現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)使用了十多年了荧降，在全球的工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中展現(xiàn)了它的價(jià)值朵诫。大多數(shù)的情況下剪返，過程工廠中的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)脱盲。
　　這里討論的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通常是儀表钱反、分析儀和調(diào)節(jié)控制閥。最常用的儀表類型是溫度馁捌、壓力数凫、流量和液位變送器－雖然一個(gè)典型的過程工廠也包含很多其他類型的過程變量變送器。
　　常用的分析儀類型是測(cè)量參數(shù)的化學(xué)成分，比如濕度罢令、二氧化碳、甲烷和其他氣體和液體题山。調(diào)節(jié)控制閥提供了連續(xù)的液體和氣體的流量控制顶瞳。

　　連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)愕秫、企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)和資產(chǎn)管理系統(tǒng)慨菱。這里討論的控制系統(tǒng)通常是基本過程或者調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。其他連接現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的控制系統(tǒng)包括先進(jìn)過程系統(tǒng)和安全系統(tǒng)符喝。
　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過具有高速數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)場(chǎng)總線連接上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的好處包括：
　　? 聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的配置和健康管理闪彼，節(jié)省了成本；
　　? 聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電子文檔协饲，節(jié)省了成本备蚓；
　　? 預(yù)先維護(hù)，提高了運(yùn)行時(shí)間囱稽；
　　? 預(yù)先維護(hù)郊尝，提高了性能；
　　? 預(yù)先維護(hù)卡围，降低了維護(hù)成本艺扑。
　　幾乎在所有的場(chǎng)合，現(xiàn)場(chǎng)總線都取代了設(shè)備的硬接線外秋，如：從現(xiàn)場(chǎng)儀表到控制系統(tǒng)的4-20mA連線米法。這個(gè)4-20mA信號(hào)用于把測(cè)量的過程變量傳送到過程控制系統(tǒng)。
　　相反奈株，現(xiàn)場(chǎng)總線提供了一種高速雙向數(shù)據(jù)鏈路短户，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)之間可以傳送數(shù)量廣泛的信息。最重要的信息是儀表健康方面的相關(guān)數(shù)據(jù)稿焚，在需要預(yù)先維護(hù)的場(chǎng)合唇锡，它們可用于上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)安排。
　　校準(zhǔn)安排僅在需要替換周期性維護(hù)的場(chǎng)合用动，可以節(jié)省維護(hù)費(fèi)用矗绅，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在它的工作參數(shù)之內(nèi)是不需要校準(zhǔn)的。當(dāng)需要時(shí)征蜻，校準(zhǔn)可以改進(jìn)性能叼枝，因?yàn)樵陉P(guān)鍵的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)，減少可能超限的漂移唉锌。
　　預(yù)先維護(hù)可能是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)帶來的最重要的收益了隅肥。使用現(xiàn)場(chǎng)總線提供的數(shù)據(jù)，工廠可以在問題發(fā)生之前預(yù)先發(fā)現(xiàn)它們袄简。這樣維護(hù)工作可以事先安排腥放，而不是等問題發(fā)生了再反應(yīng)，節(jié)省了費(fèi)用痘番，改進(jìn)了安全捉片。
　　但預(yù)先維護(hù)的主要收益是避免宕機(jī)。如果一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)失效汞舱，通常進(jìn)行維修和替換設(shè)備時(shí)要使整個(gè)流程停下來伍纫。
　　現(xiàn)場(chǎng)總線是一種對(duì)許多數(shù)字工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)稱，包括但不限制，如：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（Foundation Fieldbus）莹规，哈特（HART）赔蒲，EtherNet/IP，Modbus TCP和Profibus良漱。很多現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)库樊，包括上面提到的，因?yàn)楦鞣N原因忆和，正在轉(zhuǎn)移到基于以太網(wǎng)的協(xié)議数壤。

