現場(chǎng)總線(xiàn)的控制系統體系結構詳解
現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS是以現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎的開(kāi)放式、全數字式的控制系統。它用現場(chǎng)總線(xiàn)這一開(kāi)放的,具有可互操作的網(wǎng)絡(luò )將現場(chǎng)各控制器及儀表設備互連,構成現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統,同時(shí)控制功能徹底下放到現場(chǎng),降低了安裝成本和維護費用。
通常由3部分組成:現場(chǎng)智能儀表、控制器;現場(chǎng)總線(xiàn)系統;監控、組態(tài)計算機。其中現場(chǎng)智能儀表、控制器、計算機等都通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)卡及通信協(xié)議軟件連接到網(wǎng)上,故現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)卡及通信協(xié)議軟件是FCS的基礎和神經(jīng)中樞。與此同時(shí),組態(tài)技術(shù)包含有系統組態(tài)、數據庫組態(tài)及控制算法組態(tài),生成的參數及算法不僅可以在控制器中運行,還可以在遠程I/O或智能設備上運行。
現場(chǎng)總線(xiàn)控制器可對總線(xiàn)上的多個(gè)操作站、傳感器及執行機構等進(jìn)行數據存??;通信媒體安裝費用較低?,F場(chǎng)總線(xiàn)是一種串行的數字數據通訊鏈路,它溝通了生產(chǎn)過(guò)程領(lǐng)域的基本控制設備(即現場(chǎng)設備)與更高層次自動(dòng)控制領(lǐng)域的自動(dòng)化控制設備(即車(chē)間設備)之間的聯(lián)系?,F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統主要包括一些實(shí)際應用的設備,如PLC、掃描器、電源、輸入輸出站、終端電阻等。其它系統也可以包括變頻器、智能儀表、人機界面等。
系統中的主控器可以是PLC或PC,通過(guò)總線(xiàn)接口對整個(gè)系統進(jìn)行管理和控制。其總線(xiàn)接口,有時(shí)可以稱(chēng)為掃描器??梢允欠謩e的卡件,也可以集成于PLC中??偩€(xiàn)接口作為網(wǎng)絡(luò )管理器和作為主控器到總線(xiàn)的網(wǎng)關(guān),管理來(lái)自總線(xiàn)節點(diǎn)的信息報告,并且轉換為主控器能夠讀懂的某種數據格式傳送到主控器??偩€(xiàn)接口的缺省地址通常設為"0"電源,是網(wǎng)絡(luò )上每個(gè)節點(diǎn)傳輸和接收信息所必須的。通常輸入通道與內部芯片所用電源為同一個(gè)電源,習慣稱(chēng)為總線(xiàn)電源。而輸出通道使用獨立的電源,稱(chēng)為輔助電源。
現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的關(guān)鍵要點(diǎn):
(1)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的核心是現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議,即現場(chǎng)總線(xiàn)標準一種類(lèi)型的總線(xiàn),只要其總線(xiàn)協(xié)議一經(jīng)確定,相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與有關(guān)的設備也就被確定。就其總線(xiàn)協(xié)議的基本原理而言,各類(lèi)總線(xiàn)都是一樣的,都以解決雙向串行數字化通訊
傳輸為基本依據。用現場(chǎng)總線(xiàn)在控制現場(chǎng)建立一條可靠性的數據通信線(xiàn)路,實(shí)現各智能傳感器之間及智能傳感器與主控機之間的數據通信,把單個(gè)分散的智能傳感器變成網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。
(2)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的基礎是數字智能傳感器,數字智能傳感器是FCS系統的硬件支撐,是基礎,道理很簡(jiǎn)單,智能傳感器中的數據處理有助于減輕主控站的工作負擔,經(jīng)過(guò)智能傳感器預處理的數據通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)匯集到主機上,進(jìn)行更高的處理,提高了信號傳輸的準確性、實(shí)時(shí)性和快速性。
(3)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的實(shí)質(zhì)是信息處理現場(chǎng)化無(wú)論采用什么類(lèi)型控制系統,系統需要處理的信息量至少是一樣多的。實(shí)際上,采用現場(chǎng)總線(xiàn)后,可以從現場(chǎng)得到更多的信息?,F場(chǎng)總線(xiàn)系統的信息量沒(méi)有減少,甚至增加了,而傳輸信息的線(xiàn)纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線(xiàn)纜傳輸信息的能力,另一方面要讓大量信息在現場(chǎng)就地完成處理,減少現場(chǎng)與控制機房之間的信息往返??梢哉f(shuō)現場(chǎng)總線(xiàn)的實(shí)質(zhì)就是信息處理的現場(chǎng)化,也是智能化儀表和現場(chǎng)總線(xiàn)所追求的目標。
目前,國內各行業(yè)競爭激烈。企業(yè)逐步認識到只有不斷引人新技術(shù)才能使企業(yè)得到持續穩定地發(fā)展。企業(yè)有追求新技術(shù)、改造現有系統的需求?,F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展主流,基于現場(chǎng)總線(xiàn)的先進(jìn)控制系統以其明顯的技術(shù)優(yōu)勢和價(jià)格優(yōu)勢,在分布式控制系統市場(chǎng)中將逐步替代PLC產(chǎn)品。
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