现场总线系统
  摘要：现场总线具有高性能和高可靠性，其特点现已形成国际标准。现场控制总线系统比传统的集散控制系统的能力好，准确度高，误码率低，以这些特点为基础对我厂将要实行的能源智能化管理系统做一些基础的分析。
  关键词：现场总线，现场控制系统，集散控制系统，能源智能化管理系统。
引言：
    当今的时代是一个信息化时代，自动控制技术发展日新月异，随着网络技术的不断发展，因特网把全世界的计算机信息系统，通信系统逐渐集成起来，形成信息高速公路和公用数据网络，现场总线是用于最终控制设备与上层自动化控制设备之间的双向串行通信链络，目前主要的现场总线标准有lonworks,profibus,interbus,ff,CAN即控制器局域网技术。现场总线是应运而生的，作为工业系统技术领域化时代的标志，它的出现必将对该领域的发展产生重要的影响。现场总线以其高速，可靠，布线简单，费用低廉等优点得到越来越广泛的应用。特别是在过程控制自动化，制造业自动化，电力，楼宇，铁路交通等方面。现场总线技术将专用的微处理器置入传统的控制仪表，使他们各自具有了数字计算和数字通讯能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统。并按公开，规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
  现场总线的简介
     现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点的数字通信系统，也被称为开放式，数字化，多点通信的底层控制网络。按ISO的OSI标准提供网络服务，可靠性高，稳定性好，它采用了三层网络结构：物理层，数据链路层和应用层。这种网络结构具有结构简单执行协议直观，价格低廉等优点，同时性能又能令人满意。现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表。关键是用新一代的现场总线控制系统CAN代替传统的集散控制系统DCS，实现现场通信网络与控制系统的集成。
    近年来随着控制技术，计算机技术和宽带网络技术的快速发展，测控技术，计算机控制和通信领域的结合应用已经成为一种必然的趋势。工业自动化目前正朝现场总线控制系统方向发展。基于现场总线的控制系统CAN成为新一代的工业控制系统，将逐步取代传统的DCS，这是技术发展的必然过程。正由于DCS厂家品牌多，通信技术复杂，互连兼容性差，安装调试和服务成本高，才在自动控制领域孕育了下一代的现场总线技术。
  CAN和DCS的比较
信号的传输方式不同
    DCS大多为模拟数字混合系统，尚未形成从测控设备到操作控制计算机的完整网络，在技术上有很大的局限性。由于采用单一信号传输以至可靠性差，互操作性差，不能很好的对现场设备进行实时控制。CAN是一种分布式的网络自动化系统，其基础是现场总线，形成了从测控设备到操作控制计算机的数字通信网络，适应了网络发展的要求，因而成为控制网络的发展趋势。
  通信协议不同
    DCS由于采用独家封闭的通信协议，给用户的系统集成和应用造成了不便。也就是说，不同厂家的设备不能互连在一起，系统和外界之间的信息交换难于实现。这样的用户就成了一个“信息孤岛”，从而制约了信息的集成化。CAN采用的是一种标准的通信协议，把测控设备和控制系统完美地结合起来。通俗地说，测控设备和控制系统采用的是同一种公用的，数字化的语言，它们之间可以进行良好的沟通，从而使设备之间的互操作变得方便，快捷。
DCS和CAN结构不同
    DCS采用了多级分层网络结构，点对点的连接方式。它集多种功能于一台计算机上，无论是软件系统还是硬件系统，都显得十分庞大，多种功能往往需要实施很多任务去完成，因而效率不高。如今CAN用一根通信电缆同时连接多台设备，形成真正分散在现场的完整控制系统，做到了彻底的分散控制，使系统的灵活性和可靠性到提高了。
                 DCS和CAN的结构比较图
    
