【論文關(guān)鍵詞】:現(xiàn)場(chǎng)總線;控制系統(tǒng);冗余;電廠

【論文摘要】:文章主要討論了現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)，闡明了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的電廠自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成，著重強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)場(chǎng)總線在電廠中應(yīng)用應(yīng)注意的問題。

1.前言

在電廠信息化的建設(shè)過程中，越來越多的專家、學(xué)者和電力工程設(shè)計(jì)人員意識(shí)到推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠應(yīng)用的重要性和迫切性，提出了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在電廠的應(yīng)用設(shè)想和建議。但到目前為止，在國(guó)內(nèi)已建和在建電廠中，真正意義上的全面和系統(tǒng)地應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的實(shí)例尚未見報(bào)道，還只是局部的試點(diǎn)。

根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義：安裝在制造或生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場(chǎng)總線。由現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備組成的控制系統(tǒng)稱為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)。而衡量一個(gè)控制系統(tǒng)是否為真正的FCS有三個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)，即：核心、基礎(chǔ)和本質(zhì)。FCS的核心是總線協(xié)議，只有遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的控制系統(tǒng)，才能稱為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)；FCS的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)儀表，它是FCS的硬件支撐；FCS的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，這是FCS系統(tǒng)的效能體現(xiàn)。

因此現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一種全計(jì)算機(jī)、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)。它與DCS的本質(zhì)差異在于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)了控制裝置與現(xiàn)場(chǎng)裝置的雙向通信，消除了生產(chǎn)過程監(jiān)控的信息“盲點(diǎn)”。可以說，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是電廠信息化管理的基礎(chǔ)。

摘要:簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在石化行業(yè)的重要地位，并結(jié)合實(shí)際對(duì)其進(jìn)行優(yōu)勢(shì)分析

關(guān)鍵詞:FCS控制系統(tǒng);結(jié)構(gòu)特點(diǎn);優(yōu)勢(shì)分析;前景展望

“信息化帶動(dòng)工業(yè)化，工業(yè)化促進(jìn)信息化”是中國(guó)的國(guó)策。現(xiàn)在石油和化工企業(yè)的信息化分為三層結(jié)構(gòu)：第一層以PCS(ProcessControlSystem，過程控制系統(tǒng))為代表的生產(chǎn)過程基礎(chǔ)自動(dòng)化層，主要內(nèi)容包括先進(jìn)控制系統(tǒng)（DCS、FCS）、先進(jìn)控制軟件、軟測(cè)量技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等。第二層以MES(ManufacturingExecutionSystem，制造執(zhí)行系統(tǒng))為代表的生產(chǎn)過程運(yùn)行優(yōu)化層，主要內(nèi)容包括現(xiàn)金計(jì)劃與調(diào)度技術(shù)APS、生產(chǎn)實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)、動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制與管理技術(shù)、物料平衡技術(shù)等。第三層以ERP(EnterpriseResourcePlanning，企業(yè)資源計(jì)劃)為代表的生產(chǎn)過程經(jīng)營(yíng)優(yōu)化層，主要內(nèi)容包括企業(yè)資源管理ERP、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)管理、設(shè)備資源管理、企業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)等。三層結(jié)構(gòu)在功能劃分上雖有重疊，但各有側(cè)重。

目前中國(guó)石油內(nèi)部正在MES和ERP這兩層平臺(tái)推廣實(shí)施先進(jìn)的管理系統(tǒng)。PCS層雖然處于最底層，但是本層各種控制系統(tǒng)及技術(shù)應(yīng)用效果的好壞，直接關(guān)系到信息化進(jìn)程的快慢和應(yīng)用效果。在目前，DCS（集散控制系統(tǒng)）還是主流，國(guó)內(nèi)已有近800套應(yīng)用。但是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（fieldbuscontrolsystem）代表當(dāng)今控制技術(shù)和DCS的發(fā)展方向，并已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。人們對(duì)FCS有各種評(píng)論，既有對(duì)新技術(shù)的贊嘗，也有對(duì)現(xiàn)狀的困惑。盡管眾說紛紜，筆者將FCS結(jié)合本公司裝置實(shí)例，對(duì)其應(yīng)用發(fā)展，略表以下個(gè)人之見：