　　為什么要使用以太網(wǎng)？
　　現(xiàn)場(chǎng)總線的收益在多年多種的過程應(yīng)用中龟聊，已經(jīng)很好地歸檔趣闻，大多數(shù)已經(jīng)安裝的現(xiàn)場(chǎng)總線使用的都是專有協(xié)議，這和基于以太網(wǎng)的協(xié)議正相反暑吹。而基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線可以提供更好的性能存学，造價(jià)也更低，并且安裝簡(jiǎn)單凄跑，維護(hù)容易优生。
　　當(dāng)在商業(yè)領(lǐng)域中提及以太網(wǎng)這個(gè)術(shù)語時(shí)，它通常是指使用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)炭刺。在工業(yè)領(lǐng)域泪确，術(shù)語以太網(wǎng)只是特指底層的硬件，而不包括協(xié)議算行，協(xié)議可以由用戶按自己喜好選擇使用梧油。壞消息是有很多相互競(jìng)爭(zhēng)的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議苫耸。好消息是所有協(xié)議都可以運(yùn)行在同一個(gè)以太網(wǎng)硬件上州邢，而且還是同時(shí)的。
　　一個(gè)很好的性價(jià)比也許是轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)的主要因素褪子。就在幾年以前量淌，一個(gè)領(lǐng)先的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)組織還在吹噓一個(gè)事實(shí)：使用他們專有協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，在10年的時(shí)間里銷售了1百萬嫌褪。這個(gè)數(shù)量比起其他的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能印象深刻呀枢，但比起全球范圍內(nèi)以太網(wǎng)設(shè)備的安裝數(shù)量，微不足道笼痛。

　　作為用于計(jì)算機(jī)連接的領(lǐng)先協(xié)議裙秋，全世界的以太網(wǎng)安裝節(jié)點(diǎn)有幾十億，大多數(shù)是商業(yè)應(yīng)用缨伊。巨大的數(shù)量產(chǎn)生了規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)摘刑，使得以太網(wǎng)硬件的價(jià)格不斷地下降，性能不斷提升。因?yàn)橐蕴W(wǎng)是全世界標(biāo)準(zhǔn)枷恕，供應(yīng)商通過性價(jià)比競(jìng)爭(zhēng)佩嘀，所以有著極大動(dòng)力推動(dòng)更好的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。
　　現(xiàn)場(chǎng)總線組織采用了商用以太網(wǎng)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)遵艰，推出了高速度低價(jià)位的網(wǎng)絡(luò)沫杜。高速度實(shí)現(xiàn)了監(jiān)視應(yīng)用的快速更新。根據(jù)控制過程的特性电摔，高速可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制垛岛。
　　因?yàn)橐蕴W(wǎng)的廣泛使用，安裝和維護(hù)是非常容易的稀崔。有幾個(gè)原因翠笛，第一，對(duì)比起專有網(wǎng)絡(luò)狈榛，很容易找到熟悉以太網(wǎng)的技術(shù)人員桦徘。第二，用于安裝和診斷的硬件和軟件工具非常的多纽他，而且便宜橄文。最后，有可能依靠公司和工廠的IT人員支持和維護(hù)像捶，因?yàn)镮T人員了解以太網(wǎng)上陕。 經(jīng)過融合他們的工業(yè)和辦公室網(wǎng)絡(luò)，最終用戶只有不多的網(wǎng)絡(luò)需要維護(hù)拓春，當(dāng)集成技術(shù)和通信時(shí)释簿，得到的是更多的收益。
　　以太網(wǎng)提供了比現(xiàn)場(chǎng)總線更多的好處硼莽，很多用戶在不同應(yīng)用中獲益庶溶。特別是，以太網(wǎng)連接性使現(xiàn)場(chǎng)總線可以連接到可編程自動(dòng)化控制器（PAC）層懂鸵。

[DividePage:NextPage]

　　直接的是最佳的
　　當(dāng)從一個(gè)城市飛到另一個(gè)城市偏螺，直飛航線總是比需要換乘的航班要好。同樣的道理也適用于現(xiàn)場(chǎng)總線連接到上層的上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)匆光，直接從現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備連接到一個(gè)ERP或者資產(chǎn)管理系統(tǒng)比通過中間的控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)接更好套像。
　　旁路控制系統(tǒng)而直接連接一個(gè)上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，像一個(gè)ERP或者資產(chǎn)管理系統(tǒng)终息，使用以太網(wǎng)型的現(xiàn)場(chǎng)總線更加容易實(shí)施夺巩。這是因?yàn)槎鄶?shù)上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都使用以太網(wǎng)進(jìn)行通信。
　　在典型的過程工廠艺滑，多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備不直接與實(shí)時(shí)控制相連右木，而是主要用于監(jiān)視共撰。一些設(shè)施有高達(dá)70%的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制功能沒有任何關(guān)系。所以故碱，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須連接到控制系統(tǒng)的假設(shè)這是不正確的鞋夹，也沒有發(fā)揮它們的應(yīng)有價(jià)值。
　　比如炎殃，環(huán)境應(yīng)用諸如EPA（美國(guó)環(huán)保署）的監(jiān)視和報(bào)告需要多種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備孕炒，而它們不需要連接到控制系統(tǒng)。ERP應(yīng)用諸如存儲(chǔ)管理需要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入件牧，但不需要毫秒級(jí)的更新速度仪但，或者控制系統(tǒng)需要的確定性。