  从可靠系数上分析
设DCS和CAN的可靠系数分别是Kd和Kc。设DCS的变送器，控制器I/O口，执行器的可靠系数分别是K1，K2，K3；CAN的变送器和执行器的可靠系数为K1，K3，那么Kd=k1*k2*k3；Kc=k1*k3。因为k1,k2,k3＜1所以Kd＜Kc.即CAN的可靠性高于DCS。可见DCS的软件体系是庞大的，运行不便，可靠性不高。
  从传输方式上分析
DCS的模拟信号传输不仅精度低，而且易受干扰。作为传统的自封闭式的信息交互和共享，DCS使设备成了“信息孤岛”。现场底层传感器和数据采集器之间采用的是模拟信号传输，抗干扰能力差。CAN采用了智能化和数字化，与模拟信号相比，受干扰的频率低，实时性很强。DCS只能接收现场仪表单一的模拟信号，即使采用了HART协议，也不能做到随时诊断，它的通信方式是主从式通信，通信层次比较多，如果每一次的通信速率都很快，那么通信延时应与响应延时相匹配。为了获得较为迅速的通信响应，每一层允许的通信最大延时时间都比较短，有可能发生信号传输的层次跳跃。也就是说从下层取得的收据难以回到上层。CAN在信息的传输中能随时把自身的信号频发给计算机，能够察觉设备中的隐患，并及时排除故障。
从结构上分析
CAN将DCS的三层典型结构简化成二层结构，设备数量减少了。DCS的信息采用一条信息线路进行传输。如果该条线路瘫痪，那么所有监控的数据将全部丢失，I/O控制卡一旦损坏，会影响到多个回路。CAN利用多台计算机数据实行实时监控，网络中计算机的关系并不是主从，而是平等的，并且系统可以实现扩充与升级。CAN不用冗余的I/O卡，而采用了现场总线安全栅，如果现场设备或导线遭到破坏，最多影响到1-2个回路，避免了DCS损坏I/O卡影响若干回路的情况，使控制彻底分散。DCS在工业中起着重大的作用。
DCS与CAN的成本不同
   投资费用不同
  CAN的硬件数量远远少于DCS，还可以用工控PC机作为操作站，省略了DCS中昂贵的控制站，从而节省了一大笔投资。另外，随着控制站与I/O柜的取消，控制室的面积大大减小了。
   安装费用不同
  DCS的现场底层传感器和数据采集器之间采用了一对一的物理连线，所以布线的面积很大，导致现场作业量很大。CAN避免了DCS中冗余的电缆，实现了简单的接线，即一对双绞线或一条电缆上就可以挂接多台设备。如果需要新增测控设备，那么只要在原有的电缆上就近挂载就可以了，省去了增设新电缆的麻烦。
   维护费用不同
  DCS传输的是4-20mA的模拟信号，用户往往需要猜测设备或传感器的好坏以及设备不当所造成的限幅，从而使准确度降低。CAN的数字通信含有大量的诊断信息，用户可以方便的查询所有设备的运行，能够及时发现潜在的故障并消除隐患，同时系统的结构简化了，维护起来省时省力。
  以CAN现场总线为基础分析我厂能源智能化管理
内容:
我本人选用的是重庆川仪的ELON-2000CAN现场总线测控系统.
CAN现场总线技术是在20世纪80年代后期发展起来的一种先进的工业技术.它集数字通信,智能仪表,微机技术,网络技术于一身.用于实时检测与控制的智能分布式现场总线测/控系统.它可以满足各种生产过程的测控要求,可以灵活的构成大中小型各类测控系统.它可以通过组态软件和简单操作对系统进行组态,编程,调试和维护,并可对生产过程进行监视和操作,而最重要的是它能通过局域网系统实现生产过程的最优化控制和整个企业的综合信息管理.
其网络结构图:



基本功能:
    它是由ELON-2000数据采集/控制器采集现场仪表输出的各种模拟信号,脉冲信号,经过转换和运算后,根据CAN通信协议把数据传输到CAN总线上,同时可现场显示被测参数或按系统要求输出模拟量或开关信号.直接给现场执行仪表或设备.CAN总线上的数据通过网络通信卡进入中心操作站，中心操作站应用组态软件对系统的参数和网络状态,实时监控.
实用性:
  针对我厂仪表分布广,各控制室距离远的情况.ELON-200