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現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

  1.現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀

(1)多種總線共存  現(xiàn)場總線國際標準IEC61158中采用了8種協(xié)議類型,以及其它一些現(xiàn)場總線。每種總線都有其產生的背景和應用領域。不同領域的自動化需求各有其特點,因此在某個領域中產生的總線技術一般對本領域的滿足度高一些,應用多一些,適用性好一些。據(jù)美國ARC公司的市場調查,世界市場對各種現(xiàn)場總線的需求為:過程自動化15%(FF、PROFIBUS-PA、WorldFIP),醫(yī)藥領域18%(FF、PROFIBUS-PA、WorldFIP),加工制造15%(PROFIBUS-DP、DeviceNet),交通運輸15%(PROFIBUS-DP、DeviceNet),航空、國防34%(PROFIBUS-FMS、LonWorks、ControlNet、DeviceNet),農業(yè)未統(tǒng)計(P-NET、CAN、PROFIBUS-PA/DP、DeviceNet、ControlNet),樓宇未統(tǒng)計(LonWorks、PROFIBUS-FMS、DeviceNet)。由此可見,隨著時間的推移,占有市場80%左右的總線將只有六七種,而且其應用領域比較明確,如 FF、PROFIBUS-PA適用于冶金、石油、化工、醫(yī)藥等流程行業(yè)的過程控制,PROFIBUS-DP、 DeviceNet適用于加工制造業(yè),LonWorks、PROFIBUS-FMS、DeviceNet適用于樓宇、交通運輸、農業(yè)。但這種劃分又不是絕對的,相互之間又互有滲透。

    (2)總線應用領域不斷拓展   每種總線都力圖拓展其應用領域,以擴張其勢力范圍。在一定應用領域中已取得良好業(yè)績的總線,往往會進一步根據(jù)需要向其它領域發(fā)展。如Profibus在DP的基礎上又開發(fā)出PA,以適用于流程工業(yè)。

    (3)不斷成立總線國際組織  大多數(shù)總線都成立了相應的國際組織,力圖在制造商和用戶中創(chuàng)造影響,以取得更多方面的支持,同時也想顯示出其技術是開放的。如WorldFIP國際用戶組織、FF基金會、Profibus國際用戶組織、P-Net國際用戶組織及ControlNet國際用戶組織等。

    (4)每種總線都以企業(yè)為支撐   各種總線都以一個或幾個大型跨國公司為背景,公司的利益與總線的發(fā)展息息相關,如 Profibus以Siemens公司為主要支持,ControlNet以 Rockwe11公司為主要背景,WorldFIP以ALSTOM公司為主要后臺。

    (5)一個設備制造商參加多個總線組織  大多數(shù)設備制造商都積極參加不止一個總線組織,有些公司甚至參加2 ~4個總線組織。道理很簡單,裝置是要掛在系統(tǒng)上的。

    (6)各種總線相繼成為自己國家或地區(qū)標準  每種總線大多將自己作為國家或地區(qū)標準,以加強自己的競爭地位?,F(xiàn)在的情況是:P-Net已成為丹麥標準,Profibus已成為德國標準,WorldFIP已成為法國標準。上述3種總線于1994年成為并列的歐洲標準EN50170。其它總線也都成為各地區(qū)的技術規(guī)范。

    (7)在競爭中協(xié)調共存  協(xié)調共存的現(xiàn)象在歐洲標準制定時就出現(xiàn)過,歐洲標準EN50170在制定時,將德、法、丹麥3個標準并列于一卷之中,形成了歐洲的多總線的標準體系,后又將ControlNet和FF加入歐洲標準的體系。各重要企業(yè),除了力推自己的總線產品之外,也都力圖開發(fā)接口技術,將自己的總線產品與其它總線相連接,如施耐德公司開發(fā)的設備能與多種總線相連接。在國際標準中,也出現(xiàn)了協(xié)調共存的局面。

    (8)以太網(wǎng)成為新熱點  以太網(wǎng)正在工業(yè)自動化和過程控制市場上迅速增長,幾乎所有遠程I/O接口技術的供應商均提供一個支持TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)接口,如Siemens、Rockwell、GE-Fanuc等,他們除了銷售各自PLC產品,同時提供與遠程I/O和基于PC的控制系統(tǒng)相連接的接口。FF現(xiàn)場總線正在開發(fā)高速以太網(wǎng),這無疑大大加強了以太網(wǎng)在工業(yè)領域的地位。

    2.現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢

    雖然現(xiàn)場總線的標準統(tǒng)一還有種種問題,但現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展卻已經是一個不爭的事實。隨著現(xiàn)場總線思想的日益深入人心,基于現(xiàn)場總線的產品和應用的不斷增多,現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)體系結構日益清晰,具體發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下幾個方面。

    (1) 網(wǎng)絡結構趨向簡單化  早期的MAP模型由7層組成,現(xiàn)在Rockwe11公司提出了3層結構自動化,F(xiàn)isher Rosemount公司提出了2層自動化,還有的公司甚至提出1層結構,由以太網(wǎng)一通到底。目前比較達成共識的是3層設備、2層網(wǎng)絡的3+2結構。3層設備是位于底層的現(xiàn)場設備,如傳感器/執(zhí)行器以及各種分布式I/O設備等,位于中間的控制設備,如PLC、工業(yè)在制計算機、專用控制器等;位于上層的是操作設備,如操作站、工程師站、數(shù)據(jù)服務器、-般工作站等;2層網(wǎng)絡是現(xiàn)場設備與控制設備之間的控制網(wǎng),以及控制設備與操作設備之間的管理網(wǎng)。

    (2)大量采用成熟、開放和通用的技術  在管理網(wǎng)的通信協(xié)議上,越來越多的企業(yè)采用最流行的TCP/IP協(xié)議加以太網(wǎng),操作設備一般采用工業(yè)PC甚至普通PC,控制設備一般采用標準的PLC或者是工業(yè)控制計算機等,而控制網(wǎng)絡就是各種現(xiàn)場總線的應用領域。

    由此可見,新型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)(如DCS、PLC)之間并不是完全取而代之的關系,而是繼承、融合、提高的關系。

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