现场总线技术改变工业控制旧模式 作者：焦学宁 随着机电一体化设备的广泛应用，工业控制系统变得越来越复杂。业界不仅需要对各类测量信号实现远程测量和集中控制，还要求系统达到更高的可靠性和智能化。传统点对点接线的分布式控制方法显然已经不能适应今天大型仪表控制系统的需求，向现场总线技术迁移已势不可挡。 现场总线技术就像是工业领域的因特网，它实现了现场设备和控制设备之间的有效联接，从而让工业自动化控制达到了一个新的高度。通过这种技术，不同的信号或者仪表可以实现交互处理或操作，甚至可以通过异地访问浏览来进行故障诊断。
“现场总线技术不仅可以实现工业控制系统各部分信息共享，还可以减少布线和降低成本。”广东大亚湾核电站负责控制仪表的主管高少光说，“这种新技术大大减轻了维修人员的工作负担，而且使仪表的控制变得智能化了。”该公司的控制仪表中使用了大量现场总线技术，并正在对传统的点对点分布控制仪表进行改造。 “实际工作中，有将近70%的故障都是由于接触不良和老化问题引起的。”高少光补充说，“采用点对点式的接线方式，不仅维护工作量较大，而且可靠性不够高。”与传统的点对点控制方法相比，现场总线技术可以把维护和改造的停工时间减少60%。 现场总线技术减少了电缆的使用，从而也减少了故障的发生机会，但这还远远不是其优势所在。信息处理的现场化和智能化才是现场总线技术的最终目标，也是这一技术应用的发展方向。该技术强大的故障诊断能力将使系统的调试和维护变得简单和轻松。 “现场总线技术的最大优势在于它充分利用了计算机资源。”陕西海泰电子有限公司市场客户经理沈强表示，“传感器对信号的收集并没有改变，但是信号通过总线传输给了计算机，并通过计算机对其进行具体的分析、处理和数据管理。”海泰公司目前是NI公司的系统联盟成员，同时也是安捷伦公司的渠道合作伙伴。 由于数据的处理过程全部交由计算机负责，系统的升级和改造就变得非常容易了。沈强表示：“你只需要升级计算机软件就可以实现整个系统的升级。不论是提高速度还是改变数据处理方法，都可以通过软件的改变来实现。”在这种新思维的延伸下，NI公司已经提出了“软件就是仪表”的口号，并推出“虚拟仪表”的概念。 现场总线技术让用户可以灵活定义其控制系统的功能，在一定程度上也推动了业界对旧系统的改造工作。为此，NI、泰克以及安捷伦等公司目前都已经推出了范围广阔的信号处理模块，客户可以很方便的对现有的系统进行改造而不必担心信号的匹配问题。 目前控制器区域网络总线(CAN)、设备网总线(DeviceNet)和基金会现场总线(Foundation Fieldbus)三种总线技术在业界应用较为广泛。其中，基金会现场总线技术已经被业界IEC61158标准所接受，并被广泛应用在石油、化工、冶金、电力和医药等行业。 “与其说基金会现场总线技术是一大技术进步，不如说这是一项技术上的革命。”NI公司研发部负责现场总线技术开发的工程师高天翔说，“它给工业控制系统带来了新概念，并推动了一个增长迅速的市场。” 不过高天翔也承认目前现场总线技术的应用还远远不够。“目前我们最大的困难，就是必须等待客户接受这一还太过新潮的概念。”他说。 现场总线技术除了在系统的控制方式、信息互动等方面带来了突破，在成本上也具备明显的优势。通过大量减少连接电缆的使用和降低维修成本，使用现场总线的系统可以显著降低投资成本和运行费用。 据中国仪器仪表行业信息部门预测，到2003年中国的现场总线仪表将占领现场自动化仪表市场20%以上的份额。考虑到中国工业现场目前使用的现场仪表基本上都是国际上七十年代的产品，目前使用时间已接近其产品寿命，预计近几年业界对仪表改造升级的需求将会增长迅速。同时，现场总线技术的应用领域也在不断地拓展中。例如，农业自动化应用、民用自动抄表系统和计费系统等领域都已经有了现场总线技术的身影。