① 現場匯流排與軟匯流排的區別和聯系
現場匯流排是需要導線在兩台或多台計算機之間傳遞信號的,主要是解決分布式系統的信息互通問題;但你說的軟匯流排我沒用過,估計是在虛擬的計算機環境下實現模擬
② 什麼是現場匯流排控制網路
現場匯流排技術是計算機數字通信技術向工業自動化領域的延伸。現場匯流排控制系統既是工業設備自動控制的一種開放的計算機區域網系統,又是一種全分布式控制網路系統。本書將目前控制領域中的兩大技術熱點——現場匯流排和網路技術有機結合,形成現場匯流排控制網路技術
③ 現場匯流排的定義,在技術上有哪些特點
1.數字式通信方式取代設備級的模擬量(如4-20mA,0-5V等信號)和開關量信號;
2.在車間級與設備級通信的數字化網路;
3.現場匯流排是工廠自動化過程中現場級通信的一次數字化革命;
4.現場匯流排使自控系統與設備加入工廠信息網路,成為企業信息網路底層。使企業信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產現場;
5.在CIMS系統中,現場匯流排是工廠計算機網路到現場級設備的延伸,是支撐現場級與車間級信息集成的技術基礎。
現場匯流排是工業控制系統的新型通訊標准,是基於現場匯流排的低成本自動化系統技術。現場匯流排技術的採用將帶來工業控制系統技術的革命。採用現場匯流排技術可以促進現場儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統開放化,符合工業控制系統領域的技術發展趨勢。
作為連接生產現場的儀表、控制器等自動化裝置的通訊網路,現場匯流排是九十年代在國際興起的新一代全分布式控制系統的核心技術。伴隨著數字化時代的來臨,現場匯流排控制系統(Fieldbus Control System, FCS)必將成為工業自動化的主流。
現場匯流排控制系統有如下優點:
全數字化
將企業管理與生產自動化有機結合一直是工業界夢寐以求的理想,但只有在FCS出現以後這種理想才有可能高效、低成本地實現。在採用FCS的企業中,用於生產管理的區域網能夠與用於自動控制的現場匯流排網路緊密銜接。此外,數字化信號固有的高精度、抗干擾特性也能提高控制系統的可靠性。
全分布
在FCS中各現場設備有足夠的自主性,它們彼此之間相互通信,完全可以把各種控制功能分散到各種設備中,而不再需要一個中央控制計算機,實現真正的分布式控制。
雙向傳輸
傳統的4~20mA電流信號,一條線只能傳遞一路信號。現場匯流排設備則在一條線上即可以向上傳遞感測器信號,也可以向下傳遞控制信息。
自診斷
現場匯流排儀表本身具有自診斷功能,而且這種診斷信息可以送到中央控制室,以便於維護,而這在只能傳遞一路信號的傳統儀表中是做不到的。
節省布線及控制室空間
傳統的控制系統每個儀表都需要一條線連到中央控制室,在中央控制室裝備一個大配線架。而在FCS系統中多台現場設備可串列連接在一條匯流排上,這樣只需極少的線進入中央控制室,大量節省了布線費用,同時也降低了中央控制室的造價。
多功能儀表
數字、雙向傳輸方式使得現場匯流排儀表可以擺脫傳統儀表功能單一的制約,可以在一個儀表中集成多種功能,做成多變數變送器,甚至集檢測、運算、控制與一體的變送控制器。
開放性
1999年底現場匯流排協議已被IEC 批准正式成為國際標准,從而使現場匯流排成為一種開放的技術。
互操作性
現場匯流排標準保證不同廠家的產品可以互操作,這樣就可以在一個企業中由用戶根據產品的性能、價格選用不同廠商的產品,集成在一起,避免了傳統控制系統中必須選用同一廠家的產品限制,促進了有效的競爭,降低了控制系統的成本。
智能化與自治性
現場匯流排設備能處理各種參數、運行狀態信息及故障信息,具有很高的智能,能在部件、甚至網路故障的情況下獨立工作,大大提高了整個控制系統的可靠性和容錯能力。
現場匯流排控制系統通常由以下部分組成:
現場匯流排儀表、控制器
現場匯流排線路
監控、組態計算機
這里的儀表、控制器、計算機都需要通過現場匯流排網卡、通信協議軟體連接到網上。因此,現場匯流排網卡、通信協議軟體是現場匯流排控制系統的基礎和神經中樞。
現場匯流排控制系統是國家九五科技攻關的重點項目。
現場匯流排系統的功能安全評價大體分以下幾點:
