現場總線技術應用過程問題分析

　　工控摘要：現場總線是指以工廠內的測量和控制機器間的數字通訊為主的網絡，也稱現場網絡。也就是將傳感器、各種操作終端和控制器間的通訊及控制器之間的通訊進行特化的網絡。
　　
　　現場總線是從控制室連接到現場設備的雙向全數字通信總線，簡單理解就是通信總線一直延伸到現場設備。它是一個開放互聯模型，可與以太網結合，通過Internet實現遠程監視、控制、調試、診斷等。現場總線是計算機、通信、控制技術的融合，優點來源于三大特點：一是數字化，意味著數據傳輸更為便利，信息傳輸量增加，提供數據的可共享性；二是標準統一開放，利于共享，為不同網絡互聯掃清道路，提供互操作性；三是控制分散，簡化網絡體系結構，使互聯更加便利。
　　
　　信號傳輸數字化是所有現場總線的基本特點，它使系統精度提高；現場設備的信息增加幾十倍，可用于自診斷、系統調試和管理，提高系統的有效性；同一電纜掛接多臺現場設備，可節省電纜70％～90％及施工量。但節省電纜只不過是現場總線技術表層的優點，因為DCS／PLC遠程I／O也可達到類似效果，而從現場設備獲得豐富的信息才是現場總線技術*的本質*性。
　　
　　標準統一開放是所有現場總線必需的特點，也是它與許多原來“專有”的通信總線的關鍵區別之一。它給用戶帶來的本質優點是打破了個別廠商的壟斷，給技術以強大的支持群體，促進公平競爭，促進技術進步。DCS只做到操作站以上開放，控制層不可能開放，而FCS則做到系統從上到下全開放。不同總線開放的程度和難度都有所區別，簡單的I／O總線開放的難度較低，而控制用的系統總線的開放互操作就很難。
　　
　　控制*分散是現場總線具有的突出特點。它給用戶帶來的實質優點是由高度智能的現場設備來分散完成DCS控制器的功能，弱化甚至省去了集中控制器的層次，可降低設備費用，使控制風險*分散，提高系統控制的自治性和可靠性。
　　
　　當然，現場總線也有難以發揮其優勢的場合。在很長時期內，包括DCS／PLC在內的許多控制系統和現行標準都會與現場總線共存，這和DCS出現后乃至今天許多原有控制設備依然存在的局面相似。
　　
　　目前現場總線技術在我國的應用已取得很大進展，但也存在一些問題，制約了其推廣。
　　
　　在工程應用方面，工程投資比較大。雖然各種現場總線都把節省費用當成自己的主要優點，但在實際應用中現場總線的投資比傳統控制系統要大。一是試用的系統規模太小；二是試用的系統并不分散或者是利用原有布線的改造項目，因此無法充分發揮現場總線節省電纜的優勢。
　　
　　其次，調試和運行維護比較難。由于現階段熟練掌握現場總線的應用技術和開發技術的人才少，企業在調試和運行時經常會遇到困難。因此，企業在選擇系統集成商時，應選擇技術力量比較強，比較有經驗的單位。
　　
　　再者，與傳統控制系統相比優點不明顯。以智能化現場儀表為基礎的現場總線系統與傳統系統相比，其優點不僅在于控制方面，更多的在于自診斷、自校正等自動管理方面。但是，目前國內用的系統大多數太小，沒有把管理自動化和遠程診斷功能納入系統，因此無法發揮現場總線系統降低運行維護費用的優勢。
　　
　　在技術方面，當總線切斷時，系統有可能產生不可預知的后果，用戶希望這時系統的效能可以降低，但不能崩潰，這一點目前許多現場總線不能保證；現有的防爆規定限制了總線長度和總線上所掛設備的數量，也就限制了現場總線節省電纜優點的發揮；系統組態參數過分復雜，不容易掌握。但組態參數設定得好壞，對系統性能影響很大。
　　
　　在應用中，現場總線的開放、互聯性及互操作性決定了與之俱來的不可避免的安全問題。
　　
　　外部網是一個由現場總線實現的自動化系統，是和企業的Intranet緊密結合在一起的，存在著與Internet普通應用相同的種種威脅，包括竊聽、盜取資料、非法獲取控制權、進行破壞、阻礙通信等。要解決這些問題，必須建立起一套適合企業的針對現場總線應用的安全策略。
　　
　　在Intranet內部，人們容易放松警惕。由于現場總線多應用于化工、電氣及樓宇自動化控制中，這些場合都要求系統連續運行，因此現場總線可能受到的攻擊時間與普通應用相比長得多。