一、(FCS)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

根據(jù)IEC/ISA定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支的通信網(wǎng)絡(luò)。它是用于過程自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)儀表的互連網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)的集成。它具有系統(tǒng)開放性；互可操作性和互用性；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性等技術(shù)特點(diǎn)。FCS與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)（如DCS）的結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖所示

摘要：文中闡述了現(xiàn)場(chǎng)總線的主要產(chǎn)品及其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)論述網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)協(xié)議FieldbusControlSystemConstituteandCharacteristic[Abstract]:Thispaperintroducingthefieldbusmostlymanufactureandcontrolsystemframeandcharacteristic，bedeadagainstmeshworktopologyframediscussmeshworktransmissionphysicsmediumandmeshworkagreeon。[KeyWords]:fieldbuscontrolsystemmeshworktopologymeshworkagreeon1.概述現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)基礎(chǔ)是一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，是應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的工業(yè)總線，因現(xiàn)場(chǎng)總線潛在著巨大的商機(jī)，世界范圍內(nèi)的各大公司投入相當(dāng)大的人力、物力、財(cái)力來進(jìn)行開發(fā)研究。當(dāng)今現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)一直是國(guó)際上各大公司激烈競(jìng)爭(zhēng)的領(lǐng)域，由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的不斷創(chuàng)新，過程控制系統(tǒng)由第四代的DCS發(fā)展至今的FCS（FieldbusControlSystem）系統(tǒng),已被稱為第五代過程控制系統(tǒng)。而FCS和DCS的真正區(qū)別在于其現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)，在3C（Computer計(jì)算機(jī)、Control控制、Commcenication通信）技術(shù)的基礎(chǔ)上，大量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。由于國(guó)際上各大公司在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，仍未形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，目前，在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)都是遵守OSI參考模型。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是從八十年代中期發(fā)展起來的。經(jīng)歷了十幾年的時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車、造紙、紡織、煙草、機(jī)械、石油化工、電力、樓宇自控等各個(gè)控制領(lǐng)域。現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)由于其巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是工業(yè)控制發(fā)展的必然趨勢(shì)，將逐步取代傳統(tǒng)的PLC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接線的控制方法。2.現(xiàn)場(chǎng)總線的主要產(chǎn)品連接于總線上的產(chǎn)品，可以分為有源和無源兩大類。2.1.有源產(chǎn)品有源產(chǎn)品可以產(chǎn)生通訊信號(hào)、響應(yīng)信號(hào)、調(diào)整信號(hào)或者兼而有之。有源產(chǎn)品包括以下部件：2.1.1節(jié)點(diǎn)（Node）；總線上可以編址的設(shè)備。2.1.2總線模塊(BusModulea)；任何形式的現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)，可以使用端子或接插件連接傳感器、閥門、按鈕等各種現(xiàn)場(chǎng)裝置。

2.1.3網(wǎng)關(guān)（Gateway）；一種特殊的節(jié)點(diǎn)，用于兩面種不同的總線之間的信號(hào)和數(shù)據(jù)變換。

2.1.4放大器；一種用于實(shí)時(shí)（加強(qiáng)）信號(hào)，以精確復(fù)制原始信號(hào)。連接同一總線的兩部分，解決通訊信號(hào)在通訊線上由于電氣損耗而造成的衰減。當(dāng)信號(hào)變?nèi)醵蛔冃螘r(shí)可以使用放大器。

2.1.5中繼器（Repeater）；用于加強(qiáng)信號(hào)，產(chǎn)生不變形的新信號(hào)。連接同一總線的兩端，當(dāng)信號(hào)變?nèi)趸蜃冃螘r(shí)可以使用中繼器。