(一)現場匯流排系統完成的功能
現場匯流排系統所起的作用是通信,它包括一組硬體和軟體,允許兩個或多個裝置之間信息交換。在受控過程中,它不應該傳播或建立會產生危險情形的錯誤:它應能找出數據的訛誤,保證實時數據的傳送,傳遞應有序,避免混亂。同時應能隨時了解可能出現的故障狀態,避免出現因通信錯誤觸發不合理的安全動作,例如使過程在不該停止時停了下來,或使過程在出現故障時還繼續工作等。
(二)現場匯流排系統安全功能評價的方法
要證明一個系統或子系統是否可以用在安全領域,是否符合IEC61508標准,有兩個途徑:一是按照IEC61508的原則設計一個新系統;二是沿用以前已經使用並證明是安全的系統,用"proven in use"方法來驗證。現場匯流排系統的功能安全評價一般都採取第二種方法。這是一個在"使用中證實"的概念。如果一種產品或系統已經在使用中,只要供應商有足夠的證據證明它是安全的,那麼以後相同的產品或系統就允許應用在同等安全的領域。
IEC61508中提出的這種"proven in use"的概念對於供應商和用戶都有極大的激勵作用。目前世界上此重要的設備供應商都開始對自己的產品進行這方面認證工作。但"Proven in use"實際上有很嚴格的限制條件:
(l)Proven in use方法只能用於那些滿足相關要求的功能和介面子系統;
(2)子系統的工作條件與原子系統的工作條件完全相同或十分相近;
(3)如果子系統的工作條件不同,則需要用分析和測試的方法來論證該系統的功能安全完整性可能達到的水平,以保證該系統可用於安全領域;
(4)聲明的失效率有足夠的統計學數據基礎;
(5)收集有足夠的失效數據;
(6)考慮了子系統的復雜性,子系統對風險降低的貢獻,子系統失效對整個系統可能造成的後果,新設計等
④ 現場匯流排和IT計算機網路的主要區別
檢測信息、狀態信息、控制信息等。實時性要求方面,IT計算機網路響應時間一般要求為2~6s;現場匯流排通信對「快」的要體現在數據傳輸的及時性和系統響應的實時性。一般來講,過程式控制制系統的響應時間要求為0.01~0.5s,製造業自動化系統的響應時間要求為0.5~2s。網路結構方面,IT計算機網路從一點到另外一點的通信路徑可以是不固定的。現場匯流排從一點到另外一點的通信路徑是比較固定的。使用場合方面,IT計算機網路一般在辦公室、家庭等環境非常好的場所使用,所以它的設備、接頭、接線方式等都不要求有較高的抗干擾能力;現場匯流排是在環境惡劣(特別是電磁干擾)的工業環境下使用的,而其在危險和易燃易爆的場合,還要求它具有本質安全性能,所以從設備、電纜到接線都要求具有較高的抗干擾能力。
⑤ 什麼是現場匯流排目前有哪五種比較典型的現場匯流排技術
現場匯流排(Field bus)是近年來迅速發展起來的一種工業數據匯流排,也是現在我們工作中提到比較多的名詞,它主要解決工業現場的智能化儀器儀表與控制器主機(網關)等現場設備間的數字通信。按照現場技術使用比較多的分為485匯流排:最早的現場匯流排技術之一,採用半雙工工作方式,支持多點數據通信。為有極性匯流排,拓撲結構為手拉手。
⑥ 現場匯流排和DCS、FCS等系統是什麼聯系呀
FCS就是現場匯流排控制技術,這兩者是一回事。
FCS是由PLC發展而來的;而在另一些行業,FCS又是由DCS發展而來的,所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯系,又存在著本質的差異。
FCS是由DCS與PLC發展而來,FCS不僅具備DCS與PLC的特點,而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS與新型的PLC,都有向對方靠攏的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控制功能;而新型的PLC,在處理閉環控制方面也不差,並且兩者都能組成大型網路,DCS與PLC的適用范圍,已有很大的交叉。
DCS系統的關鍵是通信。也可以說數據公路是分散控制系統DCS的脊柱。由於它的任務是為系統所有部件之間提供通信網路,因此,數據公路自身的設計就決定了總體的靈活性和安全性。數據公路的媒體可以是:一對絞線、同軸電纜或光纖電纜。
