现场总线技术在国内的应用情况 automation 2001-11-22 上午 10:35:26 1 现场总线已经发展到推广应用阶段 现场总线技术在中国正在健康地发展，要进一步促进现场总线的快速发展，最重要是推动企业对现场总线的应用。但是还有许多企业对现场总线技术和产品是否成熟可靠持怀疑态度，对应用时能否得到必要的支撑没有把握。我们认为现场总线技术在中国已经度过了启蒙宣传期，进入推广应用期，企业可以消除顾虑，大胆使用。这是因为： （1）中国已经成为各种现场总线激烈争夺的重要战场 一些世界主要的现场总线组织在中国设立分支机构，如：DeviceNet、Foundation Fieldbus、LonWorks、PNet、Profibus和WorldFIP等。其它现场总线在中国也由它的主要支持企业积极地推进或打算建立分支机构。如：ARCNet、AS-I、CAN、CC-Link、ControlNet、Ethernet、HART、InterBus、Modbus和SDS等。在一些专业领域，国内专家正在推广一引起专用现场总线，如在航天领域，某些高校和研究单位正在积极推广MIL-STD-1553总线。 （2）一些现场总线在中国的推广已经取得骄人业绩 一些现场总线在国内的应用已经取得良好业绩，如Foundation Fieldbus、HART、LonWorks、Profibus和WorldFIP等。它们有的已经打入国内重点工程，有的已经在特定领域获得广泛认同，几乎成为事实上的标准。 2001年4月在上海召开的一个会议上，Siemens公司Profibus的专家说，Profibus组织PNO在国内已有120多个会员单位，有20余家在从事Profibus产品的开发，Profibus产品已经在国内200多项工程中投入运行（其中5~6项是Profibus-PA工程），投入运行的Profibus设备超过2000台。部分现场总线在中国的推广面属于世界领先。2001年6月在青岛召开的中国FF用户组织会议上，FF的专家说，FF已在56个国家的1800个系统中用了4万多个设备，其中中国约有100个系统，4000多台设备（包括淙系统和设备），这个应用规模在世界上占第四位[1，2]。 （3）国内企业开发的产品开始投入使用 一些国内企业在国家“九五”科技攻关项目或其它科技项目的支持下，完成了国产现场总线产品的开发。其中生产系统产品的有：浙大中控公司、北京和利时公司、北京华控技术有限责任公司、康泰克公司、冶金自动化研究院、沈阳自动化研究所和上海工业自动化仪表研究所等。采用的现场总线有：CAN、HART、Foundation Fieldbus、LonWorks、Profibus等。 生产智能现场检测仪表和执行器产品的有： 上海自动化仪表股份有限公司、重庆四联集团有限责任公司、西安仪表有限责任公司、北京华控技术有限责任公司、重庆自动化仪表研究所和上海工业自动化仪表研究所等；另有一批民营企业从前述企业购买核心现场总线模块，自行组装各种类型的现场总线仪表，这样的企业不少于30家。采用的现场总线有：HART、Foundation Fieldbus、LonWorks等。产品包括变送器、执行器、分析仪表等40余种基型产品。生产电器设备的有：上海电器科学研究所及所联系的研究所、企业等。采用的现场总线有：DeviceNet、Profibus等。 2 现场总线应用中存在的问题 现场总线技术有推广虽然取得子很大成绩，但还有一些问题。 （1）总体上的问题 ①“说”的人和“听”的人多，“用”的人少现在每年举办的现场总线讲座、刊登的现场总线文章量很大，听众和读者也很多。问题是用现场总线的人还不够多，主要原因可能是关心现场总线的以技术人员为多，有决策权的企业领导们对现场总线“听”和“读”还不够多。下一步可能需要加强对企业决策者的宣传。 ②初步了解现场总线的人多，熟练掌握应用技术和开发技术的人才少“听”过，“读”过现场总线的人多了，议论现场总线的人也多了，但是由于真正做过现场总线工作的人少，因此在现场总线产品应用、现场总线系统集成、现场总线产品开发方面都显得人才匮乏。看来企业有必要加强对自己技术人员的培养。 ③现场总线种类很多，不知道到底哪种好一些企业下决心要提高自动控制装备的技术水平，准备上现场总线。但是面对如此众多的现场总线，以及各种现场总线之间的相互攻击宣传，企业无法决定到底选哪一种现场总线。我们认为现场总线在中国作为一种新兴技术，对各种具体的现场总线具有一荣俱荣、一毁俱毁的效果。