论文部分内容阅读
摘要：文章结合现场总线技术的实践，通过了解现场总线技术的发展和功能，为公司现场总线技术的使用提供一些参考依据。
关键词：现场总线技术；发展；功能；应用
中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）17-0052-02
20世纪80年代发展起来的现场总线是指以工厂内的测量仪表和控制机器间的通讯为主的网络，也称现场网络。也就是传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制网络。通过控制信息的通讯，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化的自动化控制系统。
1现场总线技术的实践
我公司选矿厂通过变频器控制新厂球磨机的给矿量时，由于当班操作人员较少，球磨系统操作点分散，给矿量在一定时间内无法稳定控制在一定范围内。当给矿量过小时，造成球磨机轻载运转，原矿处理耗时又耗工，工作效率极为低下，从而造成能源和生产成本的浪费；而给矿量过大时，尾矿浆处理不及时，达不到现有的环保要求，选矿厂将被迫进行停产整顿，其造成的损失将无法估量。
针对上述状况，根据选矿厂工艺要求的原矿及尾矿浆的处理量，利用现场总线控制技术，选矿厂引进一些硬件设备及软件系统对球磨每半小时给矿量实行汇总及实时监控，以实时管理及控制球磨给矿量。
具体控制程序图如图1所示。
考虑现阶段选矿厂的实际生产状况，此次技改实现了给矿量的半自动化闭环控制，从“数据表格形成”到控制“现场感应源”这一反馈控制环节还沿用了一些人工控制环节，但已成功地达到我们的给矿量控制要求，实现了现场控制信息及管理信息的有效化管理，使选矿生产保持连续、稳定、高效运转。
2现场总线技术的发展
随着工业控制系统从最初的人工化控制走向自动化控制，从单向、开环控制到多向、闭环控制；并伴随着现代电子技术、计算机技术及通信技术的逐渐成熟，现场总线控制系统从分层控制系统、集散控制系统发展为多向的、集成化的自动化控制系统。
早期集散控制系统是以微处理器为基础，依据分而自治和综合协调的设计原则，通过基本控制单元、操作者接口、过程输入接口、过程输出接口等功能模块达到集中管理和分散控制的控制系统。其基本特点就是分级递阶的分布式结构，分级递阶控制和分散控制贯穿在整个集散控制系统中，通过优化控制管理级和过程控制级来达到递阶控制的目的。集散控制系统在一定程度上已完全可达到集中管理和分散控制的目的，但随着现代工业的极速发展，其最致命的缺陷便爆发出来，由于数据传输采用模拟信号，其动作的反应速度及信息的及时传递会有所滞后（如紧急停车时反应速度过慢，其造成的损失将无法估量），且其实现控制的成本资金需求较大，推广起来将存在较大的难度。
随着现代科技快速发展，通信的数字化程度越来越高，计算机系统与通信系统性能得到了大幅提高。计算机技术和通信技术通过相互结合、相互渗透，形成一个稳定、快速的传输通道，将其与现场的传感器、智能仪表、各种操作终端和控制器联结起来，便形成了一个现场网络，即现场总线控制网络。其通过相互间资源共享和协同处理，使得现场的分布式控制能更加灵活、开放式地执行。由于计算机系统极好的可开发性和数字通信系统的快捷、准确，现场控制设备的资源共享和协调合作有了良好的合作基础，它便很好地解决了集散控制系统所遗留的问题，实现了现场信息可靠、快速的传递，实时、精准、有效地解决现场控制出现的问题，为现代工业自动化控制提供了安全的操作模式。
3现场总线技术的功能及应用前景
现场总线作为一种生产现场应用的，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的底层控制系统，其形成了工厂底层网络，完成现场控制设备之间的多点数字通信，实现现场各个控制设备之间、生产现场与外界的信息交换。现场总线技术主要目的是实现现场设备及现场控制过程的管理，过程管理和设备管理是现场总线技术的主要内容；对于现场总线工业系统，不仅需要管理控制设备信息，还需要管理信息。通过现场总线可实现一个企业的信息集成，实施管理与现场控制综合自动化。
在现场总线的组成结构中，智能仪表是现场设备管理的基础，起着不可或缺的作用，其在一定程度上已完全体现了现场总线技术的功能：
①智能仪表可以输入输出数据，完成信号的转换，结合预定的规律进行一定的计算和处理，实现信息处理的现场化，达到控制部分现场设备的目的。
