現場(chǎng)總線(xiàn)的本質(zhì)原理

1）現場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò )

現場(chǎng)總線(xiàn)把通信線(xiàn)一直延伸到生產(chǎn)現場(chǎng)或生產(chǎn)設備是用于過(guò)程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現場(chǎng)設備或現場(chǎng)儀表互聯(lián)的現場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò )，傳統的 DCS 的通信網(wǎng)絡(luò )截止于控制站或輸入輸出單元?，F場(chǎng)儀表與控制室輸入輸出端口仍然是一對一的模擬信號傳輸，工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的環(huán)境十分惡劣，既有各種電磁場(chǎng)的干擾噪聲，又有各種酸、堿、鹽等腐蝕性有害物質(zhì)，還有高溫低溫、高濕度和各種粉塵?，F場(chǎng)總線(xiàn)能適應工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的惡劣環(huán)境，從而實(shí)現了全數字通信。

 

2）現場(chǎng)設備互連

現場(chǎng)設備或現場(chǎng)儀表是指傳感器、變送器和執行器等。這些設備能通過(guò)一對傳輸線(xiàn)互連傳輸線(xiàn)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纜和電源線(xiàn)等并可根據需要因地制宜的選擇不同類(lèi)型的傳輸介質(zhì)。

 

3）互換性和互操作性

現場(chǎng)設備或現場(chǎng)儀表種類(lèi)繁多，沒(méi)有仟何一家制造商可以提供一個(gè)工廠(chǎng)所需的全部現場(chǎng)設備。所以，互相連接不同制造商的產(chǎn)品是不可避免的用戶(hù)不希望為所選用的產(chǎn)品不同而在硬件或軟件上花很大力氣。希望選用各制造商性能價(jià)格比最優(yōu)的產(chǎn)品集成在一起，實(shí)現即接即用。用戶(hù)希望對不同品牌的現場(chǎng)設備統一組態(tài)，構成所需要的控制回路。這些就是現場(chǎng)設備互換性和互操作性的含義。

 

4）分散功能塊

FCS 廢止了 DCS 的輸入 / 輸出單元和控制站，把 DCS 控制站的功能分散的分配給現場(chǎng)儀表，從而構成虛擬控制站。例如流量變送器不僅具有流量信號變換、補償輸入模塊，而且有 PID 控制和運算功能塊；調節閥的基本功能是信號驅動(dòng)和執行，還內含輸出特性補償模塊；也可以有 PID 控制和運算模塊；還可以有閥門(mén)特性自校驗和自診斷功能。功能塊分散在多臺現場(chǎng)儀表中，并可統一組態(tài)，用戶(hù)可以靈活選擇各種功能模塊，構成所需要的控制系統，實(shí)現徹底的分散控制。

 

5）通信線(xiàn)供電

通信線(xiàn)供電方式允許現場(chǎng)儀表直接從通信線(xiàn)上攝取能量，這種方式提供于本質(zhì)安全環(huán)境的低功耗現場(chǎng)儀表，與其配套的還有安全柵眾所周知，化工、煉油等企業(yè)的生產(chǎn)現場(chǎng)有可燃性物質(zhì)，所用現場(chǎng)設備必須嚴格遵循安全防爆標準，現場(chǎng)總線(xiàn)也不能例外。

 

6）開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò )

現場(chǎng)總線(xiàn)為開(kāi)放互連網(wǎng)絡(luò )，既可與同層網(wǎng)絡(luò )互連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò )互連，不同制造商的網(wǎng)絡(luò )互連十分簡(jiǎn)單。用戶(hù)不必在硬件或軟件上花多大力氣開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò )還體現在網(wǎng)絡(luò )數據庫共享，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對現場(chǎng)設備和功能塊的統一組態(tài)，天衣無(wú)縫的把不同制造商的網(wǎng)絡(luò )及設備融為一體，構成統一的 FCS。

 

現場(chǎng)總線(xiàn)為什么要隔離

目前大多數產(chǎn)品對外通訊部分可總結為：MCU+收發(fā)器+外部總線(xiàn)，其中大多數常用的 MCU 都集成有 CAN 或 UART 鏈路層控制器。從 MCU 發(fā)出的電平信號一般為 5V 或 3.3V，為達到與總線(xiàn)連接和遠傳的目的，往往需要在 MCU 與總線(xiàn)間加收發(fā)器，它起到電平轉換的作用。