现场总线控制系统探索三种常见技术的奥秘

现场总线技术的三个核心优势:如何通过数字化转型提升生产效率?

现场总线的创新特点主要体现在以下几个方面:

(1) 数字信号革命:现场总线彻底摒弃了模拟信号,采用数字信号进行通信。这种转变极大地减少了电缆、端子和槽盒的使用,同时实现了双向传输。这样一来,操作人员可以在控制室直接监视、诊断和校准现场设备,无需大量硬件投资。

(2) 结构分散化:现场总线简化了系统结构,将I/O控制站融入到了智能设备中,取消了传统DCS中的I/O模块。每个仪表都内置微处理器,可以直接输出结果给邻近的调节阀,不需要经过复杂的主控系统,这样做大幅度减少了数据传输时间。

(3) 开放网络体系:现场总线网络是开放式集成平台,让用户拥有更大的自定义能力,可以自由选择来自不同供应商的产品组合系统。这意味着用户可以根据实际需求灵活替换故障发生时任何一个厂家的设备。

当前国际上已形成多种具有代表性的现场总线标准与系列产品,其中最为流行的是:

(1) 基础设施(Foundation Fieldbus):它由世界范围内150家公司联合制订,并于1994年成立基金会(Fieldbus Foundation,FF),致力于推广全球统一协议。该协议符合IEC1158-2标准,也称SP50标准。

(2) Profibus:作为德国及欧洲国家标准,它结合OSI模型物理层和数据链路层设计,并引入应用层规范(FMS类型)。

(3) LonWork(局部操作网):“面向对象”的设计方法使得网络变量配置变得简单,其最大传输速率可达1.5Mbps,支持多种介质如双绞线、光纤等。

控制局域网(Control Area Network, CAN)则专用于汽车内部测量与执行部件间通信,它仅取用ISO/OSI模型的一部分,即物理层、数据链路层和应用层。此外,还有HART协议,这是兼容模拟信号和数字信号的一种过渡产品,因而在当前工业自动化领域具有重要的地位。

关于未来展望,随着技术不断发展,我们预计将迎来工业控制领域的一个飞跃。在这个过程中,与各类行业紧密相连的人们对于是否能出现全球统一标准感到关注。而不同类型的字段共享一种功能,每种都适用于不同的环境,由此看来,要想以一种单一方式“打天下”似乎并不现实。但另一方面,一些细分市场中的同类技术因其高度接近而逐渐趋向于整合,从而促进了一种更加统一的趋势。不过,由于商业利益冲突,该问题仍然存在争议,对各个自动化厂商来说,他们希望维护自己的地位并防止自身利益受损,因此这场竞争将持续相当长的一段时间内。

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