通過數據公路的設計參數,基本上可以了解一個特定DCS系統的相對優點與弱點。
(1)系統能處理多少I/O信息。
(2)系統能處理多少與控制有關的控制迴路的信息。
(3)能適應多少用戶和裝置(CRT、控制站等)。
(4)傳輸數據的完整性是怎樣徹底檢查的。
(5)數據公路的最大允許長度是多少。
(6)數據公路能支持多少支路。
(7)數據公路是否能支持由其它製造廠生產的硬體(可編程序控制器、計算機、數據記錄裝置等)。
為保證通信的完整,大部分DCS廠家都能提供冗餘數據公路。
為了保證系統的安全性,使用了復雜的通信規約和檢錯技術。所謂通信規約就是一組規則,用以保證所傳輸的數據被接收,並且被理解得和發送的數據一樣。
目前在DCS系統中一般使用兩類通信手段,即同步的和非同步的,同步通信依靠一個時鍾信號來調節數據的傳輸和接收,非同步網路採用沒有時鍾的報告系統。
·FCS
FCS的關鍵要點有三點
(1)FCS系統的核心是匯流排協議,即匯流排標准
前面的章節已經敘述,一種類型的匯流排,只要其匯流排協議一經確定,相關的關鍵技術與有關的設備也就被確定。就其匯流排協議的基本原理而言,各類匯流排都是一樣的,都以解決雙向串列數字化通訊傳輸為基本依據。但由於各種原因,各類匯流排的匯流排協議存在很大的差異。
為了使現場匯流排滿足可互操作性要求,使其成為真正的開放系統,在IEC國際標准,現場匯流排通訊協議模型的用戶層中,就明確規定用戶層具有裝置描述功能。為了實現互操作,每個現場匯流排裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認為是裝置的一個驅動器,它包括所有必要的參數描述和主站所需的操作步驟。由於DD包括描述裝置通信所需的所有信息,並且與主站無關,所以可以使現場裝置實現真正的互操作性。
實際情況是否如上述一致,回答是否定的。目前通過的現場匯流排國際標准含8種類型,而原IEO國際標准只是8種類型之一,與其它7種類型匯流排的地位是平等的。其它7種匯流排,不論其市場佔有率有多少,每個匯流排協議都有一套軟體、硬體的支撐。它們能夠形成系統,形成產品,而原IEC現場匯流排國際標准,是一個既無軟體支撐也無硬體支撐的空架子。所以,要實現這些匯流排的相互兼容和互操作,就目前狀態而言,幾乎是不可能的。
通過上述,我們是否可以得出這樣一種映象:開放的現場匯流排控制系統的互操作性,就一個特定類型的現場匯流排而言,只要遵循該類型現場匯流排的匯流排協議,對其產品是開放的,並具有互操作性。換句話說,不論什麼廠家的產品,也不一家是該現場匯流排公司的產品,只要遵循該匯流排的匯流排協議,產品之間是開放的,並具有互操作性,就可以組成匯流排網路。
(2)FCS系統的基礎是數字智能現場裝置
數字智能現場裝置是FCS系統的硬體支撐,是基礎,道理很簡單,FCS系統執行的是自動控制裝置與現場裝置之間的雙向數字通信現場匯流排信號制。如果現場裝置不遵循統一的匯流排協議,即相關的通訊規約,不具備數字通信功能,那麼所謂雙向數字通信只是一句空話,也不能稱之為現場匯流排控制系統。再一點,現場匯流排的一大特點就是要增加現場一級控制功能。如果現場裝置不是多功能智能化的產品,那麼現場匯流排控制系統的特點也就不存在了,所謂簡化系統、方便設計、利於維護等優越性也是虛的。
(3) FCS系統的本質是信息處理現場化
對於一個控制系統,無論是採用DCS還是採用現場匯流排,系統需要處理的信息量至少是一樣多的。實際上,採用現場匯流排後,可以從現場得到更多的信息。現場匯流排系統的信息量沒有減少,甚至增加了,而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力,另一方面要讓大量信息在現場就地完成處理,減少現場與控制機房之間的信息往返。可以說現場匯流排的本質就是信息處理的現場化。
減少信息往返是網路設計和系統組態的一條重要原則。減少信息往返常常可帶來改善系統響應時間的好處。因此,網路設計時應優先將相互間信息交換量大的節點,放在同一條支路里。