　　旁路控制系統(tǒng)提供了很多好處侮压。首先呀净，直接連接消除了中間的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。其次蠕膀，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的問題不再是控制系統(tǒng)的一部分好猪，不用加入到整體的驗(yàn)證和維護(hù)程序。再次社露，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的訪問可以通過已有的IT安保系統(tǒng)來控制挟阻。
　　這些來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的非關(guān)鍵性信息，可以通過標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)和無限網(wǎng)關(guān)峭弟，直接傳送到過程監(jiān)視應(yīng)用附鸽。不僅主要信息發(fā)布到整個(gè)定義的工程單元，而且設(shè)備狀態(tài)可以通過事件驅(qū)動(dòng)或者周期發(fā)送的方式瞒瘸，不斷地得到監(jiān)視和通信坷备。
　　工作在網(wǎng)絡(luò)層的遠(yuǎn)程服務(wù)工具和資產(chǎn)管理應(yīng)用，也可以配置和管理連接的設(shè)備情臭。標(biāo)準(zhǔn)IT安保和數(shù)據(jù)管理工具可以用于訪問控制省撑。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線以太網(wǎng)促進(jìn)了PAC的應(yīng)用
　　在早期的使用中，多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是DCS的變種』驯現(xiàn)在丁侄，以太網(wǎng)提供了一個(gè)公共通信協(xié)議，現(xiàn)場(chǎng)總線成為PAC控制系統(tǒng)的可選項(xiàng)朝巫。這樣可以降低過程控制系統(tǒng)的費(fèi)用，因?yàn)橥ǔAC比DCS系統(tǒng)要便宜曾罕。
　　領(lǐng)先的制造商用以太網(wǎng)覆蓋了辦公和制造領(lǐng)域蒙亦，使用結(jié)合PAC和EtherNet/IP－使現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備提高了產(chǎn)品質(zhì)量、推動(dòng)了綠色制造和增強(qiáng)了生產(chǎn)效率礼文。如在他們的一個(gè)工廠离饺，制造商使用一臺(tái)PAC做為他們主實(shí)時(shí)控制平臺(tái)猿池。PAC采用了內(nèi)置的EtherNet/IP，所以工廠選擇了支持這種協(xié)議的設(shè)備疼尺，做為他們以太網(wǎng)型的現(xiàn)場(chǎng)總線罚蛾。

　　因此，一臺(tái)支持EtherNet/IP的流量計(jì)用于測(cè)量和控制質(zhì)量流量在一個(gè)工廠的連續(xù)過程相關(guān)的著色控制氛侨。制造商會(huì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)比較缩笤，選擇具有較高精度的質(zhì)量流量計(jì)。通過EtherNet/IP直接把儀表連接到PAC汞潦，提供了多種收益殿恤。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過以太網(wǎng)型的現(xiàn)場(chǎng)總線連接了控制系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)演徘，這些流量?jī)x表能提供更多的價(jià)值
　　這種儀表具有同時(shí)測(cè)量多種參數(shù)的能力慎陵，包括質(zhì)量流量、產(chǎn)品密度喻奥、過程溫度席纽、體積流量、濃度和粘性撞蚕。工廠希望能夠監(jiān)視這些參數(shù)胆筒，但不希望有多條線路，使用的解決方案是使用高速的100兆EtherNet/IP協(xié)議诈豌。
　　工廠可以使用儀表的先進(jìn)診斷參數(shù)監(jiān)視功能仆救，預(yù)先判斷對(duì)過程的影響，來自涂層矫渔、零件組合彤蔽、腐蝕、和乘有氣體的條件庙洼。在問題發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)測(cè)顿痪，提前進(jìn)行預(yù)先維護(hù)，減少了費(fèi)用油够，減少了宕機(jī)時(shí)間蚁袭。
　　這些應(yīng)用的更多的明顯好處包括了減少40%的設(shè)備調(diào)試時(shí)間，減少了25%的回路識(shí)別虹烈、 設(shè)備集成和過程回路整定時(shí)間淆逛。做為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，馬上就可以識(shí)別一臺(tái)儀表裳岳，這是另一個(gè)收益倒你，與儀表的透明性一起，可以從工廠車間到企業(yè)系統(tǒng)锡疗。
　　毫無疑問鼓宿，現(xiàn)場(chǎng)總線將不斷朝著基于以太網(wǎng)的方向發(fā)展豆出。為了保持競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)場(chǎng)總線組織將不得不采用以太網(wǎng)帶來的性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)情键。
　　最終用戶將需要以太網(wǎng)型的現(xiàn)場(chǎng)總線吵淌，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備簡(jiǎn)單、直接地連接到控制系統(tǒng)或者上位計(jì)算機(jī)平臺(tái)钢墩，諸如DCS被处、PAC和ERP、資產(chǎn)管理系統(tǒng)雪猪。隨著過程工廠PAC使用數(shù)量的增加栏尚，以太網(wǎng)式的現(xiàn)場(chǎng)總線將會(huì)非常普及和自然。
　　越來越多的工廠技術(shù)人員會(huì)更加熟悉以太網(wǎng)只恨，鼓勵(lì)以太網(wǎng)在過程工廠中的使用译仗。內(nèi)部的IT人員也會(huì)喜歡以太網(wǎng)型的現(xiàn)場(chǎng)總線，因?yàn)樗鼈兒凸镜挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是相似的官觅。以太網(wǎng)型現(xiàn)場(chǎng)總線的這部花車正不斷前進(jìn)纵菌，供應(yīng)商和最終用戶也正在歡呼雀躍。

