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现场总线:全球增长

作者:Peter Welander2008.07.15阅读 4551

  说到主流科技时,制造业中使用的现场总线还远远谈不上普及。虽然前景是乐观的控制工程网版权所有,但仍需完善。

  20世纪90年代,当现场总线的战争趋于缓和的时候,大多数参战的人都存在着困惑:制造业中的现场总线为什么没有进一步发展,特别是在北美和欧洲。另一方面,在亚洲和中东新建的工厂中,对现场总线大规模应用的询价却随处可见。
  对这些貌似冲突的情况仔细分析,可以发现在正确的环境中,一种技术可以具有更好的发挥,但却不是通用的技术。现场总线体系结构在流程制造中的优点在哪里?未来又在哪里?

  基础现场总线技术
  一旦制造厂从气动控制时代进入到了模拟电子通讯时代,用户就开始寻找数字通讯方式,将数据从设备和阀体统一回传,而无需额外的电缆。最终,有两种平台在制造应用中崭露头角:Foundation 现场总线(FF)和Profibus PA(PPA)。这两种平台都可以为设备独立供电,变送器与变送器之间的电缆可以以菊环式分布,这两种平台就在这样一根电缆上回传制造设备的复杂数据。设备的一个环被称为一个“段”,控制器之间通讯,汇总过程变量和诊断数据。
  起先,这种方式定位于可以节省配线费用,但是在安装现场总线网络的时候,用户发现确实电缆用量减少了,可是减少部分被配线设备、端子和更昂贵的变送器等设备轻易地抵消了。除非在那些配线十分昂贵的应用场所www.cechina.cn,否则“减少配线费用”这种评价是很少出现的。
  较传统一点的离散制造环境更容易节省投入,而且可以便捷地与现场总线协议接口,例如:Interbus、DeviceNet、CC-Link和Profibus DP。这对于有复杂要求的制造厂就有点困难了。包括所有的FF和PPA平台,Profibus用户组织(PTO)做过计算:在已经安装的现场总线节点中CONTROL ENGINEERING China版权所有,两种平台的结合不到5%。
  然而,一些早期的使用者发现,现场总线体系结构确实能够带来一些重要的便利之处CONTROL ENGINEERING China版权所有,并对此技术做了进一步研究。

  查找推动因素
  ARC顾问集团对现场总线的使用作了广泛的研究。用户们在采用现场总线的主要原因有二:设备管理和兼容性。
  英维思过程系统公司的现场总线市场部经理Garry Cusick问道:“数字总线技术的优势何在?早期使用者看中它可以减少配线费用——将100根减少到10根。他们将设备连接起来,却发现事实上并没有那么简单。他们认为:‘我必须购买专用的功率调节器、段保护器和所有的类似设备,是的CONTROL ENGINEERING China版权所有,我减少了配线费用,但是为了那些减少的配线,我付出了更昂贵的安装费用’。一旦用户使用智能化设备的时候,他们才会开始发现现场总线的有利之处。”
  现场总线网络提供纠错和诊断功能,这确保了更精密的维护和更便捷的安装。维护技师和仪表工程师发现现场总线的诊断能力使他们的工作更加容易和有效。
  现场总线网络可以帮助不同类型的设备更好的协同工作,而且有时网络从工厂单独的工序向制造区域扩展。罗克韦尔自动化公司的网络业务总监Brian Oulton说道:“我们看到了很多引证,我们看到了一些用户的方案,制造只是工厂的一道工序,之后是填充和包装之类的工序。这些生产厂商并没有达到工序的最优化。十年前,工厂制造过程有自己独立的工人、工程师和维护人员,与工厂其他部分分开。现在的情况完全改观。制造过程和包装工序是同一批工人配置,并且他们有理由将整个工厂集成为一个系统。”
  一些传统的离散网络平台也可以支持很多设备的使用。例如Profibus DP有处理来自设备的过程变量和诊断数据的能力,虽然它不能像PPA一样为设备供电。
  现场总线平台的一些能力是很有吸引力的,例如,与FF类似的,可以使设备在现场完成PID控制。
  诚然,现场总线有一个主要的技术缺陷,就是同一段下的所有设备都连接在同一根电缆上。如果这根电缆出了问题,那么所有设备都会通讯中断。针对于这个缺陷,现场总线的用户者们指出内嵌于系统之内的纠错能力可以比传统的硬线连接方法更容易、更快地解决问题。而且,还可以有冗余设备,保证问题状态下的通讯可靠性。  

  不采用现场总线技术的原因更多地集中在知识、态度和人为因素而不是性能上
  不采用现场总线技术的原因更多地集中在知识、态度和人为因素,而不是性能上。

  仍需佐证
  ARC也考虑了公司不愿采用现场总线网络的原因。除了费用问题,工人知识、兼容性和不同厂商差异性也是阻止现场总线发展的原因。这些因素通常很难客观地测量,但是费用问题却更容易量化。
  更新现有设备的情况并不总是清晰的。可以通过模拟线路和HART实现诊断的维护良好的设备似乎也可以暂时应对制造场的需要。针对诊断应用而对HART进行的更新同样可以延长这个设备的寿命。例如,在埃克森美孚公司愿意在传统应用中有限地使用现场总线网络,没有作广泛地更新。埃克森美孚研究与工程公司的工厂自动化技术项目负责人Michael Sarli说道:“经济上的阻碍太大,很难判断执行单元的现场总线升级是否有必要。然而,我们将会有选择地评

标签:现场总线,
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