現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀 1.現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) （1）IECTC65（IEC第65技術(shù)委員會(huì)） 1999年底IEC通過(guò)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)IEC1158共有8種類(lèi)型，2003年有了修訂版，將8種類(lèi)型增加了2種，達(dá)10種類(lèi)型，其內(nèi)容如付表所示。

（2）IECTC17（IEC第17技術(shù)委員會(huì)） IEC62026有4中現(xiàn)場(chǎng)總線類(lèi)型即AS－i（Actuator Sensor－interface執(zhí)行器傳感器接口），主要由Siemens公司支持；DeviceNet（ Rockwell公司）；SDS（Smart Distributed System靈巧式分散型系統(tǒng)）（美Honeywell）；Serilex（串聯(lián)多路控制總線）。 （3）ISO11898與ISO11519 ISO（International Standardization Organization國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織）亦是制訂國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的3個(gè)組織之一。 CAN ISO11898（1Mbit/s） CAN ISO11519（125kbit/s） CAN主要由德國(guó)Robert Bosch公司支持。 綜上所述，IEC61158雖有10種類(lèi)型，但類(lèi)型1、5、9實(shí)際上都屬于FF，因此可歸納為8中現(xiàn)場(chǎng)總線，加上IEC62026的4種與ISO的1種，共計(jì)有13種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 2.實(shí)際工業(yè)以太網(wǎng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) （1）PAS 由于實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展很快，而IEC/TC65在2002年決定，在2007年開(kāi)始對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158進(jìn)行修訂之前，不再增加新的類(lèi)型，但又考慮到要適應(yīng)市場(chǎng)的需要和技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)相關(guān)成員得悶投票同意（簡(jiǎn)單多數(shù)贊成票）而將某些成熟的技術(shù)規(guī)范直接發(fā)布的一種標(biāo)準(zhǔn)化文件PPAS（Publicly Available Specification）,即公共可用規(guī)范。 在2004年1月在法國(guó)召開(kāi)的IEC會(huì)議上，有6種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)申請(qǐng)成為PAS ,這6種是中國(guó)的EPA（ Ethernet for Plant Automation主要由浙大中控支持），德國(guó)Beckhoff公司的Ether CAT（Ethernet for Control and Automation Technology），日本橫河的V－net，日本東芝的TCnet，歐洲開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會(huì)的IAONA的EPL（Ethernet Powerlink）和法國(guó)施耐得的MODBUS TUP（RIPS）。 2005年2月26日經(jīng)過(guò)投票表決EPA正式稱(chēng)為IEC的PAS。有效期為2年。 （2）IEC61784－2 〕IEC61784是“與工業(yè)控制系統(tǒng)中使用的現(xiàn)場(chǎng)總線有關(guān)的用于連續(xù)和離散制造的行規(guī)集”。它描述IEC61158中規(guī)定的“服務(wù)”集的子集，該子集用于特定的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的通信或基于以太網(wǎng)系統(tǒng)的通信。用這種方法定義的特定的通信行規(guī)（CP）被組合在“通信行規(guī)簇（CPF Communication Profile Family）中并對(duì)應(yīng)于他們?cè)诟髯酝ㄐ畔到y(tǒng)中的使用情況?！?2004年1月IEC/SC65C在法國(guó)召開(kāi)會(huì)議，會(huì)上規(guī)定起草實(shí)時(shí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，即IEC61784－2。它包括IEC61158中規(guī)定的現(xiàn)場(chǎng)總線在實(shí)時(shí)以太網(wǎng)應(yīng)用中的行規(guī)（類(lèi)型1～9）以及將要發(fā)布的PAS行規(guī)，即CPF作為類(lèi)型10～15。 2005年12月IEC、SC65C在美國(guó)開(kāi)會(huì)確定了IEC61158新版本（第4版）將以現(xiàn)版本（第3版）為基礎(chǔ)，加入已稱(chēng)為PAS文件的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)解決方案，成為新的IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)討論IEC61158（第4版）將包括14類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，IEC61784中將包括39種通信行規(guī)。 IEC61158的第4版將在2007年投票表決，確定是否成立正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 3.現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用狀況 （）PROFIBUS PROFIBUS非常注意市場(chǎng)的推廣。到2005年為止，PROFIBUS已在世界上安裝了1300萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)。