现场总线技术应用过程问题分析

　　工控摘要：现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。
　　
　　现场总线是从控制室连接到现场设备的双向全数字通信总线，简单理解就是通信总线一直延伸到现场设备。它是一个开放互联模型，可与以太网结合，通过Internet实现远程监视、控制、调试、诊断等。现场总线是计算机、通信、控制技术的融合，优点来源于三大特点：一是数字化，意味着数据传输更为便利，信息传输量增加，提供数据的可共享性；二是标准统一开放，利于共享，为不同网络互联扫清道路，提供互操作性；三是控制分散，简化网络体系结构，使互联更加便利。
　　
　　信号传输数字化是所有现场总线的基本特点，它使系统精度提高；现场设备的信息增加几十倍，可用于自诊断、系统调试和管理，提高系统的有效性；同一电缆挂接多台现场设备，可节省电缆70％～90％及施工量。但节省电缆只不过是现场总线技术表层的优点，因为DCS／PLC远程I／O也可达到类似效果，而从现场设备获得丰富的信息才是现场总线技术*的本质优越性。
　　
　　标准统一开放是所有现场总线必需的特点，也是它与许多原来“专有”的通信总线的关键区别之一。它给用户带来的本质优点是打破了个别厂商的垄断，给技术以强大的支持群体，促进公平竞争，促进技术进步。DCS只做到操作站以上开放，控制层不可能开放，而FCS则做到系统从上到下全开放。不同总线开放的程度和难度都有所区别，简单的I／O总线开放的难度较低，而控制用的系统总线的开放互操作就很难。
　　
　　控制*分散是现场总线具有的突出特点。它给用户带来的实质优点是由高度智能的现场设备来分散完成DCS控制器的功能，弱化甚至省去了集中控制器的层次，可降低设备费用，使控制风险*分散，提高系统控制的自治性和可靠性。
　　
　　当然，现场总线也有难以发挥其优势的场合。在很长时期内，包括DCS／PLC在内的许多控制系统和现行标准都会与现场总线共存，这和DCS出现后乃至今天许多原有控制设备依然存在的局面相似。
　　
　　目前现场总线技术在我国的应用已取得很大进展，但也存在一些问题，制约了其推广。
　　
　　在工程应用方面，工程投资比较大。虽然各种现场总线都把节省费用当成自己的主要优点，但在实际应用中现场总线的投资比传统控制系统要大。一是试用的系统规模太小；二是试用的系统并不分散或者是利用原有布线的改造项目，因此无法充分发挥现场总线节省电缆的优势。
　　
　　其次，调试和运行维护比较难。由于现阶段熟练掌握现场总线的应用技术和开发技术的人才少，企业在调试和运行时经常会遇到困难。因此，企业在选择系统集成商时，应选择技术力量比较强，比较有经验的单位。
　　
　　再者，与传统控制系统相比优点不明显。以智能化现场仪表为基础的现场总线系统与传统系统相比，其优点不仅在于控制方面，更多的在于自诊断、自校正等自动管理方面。但是，目前国内用的系统大多数太小，没有把管理自动化和远程诊断功能纳入系统，因此无法发挥现场总线系统降低运行维护费用的优势。
　　
　　在技术方面，当总线切断时，系统有可能产生不可预知的后果，用户希望这时系统的效能可以降低，但不能崩溃，这一点目前许多现场总线不能保证；现有的防爆规定限制了总线长度和总线上所挂设备的数量，也就限制了现场总线节省电缆优点的发挥；系统组态参数过分复杂，不容易掌握。但组态参数设定得好坏，对系统性能影响很大。
　　
　　在应用中，现场总线的开放、互联性及互操作性决定了与之俱来的不可避免的安全问题。
　　
　　外部网是一个由现场总线实现的自动化系统，是和企业的Intranet紧密结合在一起的，存在着与Internet普通应用相同的种种威胁，包括窃听、盗取资料、非法获取控制权、进行破坏、阻碍通信等。要解决这些问题，必须建立起一套适合企业的针对现场总线应用的安全策略。
　　
　　在Intranet内部，人们容易放松警惕。由于现场总线多应用于化工、电气及楼宇自动化控制中，这些场合都要求系统连续运行，因此现场总线可能受到的攻击时间与普通应用相比长得多。