各种现场总线之间的相互攻击对自身也是有杀伤力的。 在开发现场总线时，应根据所针对的服务对象来选择现场总线。前几年，我们一般是根据得到技术资料、开发工具的难易的程度来选择现场总线，因此导致国内很多单位集中开发某种现场总线。现在资料、工具都比较容易获得，而且现场总线的核心--通信栈的使用许可也比较容易解决，已经到了按应用来选择现场总线的时候。根据各方面了解的情况，采取购习成熟的现场总线通信栈使用许可，是保证开发质量和产品可互操作性的捷径。 （2）工程应用方面的问题 ①工程开锁比预料的大 虽然各种现场总线都把节省费有和当成自己的主要优点，但是许多已经投入应用的企业反映，实际现场总线系统的开销比传统系统要大。这里可能有两个问题，一是试用的系统规模太小，从制造商处得到的折扣少；二是试用的系统并不分散或者是利用原有布线的发行项目，因此无法充分发挥现场总线节省线缆的优势。 ②调试和运行维护比预料的难 由于现场总线技术包含许多新的技术内容，尤其是像FF这样的现场总线本身相当复杂，一引起企业由于人才方面的原因，在调试和运行时经常会遇到困难。这提示我们在选择系统集成商时，最好选择技术力量比较强，比较有经验的单位。 ③与传统控制系统比优点不明显 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校正等自动管理方面。但是国内用的系统大多数都太小，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。 ④在关键系统中不敢使用现场总线 现在大多数企业在大系统、关键系统中不敢用现场总线，因此要靠制造商和用户共同努力，靠实践来证明现场总线系统的可靠性。 （3）开发方面的问题 ①开发的难度远比预料的大 所需的人力、物力、时间和经费远比预料的多。许多企业一开始仅仅把现场总线看成是通信问题，现场的企业一般都有几个搞过计算机通信的问题，现在的企业一般都有几个搞过计算机通信的技术人员，因此把问题看得很简单。实际上现场总线是特定的现场应用技术与计算机通信技术紧密结合的产物，单靠计算机通信技术人员还不足以完成开发。在投入开发现场总线产品时，还必须考虑到现场总线是正在发展中的技术，只有持续的投入才会有所收获。在有足够资金支持时，采用购买通信栈使用许可的方法，是早出成果的捷径。 ②推广应用所要做的工作过于繁锁 由于现场总线技术比较新和技术本身的复杂性，推广应用中会遇到许多意想不到问题，这一点连国外大公司的产品在我国推广时也不例外。 （4）瓶颈问题 虽然现场总线技术的发展非常词，但是从众多用户的反映中发现有三个瓶颈阻碍应用面的扩大。 ①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。 ②在本安防爆应用中，现有的防爆规定限制总线的长度和总线上所挂设备的数量 这就是限制了现场总线节省线缆优点的发挥。 ③系统组态参数过分复杂 现场总线的组态参数很多，不容易掌握，但组态参数设定得好坏，对系统性能影响很大。 3 通过实践来解决应用中的问题 （1）现场总线选择问题 每种现场总线都有自己最适合的应用领域，如果能根据应用对象，将不同层次的现场总线组合使用，使系统的各部分都选择最合适的现场总线，这样既能充分展现现场总线的优越性，又能有效地降低成本。要搞现场总线的组合应用，就必须直接了解各种现场总线的技术细节和它们的最新发展，以便在组合应用中扬长避短。 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，并为采用新型的系统维护方式和企业管理模式提供了可能。因此在以价格作为首选条件的场合，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。 （2）系统集成商选择问题 由于现阶段大多数企业都缺乏现场总线系统集成的实践经验，因此慎重地选择有经验的系统提供商和系统集成商非常重要。应该选能提供多种现场总线产品的供应商，有多种现场总线系统集成经验，尤其是有现场总线组合系统集成经验的服务商；系统集成商要有现场总线网络布局设计和网络功能组态的经验。现场总线系统在设计网络布局时，不仅要考虑各现场节点的距离，还要考虑现场节点之间的功能关系、信息在网络上的流动情况等。由于智能化现场仪表的功能很强，因此许多仪表会有同样的功能块，组态时选哪个功能块是要仔细考虑的：要使网络上的信息流动最小化。同时通信参数的组态也很重要，要在系统的实时性与网络效率之间做好平衡；系统集成商还要有足够