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新的基於現場總線技術的控制策略和網絡結構將對現有的儀表及控制係統產生革命性的影響。從現場總線技術的本質特徵上分析了其對傳統分散控制係統DCS的衝擊,並結合dcs的網絡結構特點,給出了現場總線集成於dcs的3種實現方法。
工業控制從早期的就地控制、集中控制,已經發展到現在的集散控制(dcs),在過去的20年中,過程工業對dcs係統及相關的儀表裝置進行了大量的投入,dcs係統的應用結果得到了用戶的肯定。4-20mA信號是dcs係統及現場設備相互連接的本質特點,這是控制係統和儀表裝置發展的一大進步。
然而現在,數字化和網絡化成為當今控制網絡發展的主要方向。人們意識到傳統的模擬信號只能提供原始的測量和控制信息,而智能變送器在4-20mA信號之上附加信息的能力又受其低通信速率的制約,所以對整個過程控制係統的機制進行數字化和網絡化,應是其發展的必然趨勢。
現場總線在智能現場設備、自動化係統之間提供了一個全數字化的、雙向的、多節點的通信鏈接。現場總線的出現了現場設備的數字化和網絡化,並且使現場控制的功能更加強大。這一改進帶來了過程控制係統的開放性,使係統成為具有測量、控制、執行和—過程診斷的綜合能力的控制網絡。
1 現場總線對傳統dcs的衝擊
現場總線對傳統dcs的衝擊來源於其本質上於dcs係統的技術特徵。根據國際電工委員會IEC和現場總線基金會FF的定義,現場總線技術具有以下5個主要特點:
數字信號完全取代4-20mA模擬信號;
使基本過程控制、報警和計算功能等完全分布在現場完成;
使設備增加非控制信息,如自診斷信息、組態信息以及補償信息等;
實現現場管理和控制的統一;
真正實現係統開放性、互操作性。
現場總線技術不僅是一種通信技術,它實際上融人了智能化儀表、計算機網絡和開放係統互連(OSI)等技術的精粹。所有這些特點使得以現場總線技術為基礎的現場總線控制係統(FCS)相對於傳統dcs係統具有巨大的性:
係統結構大大簡化,成本顯著降低;
現場設備自治性加強,係統性能提高;
提高了信號傳輸的可靠性和精度;
真正實現全分散、全數字化的控制網絡;
用戶始終擁有係統集成權。
這些性可從dcs和現場總線係統的網絡結構比較後得到驗證。
2 現場總線集成於dcs係統是現階段控制網絡的發展趨勢
盡管用戶對控制係統的結構改進表示歡迎,但他們並不希望對他們現有的儀表係統做大的改動。
目前在現場總線的發展初期,大多數用戶更傾向於對他們現有的儀表係統進行逐步的增添和替換;另一方面,dcs係統及其儀表的消失或完全被取代,對於費用或人力而言也都是不合理的。現階段可行的方案是考慮如何使現場總線與傳統的dcs係統盡可能地協同工作,這種集成方案能夠得到靈活的係統組態,以適用於更廣泛的、富於實用價值的應用。
3 現場總線於dcs係統I/0總線上的集成
在dcs的結構體係中,自上而下大體可分為3層:管理層,監操作層和I/O測控層。在I/O測控層的I/O總線上,挂有dcs控制器和各種I/O卡件,I/O卡件用於連接現場4-20mA設備、離散量或PIC等現場信號,dcs控制器負責現場控制。
在dcs係統的I/O總線上集成現場總線的關鍵是通過一個現場總線接口卡挂在dcs的I/O總線上,實現現場總線係統中的數據信息映射成原有dcs的 I/O總線上相對應的數據信息,如基本測量值、報警值或工藝設定值等,使得在dcs控制器所看到的現場總線來的信息就如同來自一個傳統的dcs設備卡一樣。這樣便實現了在I/O總線上的現場總線技術集成。
Yokogawa F3PU20 F3SP20 F3XD64 F3YD64 F3NC02 F3XD32 PLC
YOKOGAWA F3SP35-5N USPP F3SP355N
YOKOGAWA PLC + BASE CPU SP21-ON & 7 MODULES F3XD64 +MOR
Yokogawa F3E01-5T LE01-5T Ethernet module
LOT 7 YOKOGAWA JOHNSON F3YP08-0N YP08-0N PLC FA-M3
YOKOGAWA F3LE01-5T USPP F3LE015T
YOKOGAWA F3BP20-0N USPP F3BP200N
Yokogawa F3YP04-0N, YP04-0N, Axis Module
YOKOGAWA F3NC01-0N NSFP F3NC010N
Yokogawa F3NC91-0N NC91-0N Position Module
Yokogawa F3XD32-3N DC Input Module
YOKOGAWA F3LE01-5T F3LE015T Free Ship
Yokogawa F3SP35-5N, SP35-5N, CPU with cable
YOKOGAWA F3RS22-0N USPP F3RS220N
YOKOGAWA F3SP20-0N NSFP F3SP200N
YOKOGAWA F3SP21-0N NSFP F3SP210N
YOKOGAWA PLC F3SP35-5N SEQUENCE CPU W/LD01-ON,LC11-IN
YOKOGAWA PLC F3SP35-5N SEQUENCE CPU W/LD01-ON,LC11-IN -
YOKOGAWA F3LE01-5T ETHERNET INTERFACE MODULE
YOKOGAWA F3LD01-0N USPP F3LD010N
YOKOGAWA PLC F3SP35-5N SEQUENCE CPU W/RS22-ON/LC11-IN
Yokogawa F3ADO8 F3AD08 A/D Converter
YOKOGAWA F3XD64-3N NSFP F3XD643N
Yokogawa F3AD04-ON A/D Converter
Yokogawa F3LC11-2N LC11-2N Computer Link Module
Yokogawa Model: F3XD64-3N DC Input Module
Yokogawa F3LP02-0N FA LINK H
YOKOGAWA F3XD64-3N USPP F3XD643N