2.1.6.橋（Bgridge）；有兩類橋。一種是用于連接同一種協(xié)議，不同傳輸速度的兩個(gè)段。另一種是一種智能的中繼器，當(dāng)通訊的源地址和目的地址位于不同總線段時(shí)，用于重復(fù)兩個(gè)段間的數(shù)據(jù)。橋必須被編程設(shè)定地址和相關(guān)的段。當(dāng)橋讀地址時(shí)，要有幾個(gè)位的等待時(shí)間。橋可以應(yīng)用于設(shè)備級(jí)總線，但應(yīng)用并不普遍。

2.1.7路由器（Router）；用于廣域網(wǎng)的高等級(jí)橋。這類產(chǎn)品很少應(yīng)用于設(shè)備級(jí)總線。

摘要：現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）是80年代末、90年代初國(guó)際上發(fā)展形成的，用于過程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系……

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）是80年代末、90年代初國(guó)際上發(fā)展形成的，用于過程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個(gè)基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并將導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。國(guó)際上許多實(shí)力、有影響的公司都先后在不同程度上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與產(chǎn)品的開發(fā)。現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的工作環(huán)境處于過程設(shè)備的底層，作為工廠設(shè)備級(jí)基礎(chǔ)通訊網(wǎng)絡(luò)，要求具有協(xié)議簡(jiǎn)單、容錯(cuò)能力強(qiáng)、安全性好、成本低的特點(diǎn):具有一定的時(shí)間確定性和較高的實(shí)時(shí)性要求,還具有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載穩(wěn)定，多數(shù)為短幀傳送、信息交換頻繁等特點(diǎn)。由于上述特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)到通訊技術(shù)，都具有不同上層高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特色。

一般把現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)稱為第五代控制系統(tǒng)，也稱作FCS——現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。人們一般把50年代前的氣動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)PCS稱作第一代，把4～20mA等電動(dòng)模擬信號(hào)控制系統(tǒng)稱為第二代，把數(shù)字計(jì)算機(jī)集中式控制系統(tǒng)稱為第三代，而把70年代中期以來的集散式分布控制系統(tǒng)DCS稱作第四代。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS作為新一代控制系統(tǒng)，一方面，突破了DCS系統(tǒng)采用通信專用網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)。可以說，開放性、分散性與數(shù)字通訊是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)最顯著的特征。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在歷經(jīng)了群雄并起，分散割據(jù)的初始階段后，盡管已有一定范圍的磋商合并，但至今尚未形成完整統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其中有較強(qiáng)實(shí)力和影響的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它們具有各自的特色，在不同應(yīng)用領(lǐng)域形成了自己的優(yōu)勢(shì)。本文將在簡(jiǎn)要描述現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)，緊扣系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性等，介紹現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)及目前較為流行的幾種有實(shí)力的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的現(xiàn)狀，最后闡述現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)與技術(shù)展望。

一、現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)

摘要：本文結(jié)合智能模塊化變電所自動(dòng)化系統(tǒng)通訊方案的設(shè)計(jì)，討論了WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線的性能及其在變電所自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線

1引言

微機(jī)化分散式變電所自動(dòng)化系統(tǒng)所具有的自動(dòng)化程度高、組態(tài)靈活、運(yùn)行可靠、占地少、投資省、設(shè)計(jì)維護(hù)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)已成為業(yè)內(nèi)的共識(shí)。在變電所自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，除了單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，保護(hù)技術(shù)的成熟等因素外，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的興起和普及起到了極為重要的作用。可以說以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的全數(shù)字測(cè)量控制系統(tǒng)是21世紀(jì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主流，其中當(dāng)然也包括電力系統(tǒng)的變電所自動(dòng)化系統(tǒng)。正是由于傳輸高效、通訊可靠、接口靈活的現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)傳統(tǒng)串行通訊方式(如RS232/RS485)的改進(jìn)，為信息繁雜、組態(tài)靈活、運(yùn)行高速的分散式變電所自動(dòng)化系統(tǒng)提供了通訊上的保證。同時(shí)，選擇不同的通訊方式、選擇不同的現(xiàn)場(chǎng)總線也相應(yīng)決定了整個(gè)變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的不同特點(diǎn)。