②智能仪表的传输信号已由模拟信号改为数字信号。过去仪表采用模拟信号，通过电流将信息远距离传送应用于工业生产现场和控制室之间，而电压传递同一信息应用于控制室和并联的多个仪表中，在电流及电压信号的传输中，最可怕的是信号衰减的不可预估性，为信号的准确传输留下致命的缺陷；而逐渐取代模拟信号的数字信号传送的是数据的开关量，其不存在信号的衰减，从而为信号的远距离精确传送提供了坚实的基础。
③智能仪表具有强大的自诊断能力，可以及时指示和预测故障，完成预防性维护工作，具有更高的可靠性、互操作性、安全防爆性。
在其它组成结构中，通信系统作为信号联结的枢纽，为信息交换提供了保障，而计算机管理软件则充分发挥智能仪表的诊断能力，通过一系列的组态、分析、诊断，达到提高现场生产管理水平和生产效益的目的。
总而言之，从技术角度上来讲，现场总线技术有着较强的开放性、互操作性和互用性，在设备方面，智能化和功能自治性较为显著，在系统结构方面，高度分散性以及有效适应现场环境则是它的特点。因为这些特点的存在，应用现场总线技术具有一系列的优势，硬件数量和投资可以得到合理安排，在一定程度上节约了安装和维护开销的費用，系统的准确性和可靠性程度较高等。
通过球磨给矿量控制的实践、公司各生产调度点的视频办公、公司即将推行的“无纸化办公”等应用可知：现阶段，随着智能仪表、计算机系统、通信系统的日趋成熟，现场总线技术得到了迅速发展，其所涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、工业自动化控制、办公自动化等。现场总线技术在我公司的应用将会越来越普及，其将充分运用于现场设备控制及现场生产管理中，不仅大幅提高工业自动控制系统的准确性和可靠性，节约大量的安装费用和维护开销，并为企业的生产管理提供精准的数据分析，为生产成本的大幅缩减提供了理论依据和实践基础。
4结语
总体说来，现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地，它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益。随着时代的发展，现场总线技术有机结合了电子技术、通信技术以及智能仪表技术，其在现场管理和现场工业过程控制中将具有更明显的优势，可使公司获得更快的发展和进步，因而现场总线技术在企业将得到越来越广泛的应用，并推动自动化相关行业的发展。
参考文献：
[1] 柴郁,李斌.现场总线技术的发展及应用展望[J].仪表技术,2001,(2).
关键词：现场总线技术；发展；功能；应用
中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）17-0052-02
20世纪80年代发展起来的现场总线是指以工厂内的测量仪表和控制机器间的通讯为主的网络，也称现场网络。也就是传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制网络。通过控制信息的通讯，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化的自动化控制系统。
1现场总线技术的实践
我公司选矿厂通过变频器控制新厂球磨机的给矿量时，由于当班操作人员较少，球磨系统操作点分散，给矿量在一定时间内无法稳定控制在一定范围内。当给矿量过小时，造成球磨机轻载运转，原矿处理耗时又耗工，工作效率极为低下，从而造成能源和生产成本的浪费；而给矿量过大时，尾矿浆处理不及时，达不到现有的环保要求，选矿厂将被迫进行停产整顿，其造成的损失将无法估量。
针对上述状况，根据选矿厂工艺要求的原矿及尾矿浆的处理量，利用现场总线控制技术，选矿厂引进一些硬件设备及软件系统对球磨每半小时给矿量实行汇总及实时监控，以实时管理及控制球磨给矿量。
具体控制程序图如图1所示。
考虑现阶段选矿厂的实际生产状况，此次技改实现了给矿量的半自动化闭环控制，从“数据表格形成”到控制“现场感应源”这一反馈控制环节还沿用了一些人工控制环节，但已成功地达到我们的给矿量控制要求，实现了现场控制信息及管理信息的有效化管理，使选矿生产保持连续、稳定、高效运转。
2现场总线技术的发展
随着工业控制系统从最初的人工化控制走向自动化控制，从单向、开环控制到多向、闭环控制；并伴随着现代电子技术、计算机技术及通信技术的逐渐成熟，现场总线控制系统从分层控制系统、集散控制系统发展为多向的、集成化的自动化控制系统。
