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现场总线控制系统的连接技术

作者:叶云燕2006.01.04阅读 2249

    1、现场总线控制糸统领域带来了新的的变革
    当今己问世并应用的现场总线己有现场总线基金会总线(FF)、过程现场总线(PROFIBUS)及控制局域网(CAN)等12多种。

    而其现场总线己构成了一种全新的分散性控制系统(称FCS)结构,它打破了传统控制系统的结构形式。而正因为传统模拟控制系统-集中控制系统(DCS)是采用一对一的设备连线,按控制回路分别进行连接,并将所有接线由现场联入控制室(见图0所示),不可避免的带来大量复杂的接线工作,同时由于如此大量的控制线缆集中在一起,使现场维护以及故障诊断变得极为困难。

现场总线控制系统的连接技术如图

    然而随着智能现场仪表的发展,将所有的信号点通过一根通讯电缆连接在一起的控制方式-总线控制连接(网路)诞生了(见图1),现场总线连接给控制领域带来了革命性的变革。现场总线系统由于采用智能现场设备,使控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表,直接在现场完成,实现了彻底的分散控制。由于采用数字信号替代模拟信号,因而可实现一线传输多

个信号,同时又为多个设备提供电源,现场设备以外不再需要模拟/数字(A/D)、数字/模拟(D/A)转换部件。

现场总线控制系统的连接技术如图

    众所周知,现场总线连接逐步地更好的进入控制领域己被业界逐步认识与掌握,这是为什么呐?基此要对其现场总线控制系统的连接特征作如下探讨与分析。

    2、现场总线控制系统连接的特征

    2.1布线便捷

    2.11由于现场总线连接采用:

    *一对多,一对传输线接多台仪表,双向传输多个信号可靠性好(见图1所示),又是数字信号传输抗干扰能力强,精度高;

    *多站点集中传输模式,将大量的接线工作分配到现场,而各站点与主站之间的通讯全部由一根总线完成,这样就使得整个系统的接线变得更加简洁、方便(见图2)。

如图3

    2.12现场总线往往可以同时使用多种传输媒介(见图2),如菲尼克斯电气INTERBUSwww.cechina.cn,它可以同时使用总线电缆、光纤、红外技术甚至目前最受业界关注的以太网以及无线技术。这样就完全可以根据现场需要选择不同的传输媒介,如距离远或有强干扰的情况下可以选择光纤;而距离较短,没有特殊要求的场合可选择普通总线电缆;对距离较远不易布线的场合还可以选择无线通讯.这些都是普通的集中控制所无法实现的。

    2.2、系统连接的准确性与可靠性
    由于现场总线设备的智能化、数字化CONTROL ENGINEERING China版权所有,与模拟信号相比CONTROL ENGINEERING China版权所有,它从根本上提高了测量与控制的精确度,减少了传送误差。同时,由于系统的结构简化,设备与连线减少,现场仪表内部功能加强,减少了信号的往返传输,提高了系统的工作可靠性。

    特别需要指出的是,之所以不少行业或设计人员在选择总线控制连接方式时还有不少疑虑或盲区,即认为对于集中控制方式CONTROL ENGINEERING China版权所有,如果某一线路发生故障,仅仅是点故障,对系统不造成严重影响;相反却误认为选择总线控制连接,一旦某一线路发生故障就是该点以下所有系统的瘫痪,对系统的安全性以及可靠性不信任。这就是误区,其实这大可不必,为此有必要作出分析,以消疑虑。

    2.21总线电缆往往选用带屏蔽防啮齿动物啃咬的电缆,这就保证了线缆不易损坏、抗干扰能力强,这些都大大优于以往所选择的普通信号线缆。

    2.22从图2也可看出,目前总线控制中常选择智能分散技术以及分层、分支技术。当我们需要在现场处理一些过程数据,同时又不希望整个系统的其它部分对此处造成影响,我们可以选择一个智能分散控制器用于此处,在现场对数据处理后再将一些系统控制器需要的数据上传,例如菲尼克斯电气的UN1200控制器,加挂不同的总线耦合器后,它可以方便的联入其他总线系统;在现场我们常希望将不同的控制功能区分出来,使他们不互相影响CONTROL ENGINEERING China版权所有,这时我们就可以选择分层以及分支技术,将不同的控制功能置于不同的控制站点以及分枝。CAN总线、INTERBUS总线甚至可以实现单主站,255个从站,16层分层这样一个庞大而又可靠的系统。

    2.3、节省维护开销又高效诊断
    虽现埸总线系统及其可靠,但再好的分散式控制系统也不可能实现100%的无故障运行。

    *而现场控制设备具有自诊断与简单故障处




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