3.基於(yu) 現場總線的先進控製係統組成

　　以工業(ye) PC機及Windows/NT為(wei) 平台，加載FCS係統軟件做控製器；通過現場總線連接各種現場設備，這便是基於(yu) 現場總線的先進控製係統的基本組成。下麵以現場總線PROFIBUS為(wei) 例，虛構一個(ge) 基於(yu) 現場總線PROFIBUS的先進控製係統--ACSBPB（AdvancedControlSystemBasedonPROFIBUStechnology），說明基於(yu) 現場總線的先進控製係統組成。

　　3.1現場總線（PROFIBUS）概況

　　現場總線PROFIBUS技術於(yu) 1987年，由SIEMENS公司等13家企業(ye) 和5家科研機構聯合提出；1989年批準為(wei) 德國標準DIN19245。經應用完善後，於(yu) 1996年6月批準為(wei) 歐洲現場總線標準EN50170V.2。目前，根據國際IEC標準委員會(hui) 達成的關(guan) 於(yu) 現場總線國際標準的妥協方案，PROFIBUS現場總線標準已成為(wei) 國際現場總線標準IEC61158的一個(ge) 組成部分。

　　目前國際上有250多家企業(ye) ，生產(chan) 1600多種符合PROFIBUS標準的產(chan) 品。在不同的應用領域中已有200多萬(wan) 個(ge) 設備安裝運行。應用涉及到工業(ye) 自動化的各個(ge) 主要領域，包括：製造業(ye) 自動化（汽車製造、裝瓶係統、倉(cang) 儲(chu) 係統）樓宇自動化（供熱、空調係統）、交通管理自動化、過程自動化（清洗工廠、化工和石化工廠、造紙和紡織品工業(ye) ）、電力工業(ye) 和電力輸送（發電廠、開關(guan) 裝置）。PROFIBUS標準產(chan) 品在歐洲現場總線產(chan) 品市場占有率第一，超過40%。

　　PROFIBUS用戶組織已建立了質量認證程序，在德國和美國建立了測試實驗室，包括硬件測試和一致性、互操作性測試。

    3．2現場總線PROFIBUS技術概要

　　(1)PROFIBUS由三個(ge) 兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（DecentralizedPeriphery）、PROFIBUS-PA(ProcessAutomation)、PROFIBUS-FMS(FieldbusMessageSpecification)。PROFIBUS-DP是一種高速低成本通信，用於(yu) 設備級控製係統與(yu) 分散式I/O的通信。PROFIBUS-PA專(zhuan) 為(wei) 過程自動化設計，並有本征安全技術規範。PROFIBUS-FMS用於(yu) 車間級監控網絡，是一個(ge) 令牌結構、實時多主網絡。

　　(2)PROFIBUS協議結構

　　PROFIBUS協議結構是根據ISO7498國際標準，以開放式係統互聯網絡（OpenSystemInterconnection-SIO）作為(wei) 參考模型。PROFIBUS-DP、FMS、PA定義(yi) 了第一、二、七層和用戶接口。第三到六層未加描述。用戶接口規定了用戶及係統以及不同設備可調用的應用功能，定義(yi) 了現場設備行為(wei) 的行規。

　　(3)PROFIBUS傳(chuan) 輸技術

　　PROFIBUS提供了四種數據傳(chuan) 輸類型：用於(yu) DP和FMS的RS485傳(chuan) 輸、用於(yu) PA的IEC1158-2傳(chuan) 輸及光纖、紅外傳(chuan) 輸。

　　(4)設備類型：二類主站（DPM2）指可進行編程、組態、診斷的設備。一類主站（DPM1）是可編程序控製器，如PLC、PC等。從(cong) 站是指帶開關(guan) 量或模擬量的現場設備，如驅動器、閥門等。

　　(5)電子設備數據文件（GSD）

　　為(wei) 了將不同廠家生產(chan) 的PROFIBUS產(chan) 品集成在一起，廠家必須提供GSD文件（電子設備數據庫文件），描述產(chan) 品的功能參數。PROFIBUS組態工具可根據將廠商提供的GSD文件將其設備集成在同一總線係統中。

　　3.3基於(yu) 現場總線（PROFIBUS）的先進控製係統的結構及組成

　　基於(yu) 現場總線（PROFIBUS）的先進控製係統ACSBPB是一個(ge) 麵向製造業(ye) 自動化、現場及車間級自動化控製係統。

　　3.3.1係統網絡結構

　　ACSBPB由2級網絡結構組成：底層是基於(yu) PROFIBUS-DP、PA的現場級設備層控製係統；上一層是基於(yu) PROFIBUS-FMS或工業(ye) 以太網及TCP/IP的車間級監控係統。監控層計算機向上支持工廠管理級網絡接口及通信驅動和數據庫接口。底層PROFIBUS-DP支持9.6K~12M的通信速率和中繼器（REPEATER）的擴展功能。底層PROFIBUS-DP還支持基於(yu) 光纖傳(chuan) 輸介質的通信；可支持點對點、總線及環形光纖網。控製器可配置成雙機熱備及冗餘(yu) 通信模式，用於(yu) 對可靠性要求很高的場合。詳見圖2：基於(yu) 現場總線（PROFIBUS）的先進控製係統ACSBPB係統網絡結構圖。

　　3.3.2控製器或主站

　　控製器基於(yu) 通用工業(ye) PC機、Windows/NT軟硬件平台。現場總線接口一般采用PCI總線的PROFIBUS網卡（自主開發）。係統控製器或主站應具備雙機熱備、冗餘(yu) 通信係統功能。