早期集散控制系统是以微处理器为基础，依据分而自治和综合协调的设计原则，通过基本控制单元、操作者接口、过程输入接口、过程输出接口等功能模块达到集中管理和分散控制的控制系统。其基本特点就是分级递阶的分布式结构，分级递阶控制和分散控制贯穿在整个集散控制系统中，通过优化控制管理级和过程控制级来达到递阶控制的目的。集散控制系统在一定程度上已完全可达到集中管理和分散控制的目的，但随着现代工业的极速发展，其最致命的缺陷便爆发出来，由于数据传输采用模拟信号，其动作的反应速度及信息的及时传递会有所滞后（如紧急停车时反应速度过慢，其造成的损失将无法估量），且其实现控制的成本资金需求较大，推广起来将存在较大的难度。
随着现代科技快速发展，通信的数字化程度越来越高，计算机系统与通信系统性能得到了大幅提高。计算机技术和通信技术通过相互结合、相互渗透，形成一个稳定、快速的传输通道，将其与现场的传感器、智能仪表、各种操作终端和控制器联结起来，便形成了一个现场网络，即现场总线控制网络。其通过相互间资源共享和协同处理，使得现场的分布式控制能更加灵活、开放式地执行。由于计算机系统极好的可开发性和数字通信系统的快捷、准确，现场控制设备的资源共享和协调合作有了良好的合作基础，它便很好地解决了集散控制系统所遗留的问题，实现了现场信息可靠、快速的传递，实时、精准、有效地解决现场控制出现的问题，为现代工业自动化控制提供了安全的操作模式。
3现场总线技术的功能及应用前景
现场总线作为一种生产现场应用的，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的底层控制系统，其形成了工厂底层网络，完成现场控制设备之间的多点数字通信，实现现场各个控制设备之间、生产现场与外界的信息交换。现场总线技术主要目的是实现现场设备及现场控制过程的管理，过程管理和设备管理是现场总线技术的主要内容；对于现场总线工业系统，不仅需要管理控制设备信息，还需要管理信息。通过现场总线可实现一个企业的信息集成，实施管理与现场控制综合自动化。
在现场总线的组成结构中，智能仪表是现场设备管理的基础，起着不可或缺的作用，其在一定程度上已完全体现了现场总线技术的功能：
①智能仪表可以输入输出数据，完成信号的转换，结合预定的规律进行一定的计算和处理，实现信息处理的现场化，达到控制部分现场设备的目的。
②智能仪表的传输信号已由模拟信号改为数字信号。过去仪表采用模拟信号，通过电流将信息远距离传送应用于工业生产现场和控制室之间，而电压传递同一信息应用于控制室和并联的多个仪表中，在电流及电压信号的传输中，最可怕的是信号衰减的不可预估性，为信号的准确传输留下致命的缺陷；而逐渐取代模拟信号的数字信号传送的是数据的开关量，其不存在信号的衰减，从而为信号的远距离精确传送提供了坚实的基础。
③智能仪表具有强大的自诊断能力，可以及时指示和预测故障，完成预防性维护工作，具有更高的可靠性、互操作性、安全防爆性。
在其它组成结构中，通信系统作为信号联结的枢纽，为信息交换提供了保障，而计算机管理软件则充分发挥智能仪表的诊断能力，通过一系列的组态、分析、诊断，达到提高现场生产管理水平和生产效益的目的。
总而言之，从技术角度上来讲，现场总线技术有着较强的开放性、互操作性和互用性，在设备方面，智能化和功能自治性较为显著，在系统结构方面，高度分散性以及有效适应现场环境则是它的特点。因为这些特点的存在，应用现场总线技术具有一系列的优势，硬件数量和投资可以得到合理安排，在一定程度上节约了安装和维护开销的費用，系统的准确性和可靠性程度较高等。
通过球磨给矿量控制的实践、公司各生产调度点的视频办公、公司即将推行的“无纸化办公”等应用可知：现阶段，随着智能仪表、计算机系统、通信系统的日趋成熟，现场总线技术得到了迅速发展，其所涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、工业自动化控制、办公自动化等。现场总线技术在我公司的应用将会越来越普及，其将充分运用于现场设备控制及现场生产管理中，不仅大幅提高工业自动控制系统的准确性和可靠性，节约大量的安装费用和维护开销，并为企业的生产管理提供精准的数据分析，为生产成本的大幅缩减提供了理论依据和实践基础。
4结语
总体说来，现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地，它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益。随着时代的发展，现场总线技术有机结合了电子技术、通信技术以及智能仪表技术，其在现场管理和现场工业过程控制中将具有更明显的优势，可使公司获得更快的发展和进步，因而现场总线技术在企业将得到越来越广泛的应用，并推动自动化相关行业的发展。
参考文献：
[1] 柴郁,李斌.现场总线技术的发展及应用展望[J].仪表技术,2001,(2).