　　不是所有以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線都是一樣的
　　現(xiàn)場(chǎng)總線組織都喜歡鼓吹他們的以太網(wǎng)是最好的休涤，大多數(shù)都附著在商用的TCP/IP以太網(wǎng)基礎(chǔ)之上咱圆，同時(shí)可以提供工業(yè)應(yīng)用需要的實(shí)時(shí)性和可靠性。而這些告白需要最終用戶和系統(tǒng)集成商去判斷功氨，毫無疑問序苏，以太網(wǎng)型的現(xiàn)場(chǎng)總線有著很多的不同，而且經(jīng)常還不能兼容捷凄。
　　比如忱详，EtherNet/IP和PROFINET是以太網(wǎng)型的現(xiàn)場(chǎng)總線，但不一定能混合和搭配使用借睬， 依附在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)關(guān)和/或者轉(zhuǎn)換器也是不一樣的阿座。用另外的話講，一個(gè)支持 PROFINET的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不能直接連接到具有EtherNet/IP端口的可編程自動(dòng)化控制器（PAC）上奏宽。
　　解決這種問題的一個(gè)辦法是僅使用兼容相同現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制器腮哩。不幸的是， 這通常是行不通的卸窿，因?yàn)槎鄶?shù)過程工廠已經(jīng)存在了遵從于不同現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備腻酱。
　　甚至在一個(gè)綠色工廠或者過程中，通常不可能從供應(yīng)商購(gòu)買只依附一種以太網(wǎng)型現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備毕嘹。不經(jīng)常使用的某些特殊儀表浊娄、分析儀和控制閥，如果需要使用現(xiàn)場(chǎng)總線連接到控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沸幅，也要考慮它們能夠支持的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)矗夯。
　　為了處理這個(gè)問題，很多供應(yīng)商開發(fā)了網(wǎng)關(guān)設(shè)備聪弊，可以把一種以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議之后成另一個(gè)協(xié)議施翰。比如，有一種網(wǎng)關(guān)可以把Modbus TCP現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到具有EtherNet/IP 端口的PAC上购城。
　　雖然網(wǎng)關(guān)方案解決了不兼容的問題吕座，最好還是避免使用這種方法。有以下的原因瘪板。第一吴趴，網(wǎng)關(guān)增加了現(xiàn)場(chǎng)總線安裝的總體成本。第二侮攀，網(wǎng)關(guān)增加了設(shè)計(jì)和維護(hù)的復(fù)雜性锣枝。最后，網(wǎng)關(guān)需要附加的維護(hù)備件和存儲(chǔ)需求兰英。
　　Foundation Fieldbus 高速以太網(wǎng)有希望成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)撇叁，但不是所有DCS廠商都打算支持。最終用戶希望一種以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線兼容所有標(biāo)準(zhǔn)還要等待很長(zhǎng)時(shí)間畦贸，在這之前陨闹，最好使用兼容的組件，最大限度的可擴(kuò)展薄坏，必要時(shí)使用網(wǎng)關(guān)趋厉。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享燕瞭，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)陶簿，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布顶怠、編輯整理上傳假磺，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)腻学。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻努扶、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題券妹，請(qǐng)第一時(shí)間告知晦了，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益啰氏！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn普统。