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現場總線技術在應用中存在的問題

時間:2011-06-15 08:46:27 來源:未知
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。

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    信號傳輸數字化是所有現場總線的基本特點,它使系統精度提高;現場設備的信息增加幾十倍,可用于自診斷、系統調試和管理,提高系統的有效性;同一電纜掛接多臺現場設備,可節省電纜70%~90%及施工量。但節省電纜只不過是現場總線技術表層的優點,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獨有的本質優越性。

    標準統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別之一。它給用戶帶來的本質優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則做到系統從上到下全開放。不同總線開放的程度和難度都有所區別,簡單的I / O總線開放的難度較低,而控制用的系統總線的開放互操作就很難。

    控制徹底分散是現場總線具有的突出特點。它給用戶帶來的實質優點是由高度智能的現場設備來分散完成DC S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,使控制風險徹底分散,提高系統控制的自治性和可靠性。

    當然,現場總線也有難以發揮其優勢的場合。在很長時期內,包括 DCS/PLC在內的許多控制系統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省費用當成自己的主要優點,但在實際應用中現場總線的投資比傳統控制系統要大。一是試用的系統規模太小;二是試用的系統并不分散或者是利用原有布線的改造項目,因此無法充分發揮現場總線節省電纜的優勢。

    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技術的人才少,企業在調試和運行時經常會遇到困難。因此,企業在選擇系統集成商時,應選擇技術力量比較強,比較有經驗的單位。

    再者,與傳統控制系統相比優點不明顯。以智能化現場儀表為基礎的現場總線系統與傳統系統相比,其優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,目前國內用的系統大多數太小,沒有把管理自動化和遠程診斷功能納入系統,因此無法發揮現場總線系統降低運行維護費用的優勢。

    在技術方面,當總線切斷時,系統有可能產生不可預知的后果,用戶希望這時系統的效能可以降低,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省電纜優點的發揮;系統組態參數過分復雜,不容易掌握。但組態參數設定得好壞,對系統性能影響很大。

    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,是和企業的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的針對現場總線應用的安全策略。#p#分頁標題#e#

    在Intranet內部,人們容易放松警惕。由于現場總線多應用于化工、電氣及樓宇自動化控制中,這些場合都要求系統連續運行,因此現場總線可能受到的攻擊時間與普通應用相比長得多。

    基于安全情況,可以考慮將各子系統設計得較為獨立,使一個子系統受到破壞不會影響到整個系統;采用通信控制器將總線與以太網相聯,改善通信控制器的功能,可以起到一定程度的安全防范作用,包括拒絕非法訪問,危險時將總線與以太網隔離等;進行合理的冗余設計,以提高系統穩定性。

    綜上所述,現場總線并不是為解決傳統控制系統不能解決的問題而出現的,它的主要優點是更靈活、更開放,并為采用新型系統維護方式和企業管理模式提供了可能。但對于以價格為首選條件的場合,系統規模較小、控制對象分布比較集中的場合,以及沒有擴展設備智能診斷和管理要求的場合,現場總線并不一定是最佳選擇。


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