YOKOGAWA F3YD64-1A USPP F3YD641A
YOKOGAWA TDK F3BU04-ON 62908050 F3BU04-0N MODULE NEW
YOKOGAWA F3LC11-1N NSFP F3LC111N
YOKOGAWA 9-SLOT RACK FA-M3 PLC F3BU09-ON
Yokogawa Model: F3SP20-ON Programmer Module / CPU
One YOKOGAWA F3DA04 -IN Free Ship
Yokogawa F3SP20-0N Sequence CPU Module PLC
YOKOGAWA F3LC21 F3LC21-1N F3LC211N Multi-Link Module
YOKOGAWA F3NC12 F3NC12-1N Positioning Module
Yokogawa computer link F3LC11 LC11-2F Rev:9:00 C link
Yokogawa computer link F3LC11 LC11-2F Rev.8:00 C Link
YOKOGAWA F3LC11-1N USPP F3LC111N
Yokogawa Model: F3SP10-ON Programmer Module / CPU
Yokogawa A/D Converter F3DA08-1N H2M204004
Yokogawa Model: F3XD64-1A TR Output Module
YOKOGAWA F3XD32-3N USPP F3XD323N
Yokogawa F3BU13-0N, BU13-0N Backplane Assembly, Rack
Yokogawa Model: F3SP20-ON Programmer Module / CPU
YOKOGAWA PLC F3SP35-5N CPU Free Ship
Yokogawa F3BU13-0N F3BU130N Base Unit
Yokogawa F3YD64-1A, YD64-1A, DC Output Module
Yokogawa Base F3BU13-ON H2E272109
Yokogawa Factory Ace F3PU10 PU10-0N Power Supply 5VDC
Yokogawa F3SP38-6N Sequence CPU Module
YOKOGAWA F3PU01-0N NSFP F3PU010N
YOKOGAWA F3PU20-0N USPP F3PU200N
Yokogawa F3LC11-1N, LC11-1N, PC Link Unit
Yokogawa F3XD64-3N, XD64-3N, 64-Point DC Input Module
Yokogawa temperature temp control F3CT04-0N H2E236003
Yokogawa Power Supply F3PU20-ON H2H287028
YOKOGAWA F3BU09-0N USPP F3BU090N
YOKOGAWA F3PU10-0N USPP F3PU100N
Yokogawa F3BU06-0N 6-Slot Base
One Yokogawa Comm Module F3CL11-1N Free Ship
Yokogawa F3LC12-1F Computer Link Module
Yokogawa F3YD08-6A YD08-6A TR Output Module
Yokogawa F3BU09-0N Base Unit
YOKOGAWA F3BU06-0N NSFP F3BU060N
Yokogawa TR Output F3YD64-1A H3G038147
Yokogawa DC Input F3XD32-3F H3G073007
Yokogawa Sequence CPU F3SP21-ON H2G311011
Yokogawa F3NC12-0N Positioning Module
Yokogawa F3PU20-0N, PU20-0N, Power Supply
Yokogawa Power Supply Module, Model: F3PU01-ON
YOKOGAWA F3RZ81-0N F3RZ810N RS232 Interface
YOKOGAWA F3SP35-SN F3SP35SN Sequence CPU
Yokogawa F3PU10-ON Power Module PLC
Yokogawa CPU Module F3SP21-ON Sequence CPU
Yokogawa DC Input Module F3XD64-3F
Yokogawa PLC Base Model F3BU06-ON
Yokogawa TR Output Module F3YD64-1A
Yokogawa F3PU10-ON-Z01 Power Supply Free Ship
Yokogawa F3RZ91-0N RS422 Interface Module
Yokogawa F3AD04-0N A/D Converter Module
Yokogawa RS232 Interface F3RZ81-ON
Yokogawa Position Module F3NC01-ON
Yokogawa F3NC02-ON Position module
YOKOGAWA F3PU20-0N F3PU200N Power Supply
Yokogawa F3BU13-0N PLC base Backplane Assembly Rack
Yokogawa F3YD64 TR Ouput Module
Yokogawa F3PU20-0N Power Supply Module
Yokogawa F3XD64-3F DC Input Module
Yokogawa F3YD64-1F TR Output Module
YOKOGAWA DC INPUT F3XD64 -3N
YOKOGAWA F3XD64-3N F3XD643N DC Input
YOKOGAWA F3BL00-0N USPP F3BL000N