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现场总线技术在应用中存在的问题

现场总线技术在应用中存在的问题 2011年12月04日 来源： 现场总线是从控制室连接到现场设备的双向全数字通信总线，简单理解就是通信总线一直延伸到现场设备。它是一个开放互联模型，可与以太网结合，通过Internet实现远程监视、控制、调试、诊断等。现场总线是计算机、通信、控制技术的融合，优点来源于三大特点：一是数字化，意味着数据传输更为便利，信息传输量增加，提供数据的可共享性；二是标准统一开放，利于共享，为不同网络互联扫清道路，提供互操作性；三是控制分散，简化网络体系结构，使互联更加便利。信号传输数字化是所有现场总线的基本特点，它使系统精度提高；现场设备的信息增加几十倍，可用于自诊断、系统调试和管理，提高系统的有效性；同一电缆挂接多台现场设备，可节省电缆70％～90％及施工量。但节省电缆只不过是现场总线技术表层的优点，因为DCS／PLC远程I／O也可达到类似效果，而从现场设备获得丰富的信息才是现场总线技术独有的本质优越性。标准统一开放是所有现场总线必需的特点，也是它与许多原来“专有”的通信总线的关键区别之一。它给用户带来的本质优点是打破了个别厂商的垄断，给技术以强大的支持群体，促进公平竞争，促进技术进步。DCS只做到操作站以上开放，控制层不可能开放，而FCS则做到系统从上到下全开放。不同总线开放的程度和难度都有所区别，简单的I ／ O总线开放的难度较低，而控制用的系统总线的开放互操作就很难。控制彻底分散是现场总线具有的突出特点。它给用户带来的实质优点是由高度智能的现场设备来分散完成DC S控制器的功能，弱化甚至省去了集中控制器的层次，可降低设备费用，使控制风险彻底分散，提高系统控制的自治性和可靠性。当然，现场总线也有难以发挥其优势的场合。在很长时期内，包括 DCS／PLC在内的许多控制系统和现行标准都会与现场总线共存，这和DCS 出现后乃至今天许多原有控制设备依然存在的局面相似。目前现场总线技术在我国的应用已取得很大进展，但也存在一些问题，制约了其推广。在工程应用方面，工程投资比较大。虽然各种现场总线都把节省费用当成自己的主要优点，但在实际应用中现场总线的投资比传统控制系统要大。一是试用的系统规模太小；二是试用的系统并不分散或者是利用原有布线的改造项目，因此无法充分发挥现场总线节省电缆的优势。其次，调试和运行维护比较难。由于现阶段熟练掌握现场总线的应用技术和开发技术的人才少，企业在调试和运行时经常会遇到困难。因此，企业在选择系统集成商时，应选择技术力量比较强，比较有经验的单位。再者，与传统控制系统相比优点不明显。以智能化现场仪表为基础的现场总线系统与传统系统相比，其优点不仅在于控制方面，更多的在于自诊断、自校正等自动管理方面。但是，目前国内用的系统大多数太小，没有把管理自动化和远程诊断功能纳入系统，因此无法发挥现场总线系统降低运行维护费用的优势。在技术方面，当总线切断时，系统有可能产生不可预知的后果，用户希望这时系统的效能可以降低，但不能崩溃，这一点目前许多现场总线不能保证；现有的防爆规定限制了总线长度和总线上所挂设备的数量，也就限制了现场总线节省电缆优点的发挥；系统组态参数过分复杂，不容易掌握。但组态参数设定得好坏，对系统性能影响很大。在应用中，现场总线的开放、互联性及互操作性决定了与之俱来的不可避免的安全问题。外部网是一个由现场总线实现的自动化系统，是和企业的Intranet 紧密结合在一起的，存在着与In ternet普通应用相同的种种威胁，包括窃听、盗取资料、非法获取控制权、进行破坏、阻碍通信等。要解决这些问题，必须建立起一套适合企业的针对现场总线应用的安全策略。在Intranet内部，人们容易放松警惕。由于现场总线多应用于化工、电气及楼宇自动化控制中，这些场合都要求系统连续运行，因此现场总线可能受到的攻击时间与普通应用相比长得多。基于安全情况，可以考虑将各子系统设计得较为独立，使一个子系统受到破坏不会影响到整个系统；采用通信控制器将总线与以太网相联，改善通信控制器的功能，可以起到一定程度的安全防范作用，包括拒绝非法访问，危险时将总线与以太网隔离等；进行合理的冗余设计，以提高系统稳定性。综上所述，现场总线并不是为解决传统控制系统不能解决的问题而出现的，它的主要优点是更灵活、更开放，并为采用新型系统维护方式和企业管理模式提供了可能。但对于以价格为首选条件的场合，系统规模较小、控制对象分布比较集中的场合，以及没有扩展设备智能诊断和管理要求的场合，现场总线并不一定是最佳选择。(end)

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