　　3.3.3ACSBPB係統軟件

　　ACSBPB係統軟件基於(yu) WIN/NT係統軟件平台。它包含一個(ge) 實時多任務操作係統內(nei) 核，並為(wei) 係統提供以下功能：

　　¨用於(yu) 係統組態工具包

　　¨基於(yu) IEC61131程序編輯軟件包和軟邏輯功能模塊

　　¨繪圖、數據庫編輯工具包和實時在線監控軟件包，包括流程、棒狀圖、趨勢圖顯示功能。

　　¨故障報警及記錄、實時數據采集、存儲(chu) 、查詢、統計、報表打印功能。

　　¨基於(yu) INTRANET/INTERNET技術的遠程數據流瀏覽、遠程維護功能。

　　¨支持OPC、DDE驅動接口

　　¨支持ODBC、SQL數據庫接口

    3.3.4具有現場總線（PROFIBUS）接口的底層現場設備

　　(1)分散式I/O從(cong) 站：通過GSD文件組態，係統可連接任何廠家製造、經過PROFIBUS標準認證的分布式I/O從(cong) 站。

　　(2)智能分散式I/O-PLC從(cong) 站：通過GSD文件組態，係統可連接任何廠家製造、經過PROFIBUS標準認證的智能分散式I/O從(cong) 站。

　　(3)智能交直流驅動器：通過GSD文件組態，係統可連接任何廠家製造、經過PROFIBUS標準認證的智能交直流驅動器。智能交直流驅動器的參數化符合PROFIBUS-DP行規要求。

　　(4)智能執行機構：包括氣動、電動執行機構。通過GSD文件組態，係統可連接任何廠家製造、經過PROFIBUS標準認證的智能執行機構。

　　(5)人機接口HMI：包括字符型和圖形、CRT/LED、帶/不帶觸摸屏。通過PROFIBUS接口，可連接一定型號的人機接口。

　　(6)傳(chuan) 統現場設備與(yu) 現場總線通信接口的軟硬件：接口可以是內(nei) 置式或外置式，主要用於(yu) 老設備的通信連網。接口一端是標準的PROFIBUS接口，另一端視具體(ti) 設備要求而定，如另一斷可以是自由編程/ASIIC碼的RS-232/485接口、I/O、PC/104、PCI等等。

　　(7)傳(chuan) 感器與(yu) 變送器：包括電量監測及保護裝置、開關(guan) 設備、溫度、壓力、流量變送器

　　3.3.5現場總線網絡器件產(chan) 品：電纜、光纜、光端機模塊、PROFIBUS-DP/PA接頭、PROFIBUS-PA總線接插件。

　　3.3.6不同現場總線標準協議之間的通信接口的軟硬件；包括耦合器、路由、網關(guan) 。

　　3.7.7專(zhuan) 用應用軟件包，包括：自動化立體(ti) 倉(cang) 庫軟件包、生產(chan) 線監測係統軟件包、同步控製算法軟件模塊、張力控製算法軟件模塊、船閘控製係統軟件包、船閘船隻最優(you) 調度算法軟件等等。

　　4．基於(yu) 現場總線的先進控製係統市場前景分析

　　4．1市場需求

　　目前，國內(nei) 各行業(ye) 競爭(zheng) 激烈。企業(ye) 逐步認識到隻有不斷引入新技術才能使企業(ye) 得到持續穩定地發展。企業(ye) 有追求新技術、改造現有係統的需求。現場總線技術是未來自動化技術發展主流，基於(yu) 現場總線的先進控製係統以其明顯的技術優(you) 勢和價(jia) 格優(you) 勢，在分布式控製係統市場中將逐步替代PLC產(chan) 品。#p#分頁標題#e#

　　4.2企業(ye) 效益

　　（1）對現場設備製造商

　　參與(yu) 基於(yu) 現場總線的先進控製係統開發的現場設備製造商將本企業(ye) 傳(chuan) 統產(chan) 品提高了一個(ge) 技術水平。由於(yu) 現場總線技術的開放性，企業(ye) 開發的現場總線產(chan) 品可以集成到任何現場總線控製係統中。比如，采用國外名牌控製器和自主開發生產(chan) 的分布式I/O或其他現場設備集成，將組成一個(ge) 性能、價(jia) 格都比較平衡的係統，根據筆者經驗，這種配置在國內(nei) 工程項目中是很有競爭(zheng) 力的。企業(ye) 因產(chan) 品技術進步將得到更多的市場機會(hui) 。

　　（2）對自動化係統集成商

　　應用現場總線的先進控製係統的自動化係統集成商有條件以係統為(wei) 平台，利用自身在行業(ye) 領域中的優(you) 勢，開發出具有專(zhuan) 用技術的控製係統，使係統集成增值，增加利潤並擴大市場份額。

　　結束語：

　　現場總線技術以其標準化、開放性使參與(yu) 其中的企業(ye) 收益；一切有遠見和市場頭腦的自動化行業(ye) 誌士仁人，都不會(hui) 視而不見、無動於(yu) 衷、漠視它的存在。喪(sang) 失機會(hui) 和主動將在未來市場中淘汰出局。國內(nei) 企業(ye) 應吸取在PLC、DCS技術和產(chan) 業(ye) 化方麵發展的經驗教訓，把握機遇，結成技術及市場同盟，開發出擁有自主知識產(chan) 權、基於(yu) 現場總線技術的控製係統，並在優(you) 勢行業(ye) 上應用推廣。這樣，既可帶動國內(nei) 自動化行業(ye) 的發展，也可將國內(nei) 工業(ye) 自動化裝備提高到一個(ge) 新的水平，使我國自動化行業(ye) 在未來國際自動化技術領域中及市場份額上都占有一席之地。本文的分析和觀點，如能為(wei) 國內(nei) 自動化行業(ye) 的技術專(zhuan) 家、企業(ye) 家和政府領導的決(jue) 策提供有價(jia) 值的參考，作者將感到十分高興(xing) 。