。根据ARC的研究,现场总线和设备网络的最大益处体现在工厂投运很长时间后的维护和运行方面。换言之,现场总线本身通常并不能直接降低费用www.cechina.cn,它通过有效提高资产管理水平,从而大幅度降低了运营成本,帮助制造商取得优异的运营绩效。当用户对应用于工厂环境中的现场总线和设备网络更有经验后,他们会发现这种技术更多的好处。
  在诸如制药、食品饮料和精细化工这样典型的混合流程行业,现场总线大大有助于实现最佳运行。混合生产流程由连续的和提出独自要求的
离散应用组成。连续流程部分通常在危险的或易爆的环境下使用诸如变送器、阀门定位器和分析仪等设备来采集数据或控制诸如蒸馏和放热反应的流程。本质安全的、总线供电的设备在该区域是关键的,而网络速度通常并不是主要问题。
  在离散流程方面,诸如装瓶和制粒位于生产线的中心,而物料搬运和包装通常在生产的上下游区域。在这部分,网络的速度和确定性是关键因素。
  基于IEC61158国际标准的PROFIBUS是在离散行业中使用最广泛的设备网络,用于连接可编程控制器和外围设备,如远程I/O、智能传感器和执行器、变频器和运动控制器等。为了满足过程行业对本质安全和两线制总线供电的特殊需要, PROFIBUS也提供MBP-IS(曼彻斯特编码、总线供电、本质安全)传送技术,但仍使用相同的通讯协议。
PROFIBUS为混合流程的应用提供了浑然一体的通信解决方案
图2:PROFIBUS为混合流程的应用提供了浑然一体的通信解决方案

  混合流程行业制造商需要集成的现场总线解决方案
  混合流程行业的用户必须应付其工厂在连续和离散这两方面的日常操作问题。这两方面的自动化结构越相似,则运行和维护费用越低。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,混合流程行业制造商需要贴合这两大制造领域的一体化工业网络解决方案。这里www.cechina.cn,PROFIBUS独特的价值在于其公共通信协议,由此可以对工厂的所有区域使用同一种方法进行组态和诊断。
  除了有多种网络传输介质可供选择外,PROFIBUS的应用行规还能满足混合流程用户提出的各种要求。在包装应用中普遍使用的PROFIdrive可使多个变频器或伺服系统同步运行。PROFIsafe添加了一个额外的安全协议层,以帮助用户满足诸如IEC61508等国际安全标准严格的防错要求。这两种应用形式都以PROFIBUS DP为基础,且提供额外的特定应用的功能。
混合流程行业既利用过程应用,同时又利用离散应用
图3:混合流程行业既利用过程应用,同时又利用离散应用

  PROFIBUS满足混合流程用户的需求
  在危险区域,PROFIBUS PA设备应用行规采用本质安全的物理层,该层以两线技术向设备提供总线电源。该方案称为PROFIBUS PA。由于离散流程使用同一个通信协议,PROFIBUS PA段可以通过对总线协议透明的段耦合器与非危险区域或离散区域的PROFIBUS DP主干网络联结起来,作为它的延伸。
  HART协议已成为加工行业的一个事实标准。据ARC估计,目前安装的智能型、基于微处理器的现场设备大多数与HART协议兼容。鉴于已安装的HART装置数量庞大,PROFIBUS HART规范在PROFIBUS上复制了HART的客户机-主机-服务器的模型。安装在DCS控制器和现场设备上的通信通道可使HART信息在接于PROFIBUS设备之间透明传输。
  FuRIOS研究显示在混合流程中应用现场总线能降低费用
  应用现场总线是否能降低投资费用的争论已经持续了许多年。最终用户一面摸索完全实现网络化的仪表的长期益处,一面为与现场总线兼容的设备继续支付高昂的价格。对用户和系统集成商来说,远程I/O(4-20mA信号的过程仪表与联网的I/O模块相连)已经是现场总线有力的替代品,因为它展示了在布线和物理架构方面同样可以做到节省费用。为了更好地理解这些费用,Infraserv H歝hst、IGR和安万特(Aventis)制药公司进行了名为“FuRIOS”(现场总线与远程I/O系统比较)的研究,在一家主要的制药厂中对比现场总线和远程I/O。FuRIOS证实,现场总线能比远程I/O大大地降低投资费用。这给实施现场总线提供了强有力的证据,尤其对系统集成商来说,其主要考虑的是降低安装费用,而非系统生命周期内的整体费用。
  系统



















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