占世界上第1位，主要是他的DP，而且PROFIBUS以每年30％的速度在增漲。到2007年將達(dá)到2000萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)以上。 （2）Interbus 2005年Interbus累計(jì)銷(xiāo)售了750萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)。占世界上第2位。主要應(yīng)用于FA領(lǐng)域。 （3）FF 2006年2月28日FF的年會(huì)在上海召開(kāi)。FF總載Timong在會(huì)上的報(bào)告中提到，F(xiàn)F在全世界已安裝運(yùn)行了60萬(wàn)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和1萬(wàn)套現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。特別是上海的Secco90萬(wàn)t乙烯工程和廣東惠州的80萬(wàn)t乙烯工程建成，標(biāo)志著FF進(jìn)入了大型工程應(yīng)用的新階段。FF的安全儀表系統(tǒng)（SIS）完成了開(kāi)發(fā)，得到了T?V的認(rèn)證。 4.二個(gè)“示范工程” （1）上海賽科（Secco）90萬(wàn)T乙烯工程 1）概況 ①10套獨(dú)立的工廠，他們是聚乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯、聚丙烯、芳烴油提、丁二烯和乙烯、甲基丙烯酸甲脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、丙烯腈、OSBL（公用工程和界外設(shè)施）。年產(chǎn)230萬(wàn)t。 ②工程總投資：27.48億美元。 ③投資比例：億諾化學(xué)（原為英國(guó)石油BP公司）50％；中國(guó)石化30％；上海石化20％。 ④工程進(jìn)度：2004年8月啟動(dòng)，2005年6月29日宣布正式投產(chǎn)。 2）自控規(guī)模 ①總回路數(shù)：48200個(gè) ②總位號(hào)：168000個(gè)。 ③現(xiàn)場(chǎng)總線儀表設(shè)備54025臺(tái)，其中FF現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備14375臺(tái)，占26.6％。 ④電纜根數(shù)：66000根，其中FF的HI網(wǎng)段2473個(gè)，平均每個(gè)網(wǎng)段上掛5.8臺(tái)FF現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 ⑤工作站數(shù)目：164個(gè)。 ⑥MD控制站130個(gè)。 ⑦現(xiàn)場(chǎng)接線箱5300個(gè)。 3）主要儀表供貨商（MIV）為Emerson公司 4）中央控制室和外站 ①全廠設(shè)一個(gè)中央控制室，所有生產(chǎn)控制、公用工程及輔助設(shè)備的操作控制和生產(chǎn)管理全部集中。 ②全廠設(shè)15個(gè)外站，分別設(shè)在各生產(chǎn)裝置設(shè)施內(nèi)，除各種控制系統(tǒng)和機(jī)柜外，還有帶工程師屬性的操作站，外站面積在50～300m2之間，全部按防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 ③各外站到中央控制室之間采用雙冗余光纖電纜通信方式傳輸，最長(zhǎng)距離約2.5km。 5）自控系統(tǒng)的設(shè)備選型 ①DCS與FCS相結(jié)合：系統(tǒng)框架為Emerson的PlantWeb，采用10套DeltaV。 ②安全儀表系統(tǒng)，HIMA。 ③現(xiàn)場(chǎng)儀表：FF、HART。 6）現(xiàn)場(chǎng)總線的控制方式 基本的調(diào)節(jié)功能原則上放在現(xiàn)場(chǎng)只能閥門(mén)定位器中執(zhí)行。 7）HI網(wǎng)段上的設(shè)備數(shù)量 規(guī)定每個(gè)HI要安裝12臺(tái)設(shè)備，色計(jì)為9臺(tái)，實(shí)際平均安裝5.8臺(tái)。 （2）德國(guó)尼德豪森電廠 1）概況 尼德豪森電廠位于德國(guó)西部，該廠的K機(jī)組采用了熱電聯(lián)產(chǎn)方式，總出力達(dá)到101.2萬(wàn)kW，該機(jī)組為超超臨界機(jī)組，主汽溫度為580℃，主汽壓力達(dá)到27MPa。由于采用了過(guò)程優(yōu)化技術(shù)，整個(gè)機(jī)組的效率達(dá)到了45%。由于采用了PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，號(hào)稱(chēng)目前全球范圍內(nèi)全面采用數(shù)字化電廠技術(shù)的裝機(jī)容量最大的機(jī)組。 2）工程進(jìn)度2002年12月投入商業(yè)運(yùn)行。 3）供貨商及供貨范圍 西門(mén)子。包括DCS、DEH、變送器、智能高中壓配電系統(tǒng)，低壓配電系統(tǒng)、電磁閥、閥門(mén)定位器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、MIS、SIS及主控室設(shè)計(jì)。 4）自控規(guī)模 模擬量I/O 2703個(gè)，開(kāi)關(guān)量I/O 3865個(gè)。智能馬達(dá)保護(hù)裝置721個(gè)，電磁閥670個(gè)、閥門(mén)定位器957個(gè)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)698臺(tái)。 5）系統(tǒng)配置：共分3個(gè)層次，即操作管理層、過(guò)程控制層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。操作管理層集成了SIS（監(jiān)控信息系統(tǒng)Supervisory Information System），MIS（信息管理系統(tǒng)）和ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）功能。 現(xiàn)場(chǎng)總線采用PROFIBUS，包括DP與PA，也有部分HAPT儀表。DP總線有20個(gè)雙絞線總線段和40個(gè)光纖總線段。 