2通訊方式比較

目前，現(xiàn)場(chǎng)總線種類繁多，國(guó)際上各大集團(tuán)出于對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)利益的追逐，統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)遲遲不能出臺(tái)。2000年IEC1158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中將FF的H1，F(xiàn)RHSE、Profibus,Interbus,P-net,Wordfip,ControlNet,Smift-Net等8種總線均列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，形成多種總線共同競(jìng)爭(zhēng)的局面。

摘要：本文在介紹WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)上，介紹了WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線在RCS-9700變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中典型應(yīng)用，并對(duì)一些技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞變電站綜合自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)總線WorldFIP

關(guān)鍵詞：變電站綜合自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)總線WorldFIP

0引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化水平不斷提高。大量智能設(shè)備的應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)變電站無人值守或少人值守的同時(shí)，也對(duì)變電站的通信系統(tǒng)提出了更高的要求，尋求一種高速、實(shí)時(shí)、可靠的通信方式，已成為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的核心問題之一。

現(xiàn)場(chǎng)總線是指在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信、完成測(cè)量控制任務(wù)的系統(tǒng)[1]，這種系統(tǒng)具有良好的開放性和設(shè)備間的互操作性，在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。目前IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線共有八種，本文介紹其中的WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

摘要：中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第26章《建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）》所規(guī)定的模擬和數(shù)字混合的集散型系統(tǒng)（TDS），已面臨更新為全數(shù)字系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。就像工業(yè)自動(dòng)化一樣，建筑物自動(dòng)化市場(chǎng)在技術(shù)接受期曲線上，通常落后于商業(yè)領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用會(huì)有幾年之久……

關(guān)鍵詞：建筑物自動(dòng)化總線技術(shù)

中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第26章《建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）》所規(guī)定的模擬和數(shù)字混合的集散型系統(tǒng)（TDS），已面臨更新為全數(shù)字系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。就像工業(yè)自動(dòng)化一樣，建筑物自動(dòng)化市場(chǎng)在技術(shù)接受期曲線上，通常落后于商業(yè)領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用會(huì)有幾年之久，因此，在商業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)成功運(yùn)用多年的個(gè)人計(jì)算機(jī)和以太網(wǎng)通信，現(xiàn)在卻成為BAS更新途徑的熱門話題。PC-BasedControl和以太網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)開始全面進(jìn)入BAS領(lǐng)域。2000年3月，Honewell公司推出的全數(shù)字化閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)DVM，就用PC-BasedVideoServer，類似于商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的個(gè)人計(jì)算機(jī)式視頻服務(wù)器，取代了傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字混合的CCTV閉路電視矩陣切換器和磁帶錄象設(shè)備；DVM系統(tǒng)中，經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換接口把所有攝像機(jī)的視頻信號(hào)直接連入以太網(wǎng)通信，每20臺(tái)攝像機(jī)使用1臺(tái)VideoServer。這種第三代保安監(jiān)控電視的全數(shù)字化CCTV以太網(wǎng)系統(tǒng)，已經(jīng)在澳大利亞悉尼機(jī)場(chǎng)使用。

PC機(jī)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，使BAS的中央站功能不斷增強(qiáng)；PC機(jī)的商業(yè)軟件，如ODBC、API等等，已成為BAS的標(biāo)準(zhǔn)軟件；基于PC機(jī)技術(shù)的分站不斷發(fā)展。信息領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化和建筑物自動(dòng)化各個(gè)層面的影響，從上到下。BAS管理層的以太網(wǎng)正在下植到自動(dòng)化層和更低的現(xiàn)場(chǎng)層。BAS三層結(jié)構(gòu)將會(huì)成為以太網(wǎng)"一網(wǎng)到底"的三層網(wǎng)絡(luò)。完成這項(xiàng)"通體透明網(wǎng)絡(luò)"革新的主要技術(shù)，就是以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線。以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線，也可稱為以太網(wǎng)I/O（Input/Output），是控制技術(shù)和信息技術(shù)的完美結(jié)合，性能發(fā)揮到極致，它或許能夠解決工業(yè)自動(dòng)化長(zhǎng)期爭(zhēng)論不休的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)化問題，是商業(yè)技術(shù)影響工控技術(shù)的一個(gè)范例。

