現場總線是從控制室連接到現場設備的雙向全數字通信總線,簡單理解就是通信總線一直延伸到現場設備。它是一個開放互聯模型,可與以太網結合,通過Internet實現遠程監(jiān)視、控制、調試、診斷等。
現場總線是計算機、通信、控制技術的融合,優(yōu)點來源于三大特點:一是數字化,意味著數據傳輸更為便利,信息傳輸量增加,提供數據的可共享性;二是標準統(tǒng)一開放,利于共享,為不同網絡互聯掃清道路,提供互操作性;三是控制分散,簡化網絡體系結構,使互聯更加便利。
信號傳輸數字化是所有現場總線的基本特點,它使系統(tǒng)精度提高;現場設備的信息增加幾十倍,可用于自診斷、系統(tǒng)調試和管理,提高系統(tǒng)的有效性;同一電纜掛接多臺現場設備,可節(jié)省電纜70%~90%及施工量。但節(jié)省電纜只不過是現場總線技術表層的優(yōu)點,因為DCS/PLC遠程I/O也可達到類似效果,而從現場設備獲得豐富的信息才是現場總線技術*的本質*性。
標準統(tǒng)一開放是所有現場總線必需的特點,也是它與許多原來“專有”的通信總線的關鍵區(qū)別之一。它給用戶帶來的本質優(yōu)點是打破了個別廠商的壟斷,給技術以強大的支持群體,促進公平競爭,促進技術進步。DCS只做到操作站以上開放,控制層不可能開放,而FCS則做到系統(tǒng)從上到下全開放。不同總線開放的程度和難度都有所區(qū)別,簡單的I/O總線開放的難度較低,而控制用的系統(tǒng)總線的開放互操作就很難。
控制*分散是現場總線具有的突出特點。它給用戶帶來的實質優(yōu)點是由高度智能的現場設備來分散完成DCS控制器的功能,弱化甚至省去了集中控制器的層次,可降低設備費用,使控制風險*分散,提高系統(tǒng)控制的自治性和可靠性。
當然,現場總線也有難以發(fā)揮其優(yōu)勢的場合。在很長時期內,包括 DCS/PLC在內的許多控制系統(tǒng)和現行標準都會與現場總線共存,這和DCS 出現后乃至今天許多原有控制設備依然存在的局面相似。目前現場總線技術在我國的應用已取得很大進展,但也存在一些問題,制約了其推廣。
在工程應用方面,工程投資比較大。雖然各種現場總線都把節(jié)省費用當成自己的主要優(yōu)點,但在實際應用中現場總線的投資比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)要大。一是試用的系統(tǒng)規(guī)模太?。欢窃囉玫南到y(tǒng)并不分散或者是利用原有布線的改造項目,因此無法充分發(fā)揮現場總線節(jié)省電纜的優(yōu)勢。
其次,調試和運行維護比較難。由于現階段熟練掌握現場總線的應用技術和開發(fā)技術的人才少,企業(yè)在調試和運行時經常會遇到困難。因此,企業(yè)在選擇系統(tǒng)集成商時,應選擇技術力量比較強,比較有經驗的單位。
再者,與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比優(yōu)點不明顯。以智能化現場儀表為基礎的現場總線系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比,其優(yōu)點不僅在于控制方面,更多的在于自診斷、自校正等自動管理方面。但是,目前國內用的系統(tǒng)大多數太小,沒有把管理自動化和遠程診斷功能納入系統(tǒng),因此無法發(fā)揮現場總線系統(tǒng)降低運行維護費用的優(yōu)勢。
在技術方面,當總線切斷時,系統(tǒng)有可能產生不可預知的后果,用戶希望這時系統(tǒng)的效能可以降低,但不能崩潰,這一點目前許多現場總線不能保證;現有的防爆規(guī)定限制了總線長度和總線上所掛設備的數量,也就限制了現場總線節(jié)省電纜優(yōu)點的發(fā)揮;系統(tǒng)組態(tài)參數過分復雜,不容易掌握。但組態(tài)參數設定得好壞,對系統(tǒng)性能影響很大。在應用中,現場總線的開放、互聯性及互操作性決定了與之俱來的不可避免的安全問題。
外部網是一個由現場總線實現的自動化系統(tǒng),是和企業(yè)的Intranet 緊密結合在一起的,存在著與In ternet普通應用相同的種種威脅,包括竊聽、盜取資料、非法獲取控制權、進行破壞、阻礙通信等。要解決這些問題,必須建立起一套適合企業(yè)的針對現場總線應用的安全策略。