減少信息往返與減少系統的線纜有時會相互矛盾。這時仍應以節省投資為原則來做選擇。如果所選擇系統的響應時間允許的話,應選節省線纜的方案。如所選系統的響應時間比較緊張,稍微減少一點信息的傳輸就夠用了,那就應選減少信息傳輸的方案。
現在一些帶現場匯流排的現場儀表本身裝了許多功能塊,雖然不同產品同種功能塊在性能上會稍有差別,但一個網路支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪一個現場儀表上的功能塊,是系統組態要解決的問題。
考慮這個問題的原則是:盡量減少匯流排上的信息往返。一般可以選擇與該功能有關的信息輸出最多的那台儀表上的功能塊。
⑦ 什麼是現場匯流排
現場匯流排控制系統(FCS)是信息數字化、控制分散化、系統開放化和設備間相互可操作的新一代自動化控制系統。它具有完全的開放性,在遵循統一的技術標准條件下,用戶可以把不同品牌功能相同的產品集成在同一個控制系統內,構成一個集成的現場匯流排控制系統,在同一個系統內具有相同功能的不同產品之間能夠進行自由的相互替換,使用戶具有了自動化控制設備選擇和集成的主動權。現場匯流排控制系統真正實現了現場設備智能化,徹底的控制分散化,使微灌控制系統功能不需要依賴控制中心的計算機或主控制裝置,可以就近在現場完成控制功能,簡化了系統結構,提高了可靠性和方便性。採用數字化通信,提高了信號傳輸的可靠性和精度,利用現場匯流排控制技術能夠形成完全分散、全數字化的微灌控制網路。
現場匯流排技術順應了當今自控技術發展的「智能化、數字化、信息化、網路化、分散化」的主流,使傳統的控制系統無論在結構上還是在性能上都出現巨大的飛躍,是未來微灌應用自動控制技術發展的方向。但是現場匯流排控制系統目前還處在發展過程之中,現場匯流排控制的技術標准、現場匯流排儀表和控制設備的智能化等方面還不是十分完善,進入市場的成熟的智能化現場設備和儀表還不是很多,且與常規設備相比價格仍然較貴,因此目前在微灌領域的應用還處於初始階段。
⑧ 現場匯流排控制系統是在怎樣背景下發展起來的及其特點
(現場匯流排技術是現場控制計算機與現代電子、計算機、通信技術相結合的產物。現場匯流排技術始於20世紀80年代中期。隨著微處理器與計算機功能的不斷增強和價格的急劇降低,計算機與計算機網路系統得到迅速發展。而處於企業生產過程底層的測控自動化系統,由於仍通過開關、閥門、感測測量儀表間的一對一連線,用電壓、電流等模擬信號進行測量控制,或者只採用某種自封閉式的集散系統控制,難以實現設備之間以及系統與外界之間的信息交換,使自動化系統成為「信息孤島」,嚴重製約了控制系統的發展。要實現整個企業的信息集成,要實施綜合自動化,就必須設計出一種能在工業現場環境運行的、性能可靠、實施性強、造價低廉的通行系統,形成工廠底層網路,完成現場自動化設備之間的多點數字通信,實現底層現場設備之間以及生產現場與外界的信息交換。現場匯流排就是在這種實際需求的驅動下應運而生的。)
背景:現場匯流排系統由於採用了智能現場設備,能夠把原先的DCS中處於控制室的控制模塊、各輸入/輸出模塊置入現場設備,加上現場設備具有通信能力,現場的測量變送儀表可以與閥門等執行機構直接傳送信號,因而控制系統功能能夠不依賴控制室的計算機或控制儀表而直接在現場完成,實現了徹底的分散控制。
特點:①系統的開放性 ②互可操作性與互用性 ③現場設備的智能化與功能自治性
④系統結構的高度分散性 ⑤對現場環境的適應性
⑨ 現場匯流排與通訊協議的關系
現場匯流排是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站的通信系統。主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題 。可以理解為多個設備之間數據的「高速公路」。但隨應用環境不同,又有很多的不同類型的匯流排。其中應用最為廣泛的如PowerBUS匯流排、485匯流排、CAN匯流排。
而通訊協議又稱通信規程,是指通信雙方對數據傳送控制的一種約定。約定中包括對數據格式,同步方式,傳送速度,傳送步驟,檢糾錯方式以及控制字元定義等問題做 出統一規定,通信雙方必須共同遵守,它也叫做鏈路控制規程。可以理解為「高速公路」中的「交通規則」。當然這種規則也是多種多樣的,其中應用最為廣泛如modbus協議。