以總線為脈絡(luò)，分析計(jì)算機(jī)總線、測(cè)控總線和網(wǎng)絡(luò)總線在BAS技術(shù)發(fā)展中分別擔(dān)綱的角色，可以加深對(duì)BAS未來發(fā)展的了解。

1、總線BUS

摘要：簡(jiǎn)要介紹了樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，分析了傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)和新興的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用，并介紹了樓宇自控領(lǐng)域中流行的4種現(xiàn)場(chǎng)總線。說明了以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及在樓宇自控領(lǐng)域中的最新應(yīng)用情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：樓宇自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)以太網(wǎng)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

目前日益流行的智能建筑(InteUigentBuidings)是建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會(huì)的需要，也是未來建筑發(fā)展的方向。智能建筑主要由樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BuidingAutomationsystem，縮寫為BAS)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OAS)三大系統(tǒng)組成。其中，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)構(gòu)建的高度自動(dòng)化的綜合管理和控制系統(tǒng)，將大樓內(nèi)部各種設(shè)備連接到一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行綜合的控制，這些設(shè)備包括空調(diào)、照明設(shè)備、電梯、消防設(shè)備、安防設(shè)備等等。它確保建筑物內(nèi)的舒適和安全的辦公環(huán)境，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的要求。

一、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn)以及在樓宇自控中的應(yīng)用

上個(gè)世紀(jì)七八十年代，伴隨著計(jì)算機(jī)可靠性提高，價(jià)格大幅下降，出現(xiàn)了由多個(gè)計(jì)算機(jī)遞階構(gòu)成的集中、分散相結(jié)合的分布式控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem，簡(jiǎn)稱DCS)。DCS是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統(tǒng)。它的測(cè)量變送儀表一般是模擬儀表，因此它屬于一種模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)較以前的各種控制系統(tǒng)有了較大的進(jìn)步。DCS在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，也開始應(yīng)用到樓宇自動(dòng)化控制領(lǐng)域。但是DCS存在如下一些缺點(diǎn)：

(1)安裝費(fèi)用高。采用一臺(tái)儀表、一對(duì)傳輸線的接線方式，導(dǎo)致接線龐雜、工程周期長(zhǎng)、安裝費(fèi)用高、維護(hù)困難；

1控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化

工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)之一是控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化，而現(xiàn)場(chǎng)總線的崛起正是這一發(fā)展趨勢(shì)的標(biāo)志。

1.1現(xiàn)場(chǎng)總線的崛起

半個(gè)多世紀(jì)以來，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的過程控制體系歷經(jīng)基地式儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)等4代過程控制系統(tǒng)，當(dāng)前我國(guó)水工業(yè)自動(dòng)化的主流水平即處于以PLC為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)階段。這里要說明一點(diǎn)，DCS既是一個(gè)過程控制體系的名稱，有時(shí)也表示為由制造廠商出售的一個(gè)起完整作用而集成的集散控制系統(tǒng)產(chǎn)品，這種DCS系統(tǒng)相對(duì)較為封閉，而目前水工業(yè)自動(dòng)化的DCS系統(tǒng)多數(shù)是由用戶集成的，因此相對(duì)較為開放。

與早期的一些控制系統(tǒng)相比，DCS系統(tǒng)在功能和性能上有了很大進(jìn)步，可以在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)、車間級(jí)的優(yōu)化和分散控制，但其仍然是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，從現(xiàn)場(chǎng)到PLC或計(jì)算機(jī)之間的檢測(cè)、反饋與操作指令等信號(hào)傳遞，仍然依靠大量的一對(duì)一的布線來實(shí)現(xiàn)。這種信號(hào)傳遞關(guān)系稱之為信號(hào)傳輸，而不是數(shù)據(jù)通信，難以實(shí)現(xiàn)儀表之間的信息交換，因而呼喚著具備通信功能的、傳輸信號(hào)全數(shù)字化的儀表與系統(tǒng)的出現(xiàn)，從而由集散控制過渡到徹底的分散控制，正是在這種需求的驅(qū)動(dòng)下，自20世紀(jì)80年代中期起，現(xiàn)場(chǎng)總線便應(yīng)運(yùn)而生，并通過激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)而不斷崛起。