6）達(dá)到的水平：由于DCS系統(tǒng)中大量采用了PROFIBUS。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將智能儀表、高低壓智能保護(hù)裝置接入DCS，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理信息、設(shè)備維修信息等通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)入DCS和上層SIS/MIS軟件，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的優(yōu)化操作及優(yōu)化維修管理，使整個(gè)機(jī)組僅配備一個(gè)操作員。 5、實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn) 以太網(wǎng)在信息領(lǐng)域內(nèi)已獲得廣泛應(yīng)用，由于以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)上成熟，軟硬件資源豐富；市場(chǎng)上容易購(gòu)得；通信速率高，目前已有100～1000M，而且發(fā)展?jié)摿Υ?；價(jià)格便宜；熱已有熟練的經(jīng)驗(yàn)，因此已成功地用于工業(yè)控制領(lǐng)域，當(dāng)然以太網(wǎng)要從條件優(yōu)越的IT環(huán)境下進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，必須采取下列措施：采用優(yōu)質(zhì)元器件及材料；要適應(yīng)機(jī)械環(huán)境（如耐振動(dòng)、耐沖擊）氣候環(huán)境（如溫度要求－40℃～85℃，并要耐腐蝕，防塵與防水）以及適應(yīng)電磁的干擾。這樣價(jià)格就要貴得多，但由于具有優(yōu)越的性能，目前已獲得廣泛應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)比較知名的廠商就有德國(guó)的赫斯曼，美國(guó)的卓越等公司。但目前只在車(chē)間一級(jí)的主干網(wǎng)上應(yīng)用。 那么工業(yè)以太網(wǎng)能否在企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)這一層上獲得應(yīng)用呢？如果能行，那么從企業(yè)的ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)），PCS（過(guò)程控制系統(tǒng)）層再往下到現(xiàn)場(chǎng)層，實(shí)現(xiàn)e網(wǎng)到底無(wú)縫連接豈不更好，但由于以太網(wǎng)所采用的CSMA/CD載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)沖突檢測(cè)的方法是一種非實(shí)際性，在時(shí)間上不具有確定性的通信方式，不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)儀表或設(shè)備這一層的通信要求。 但是在采用增加帶寬，提高通信速率（如達(dá)到100M）；降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷（如低于10％）；采用全雙工通信以及采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交換機(jī)以后，就可以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)通信和在時(shí)間上具有確定性的通信要求了。因此實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)一下子就熱了起來(lái)，目前就有PROFINET和浙大中控的EPA等。但都還不完善（如供電、防爆等）都還有待于妥善解決。 6、儀表安全系統(tǒng)SIS（Safety Instrumented System）成為當(dāng)前的一個(gè)亮點(diǎn) 當(dāng)前安全問(wèn)題日益得到人們的重視，這是由于生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)工藝日益強(qiáng)化，一旦發(fā)生事故其危害的程度也越大，這些血的教訓(xùn)使我們記憶猶新。為此IEC制定了有關(guān)功能安全的標(biāo)準(zhǔn)IEC61508及有關(guān)流程工業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61511?，F(xiàn)在各大公司紛紛提出了有關(guān)功能安全的產(chǎn)品和措施，一時(shí)成為當(dāng)前的一個(gè)亮點(diǎn)。如PROFIBUS首先推出了PROFIsafe的行規(guī)，Emerson也有了SIS的概念與產(chǎn)品，橫河也推出了PROsafe－RS，浙大中控也有了EPAsafety。這個(gè)潮流正方興未艾。 存在的問(wèn)題及今后的發(fā)展趨勢(shì) 1.現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)更多 到2007年現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)增加，單以IEC61158而言，由于有IEC61784－2實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的加入，其標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)由目前的10種增加到18種。甚至還會(huì)更多。 2.種類(lèi)雖多，但卻會(huì)此消彼長(zhǎng) SwiftNet將會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)中被刪去而SDS也會(huì)“淡出江湖”；World FIP源自法國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)FIP，過(guò)去受到法國(guó)大企業(yè)Alstom及Schneider等的支持，但目前Schneider已有了自己的MODBUS－TCP和MODBUS－RTPS，對(duì)World FIP的支持力度將會(huì)下降；SERCOS（Serial Real time Communication System）也一樣，Rockwell由于也有了自己的ConrtolNet/IP，