现场总线与DCS体系的网络集成的完成

新的依据现场总线技能的操控战略和网络结构将对现有的外表及操控体系发生革命性的影响。从现场总线技能的实质特征上剖析了其对传统涣散操控体系DCS的冲击，并结合dcs的网络结构特色，给出了现场总线集成于dcs的3种完结办法。
工业操控从前期的就地操控、集中操控，现已开展到现在的集散操控(dcs)，在曩昔的20年中，进程工业对dcs体系及相关的外表设备进行了很多的投入，dcs体系的运用成果得到了用户的必定。4-20mA信号是dcs体系及现场设备彼此衔接的最实质特色，这是操控体系和外表设备开展的一大前进。
但是现在，数字化和网络化成为当今操控网络开展的首要方向。人们意识到传统的模拟信号只能供给原始的丈量和操控信息，而智能变送器在4-20mA信号之上附加信息的才能又受其低通讯速率的约束，所以对整个进程操控体系的机制进行数字化和网络化，应是其开展的必然趋势。
现场总线在智能现场设备、自动化体系之间供给了一个全数字化的、双向的、多节点的通讯链接。现场总线的呈现促进了现场设备的数字化和网络化，而且使现场操控的功用愈加强壮。这一改善带来了进程操控体系的开放性，使体系成为具有丈量、操控、履行和—进程确诊的归纳才能的操控网络。
1 现场总线对传统dcs的冲击
现场总线对传统dcs的冲击来源于其实质上优胜于dcs体系的技能特征。依据世界电工委员会IEC和现场总线基金会FF的界说，现场总线技能具有以下5个首要特色：
①数字信号彻底替代4-20mA模拟信号;
②使根本进程操控、报警和核算功用等彻底散布在现场完结;
③使设备添加非操控信息，如自确诊信息、组态信息以及补偿信息等;
④完结现场办理和操控的一致;
⑤真实完结体系开放性、互操作性。
现场总线技能不仅是一种通讯技能，它实践上融人了智能化外表、核算机网络和开放体系互连(OSI)等技能的精粹。所有这些特色使得以现场总线技能为根底的现场总线操控体系(FCS)相关于传统dcs体系具有巨大的优胜性：
①体系结构大大简化，本钱明显下降;
②现场设备自治性加强，体系功用全面提高;
③提高了信号传输的可靠性和精度;
④真实完结全涣散、全数字化的操控网络;
⑤用户一直具有体系集成权。
这些优胜性可从dcs和现场总线体系的网络结构比较后得到验证。
2 现场总线集成于dcs体系是现阶段操控网络的开展趋势
虽然用户对操控体系的结构改善表明欢迎，但他们并不期望对他们现有的外表体系做大的改动。
现在在现场总线的开展初期，大多数用户更倾向于对他们现有的外表体系进行逐渐的增加和替换;另一方面，DCS体系及其外表的消失或彻底被替代，关于费用或人力而言也都是不合理的。现阶段最可行的计划是考虑怎么使现场总线与传统的dcs体系尽可能地协同作业，这种集成计划能够得到灵敏的体系组态，以适用于更广泛的、富于实用价值的运用。
3 现场总线于dcs体系I/0总线上的集成
在dcs的结构体系中，自上而下大体可分为3层：办理层，监控操作层和I/O测控层。在I/O测控层的I/O总线上，挂有dcs操控器和各种I/O卡件，I/O卡件用于衔接现场4-20mA设备、离散量或PIC等现场信号，dcs操控器担任现场操控。
在dcs体系的I/O总线上集成现场总线的关键是经过一个现场总线接口卡挂在dcs的I/O总线上，完结现场总线体系中的数据信息映射成原有dcs的 I/O总线上相对应的数据信息，如根本丈量值、报警值或工艺设定值等，使得在dcs操控器所看到的现场总线来的信息就如同来自一个传统的dcs设备卡相同。这样便完结了在I/O总线上的现场总线技能集成。
这种计划首要可用于dcs体系现已装置并安稳运转，而现场总线初次引进体系的、规划较小的运用场合;此计划也可运用于PLC体系。
这种计划的长处是结构比较简单，缺陷是集成规划遭到现场总线接口卡的约束。
Fisher-Rosemount公司推出的dcs体系DeltaV选用的便是此种集成计划。DeltaV体系在它的I/O卡件中专门开发规划了此种功用的接口卡——现场总线H1通讯模块(31.25kbit/s)，成功地将现场总线技能集成在DeltaV体系中，可完结与现场总线外表相连，极大地节省了装置、操作以及维护费用，相同的操控器可兼容H1与传统的I/O模块，有利于从传统的操控模.式向现场总线操控形式的过渡和改变。
在DeltaV体系的现场总线H1通讯模块中具有特定的Driver，用以完结现场总线体系数据信息与I/O总线上对应信息的映射。
4 现场总线于dcs体系网络层的集成
除了在I/O总线上的集成计划，还能够在更高一层——dcs网络层上集成现场总线体系。在这种计划中，现场总线接口卡不是挂在dcs的I/O总线上，而是在dcs的上层LAN上。
在这种计划中，现场总线操控履行信息、丈量以及现场外表的操控功用均可在dcs操作站进行阅读并修正。它的长处是本来必须由dcs主核算机完结的一些操控和核算功用，现在可下放到现场外表完结，而且能够在dcs操作员界面上得到相关的参数或数据信息;它的另一个长处是不需要对dcs操控站进行改动，对原有体系影响较小。
这种集成计划在工程实践中也有运用。如Smar公司的302系列现场总线产品能够完结在dcs体系网络层集成其现场总线功用。
5 现场总线经过网关与dcs体系并行集成
若在一个工厂中并行运转着dcs体系和现场总线体系，则还能够经过一个网关来网接两者，装置网关以完结dcs体系与现场总线高速网络之间的信息传递。
在这一结构中，dcs体系的信息能够在新的操作员界面上得到并显现。经过运用抛网桥能够装置很多的H1低速总线。现场总线接口单元可供给操控和谐、报警办理和短时趋势搜集等功用。
现场总线与DCS的并行集成，完结整个工厂的操控体系和信息体系的集成一致，并能够经过Web服务器完结Infranet与Inernet的互连。这种计划的长处是丰厚了网络的信息内容，便于发挥数据信息和操控信息的归纳优势;别的，在这种集成计划中，现场总线体系与经过网关而集成在一起的dcs体系是彼此独立的。
6 定论
综上所述，咱们信任现场总线体系将广泛地运用到进程工业操控中，经过对进程操控体系进行一些必要的修正，将现场总线技能引进到dcs中，将会给用户带来很多的收益;另一方面，即便大多数的接连操控环路将由现场总线体系来完结，dcs体系仍将在许多比如实时要求较高的操控场合扮演重要的人物。现阶段现场总线与dcs体系的共存将运用户具有更多的挑选，以完结更合理的操控体系。