現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全數(shù)字化、實(shí)時(shí)、雙向、多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用的CPU置入傳統(tǒng)的測(cè)控儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和通信能力，即所謂“智能化”；采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯(lián)系的紐帶，把掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)測(cè)控儀表連接成網(wǎng)絡(luò)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表之間及其與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成多種適應(yīng)實(shí)際需要的控制系統(tǒng)，即所謂“網(wǎng)絡(luò)化”；由于這些網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)都是具備智能的可通信產(chǎn)品，因而它所需要的控制信息不采取向PLC或計(jì)算機(jī)存取的方式，而可直接從處于同等層上的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上獲取，在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的環(huán)境下，借助其計(jì)算和通信能力，在現(xiàn)場(chǎng)就可進(jìn)行許多復(fù)雜計(jì)算，形成真正分散在現(xiàn)場(chǎng)的完整的控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性。

摘要：本文基于目前流行的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之一——Lonworks總線技術(shù)，給出了火電廠輸煤系統(tǒng)中工況參數(shù)監(jiān)測(cè)的總體框架，對(duì)模擬量、開關(guān)量智能節(jié)點(diǎn)給出一般性設(shè)計(jì)，形成以智能節(jié)點(diǎn)為單位的能實(shí)現(xiàn)控制、管理、監(jiān)測(cè)功能的火電廠輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)底層網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上最終實(shí)現(xiàn)與DCS（分散控制系統(tǒng)）的集成。

關(guān)鍵詞：Lonworks技術(shù)智能節(jié)點(diǎn)分散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成

1、引言

1991年美國(guó)Echelon公司成功推出了lonworks網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，與當(dāng)前已有的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相比，lonworks總線以其特有的突出特點(diǎn)：統(tǒng)一性、開發(fā)性以及互操作性，成為實(shí)際上的現(xiàn)場(chǎng)總線推薦標(biāo)準(zhǔn)。Lonworks總線技術(shù)的核心是neuron（神經(jīng)元）芯片及其內(nèi)部固件lontalk協(xié)議，它既能管理通信，又具有輸入/輸出及控制能力。此外，Echelon公司還為網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)提供了強(qiáng)有力的開發(fā)工具，控制模板和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)工具等，可以很方便地組成智能節(jié)點(diǎn)，并將這些節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于lonworks網(wǎng)絡(luò)中形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因此，該總線常被作為工業(yè)生產(chǎn)中檢測(cè)與控制中較為流行的總線之一。

輸煤系統(tǒng)是火電廠的重要組成部分，其安全可靠運(yùn)行是保證電廠實(shí)現(xiàn)安全、高效不可缺少的環(huán)節(jié)。輸煤系統(tǒng)的工藝流程隨鍋爐容量、燃料品種、運(yùn)輸方式的不同而差別較大，并且使用設(shè)備多，分布范圍廣。作為一種具有本安性且遠(yuǎn)距離傳輸能力強(qiáng)的分布式智能總線網(wǎng)絡(luò)，lonworks總線能將監(jiān)測(cè)點(diǎn)做到徹底的分散（在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可帶32000多個(gè)節(jié)點(diǎn)），提高了系統(tǒng)的可靠性，可以滿足輸煤系統(tǒng)監(jiān)控的要求。火電廠輸煤系統(tǒng)一般都采用順序控制和報(bào)警方式，為相對(duì)獨(dú)立的控制單元系統(tǒng)，系統(tǒng)配備了各種性能可靠的測(cè)量變送器。通過運(yùn)用Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將各種測(cè)量變送器的輸出信號(hào)接入對(duì)應(yīng)的智能節(jié)點(diǎn)組成多個(gè)檢測(cè)單元，然后掛接在Lonworks總線上，再通過Lonworks總線與已有的DCS系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸煤系統(tǒng)更加有效便捷的監(jiān)控。

2、基于Lonworks總線火電廠輸煤系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)