現(xiàn)場總線與工廠底層自動化及信息集成技術(shù)

LONWORKS總線：
LONWORKS現(xiàn)場總線全稱為LONWORKS NetWorks,即分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，希望推出能夠適合各種現(xiàn)場總線應(yīng)用場合的測控網(wǎng)絡(luò)。目前LONGWORKS應(yīng)用范圍廣泛，主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、SCADA系統(tǒng)等。國內(nèi)主要應(yīng)用于樓宇自動化方面。

CANBUS現(xiàn)場總線：
CANBUS現(xiàn)場總線已由ISO/TC22技術(shù)委員會批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)IOS 11898（通訊速率小于1Mbps）和ISO 11519（通訊速率小于125Kbps）。CANBUS主要產(chǎn)品應(yīng)用于汽車制造、公共交通車輛、機(jī)器人、液壓系統(tǒng)、分散型I/O。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機(jī)床、樓宇自動化等場合均有所應(yīng)用。

WorldFIP現(xiàn)場總線：
96年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN 50170 V.3）。WorldFIP現(xiàn)場總線適用范圍廣泛，在過程自動化、制造業(yè)自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的應(yīng)用。

P-NET現(xiàn)場總線：
1987年P(guān)-NET標(biāo)準(zhǔn)成為開放式的完整標(biāo)準(zhǔn)，成為丹麥的國家標(biāo)準(zhǔn)。1996年成為歐洲總線標(biāo)準(zhǔn)的一部分（EN 50170 V.1）。1997年組建國際P-NET用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設(shè)在丹麥的Siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)有地區(qū)性組織分部。P-NET現(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環(huán)保工程和制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。

1.2.3 不可能用一種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)面對種類繁多的自動化行業(yè)和各種各樣的應(yīng)用需求
自動化技術(shù)對通信網(wǎng)絡(luò)的要求不同于計(jì)算機(jī)，沒有脫離行業(yè)的自動化，不可能用一種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)面對種類繁多的自動化行業(yè)和各種各樣應(yīng)用需求。某一種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)在某些領(lǐng)域中是適用的、具有高性能價(jià)格比，超出這些領(lǐng)域可能就不是最優(yōu)的，甚至是不適用的。試圖用一種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)去覆蓋所有應(yīng)用領(lǐng)域范圍的想法和做法是不現(xiàn)實(shí)的。

1.2.4 面對眾多的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)積極開展適合中國國情的、面向制造業(yè)自動化的現(xiàn)場總線技術(shù)的研究
面對國際上各種流派的現(xiàn)場總線及標(biāo)準(zhǔn)，中外專家普遍認(rèn)為：
(1) 期望IEC能盡早按預(yù)期目標(biāo)完成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定。但按目前進(jìn)度估計(jì)，近年內(nèi)IEC很難完成預(yù)期目標(biāo)。
(2) 目前IEC提出的建議方案只限于過程自動化，難于滿足其它應(yīng)用領(lǐng)域要求，不可能成為唯一標(biāo)準(zhǔn)，很可能形成多種標(biāo)準(zhǔn)體系共存。在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)框架下做多種通信協(xié)議接口，可能是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的一種適宜的解決方案。
針對我國現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展政策，我認(rèn)為，不能無限期等待IEC的國際標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)結(jié)合我國國情，積極跟蹤、引進(jìn)、研究國際上已有成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，開展適合我國國情的、面向行業(yè)的現(xiàn)場總線技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用和產(chǎn)品開發(fā)的研究。

2. 工廠底層自動化系統(tǒng)及信息集成技術(shù)

2.1 CIMS體系結(jié)構(gòu)及工業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的層次劃分
根據(jù)工廠管理、生產(chǎn)過程及功能要求，簡化的CIMS體系結(jié)構(gòu)可分為3層，即工廠級、車間級和現(xiàn)場級。如圖1所示。

2.2 現(xiàn)場級和車間級自動化監(jiān)控與信息集成是工廠自動化及CIMS不可缺少的重要部分

現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設(shè)備單機(jī)控制、連線控制、通信連網(wǎng)、在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、存儲、統(tǒng)計(jì)等功能，保證現(xiàn)場設(shè)備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)及運(yùn)行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠管理層，向工廠級MIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)。同時(shí)也可接受工廠管理層下達(dá)的生產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。因此，現(xiàn)場級與車間級監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
　

3. 現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展促使工廠底層自動化系統(tǒng)及信息集成技術(shù)產(chǎn)生變革
3.1 傳統(tǒng)的現(xiàn)場級與車間級監(jiān)控系統(tǒng)
傳統(tǒng)的的現(xiàn)場級與車間級監(jiān)控系統(tǒng)多是基于PLC的分布式監(jiān)控系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)之一是，現(xiàn)場層設(shè)備與控制器之間的連接是一對一（一個(gè)I/O點(diǎn)對設(shè)備的一個(gè)測控點(diǎn)）所謂 I/O接線方式，信號傳遞4-20mA（傳送模擬量信息）或24VDC（傳送開關(guān)量信息）信號。如圖2所示：

3.2 系統(tǒng)主要缺點(diǎn)
（1）信息集成能力不強(qiáng)： 控制器與現(xiàn)場設(shè)備之間靠I/O連線連接，傳送4-20mA模擬量信號或24VDC等開關(guān)量信號，并以此監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備。這樣，控制器獲取信息量有限，大量的數(shù)據(jù)如設(shè)備參數(shù)、故障及故障紀(jì)錄等數(shù)據(jù)很難得到。底層數(shù)據(jù)不全、信息集成能力不強(qiáng)，不能完全滿足CIMS系統(tǒng)對底層數(shù)據(jù)的要求。