【摘 要】本文介紹了現(xiàn)場總線的概念及主要特點，對總線技術在水處理行業(yè)的應用進行了探討。

　　【關鍵詞】現(xiàn)場總線；可編程控制器；水處理行業(yè)

　　1、現(xiàn)場總線的概念

　　國際電工委員會IEC61158對現(xiàn)場總線（fieldbus）的定義是：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通訊的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場總線是一種用于底層工業(yè)控制和測量設備，如變送器、執(zhí)行器和本地控制器之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。

　　對現(xiàn)場總線的概念的理解和解釋還存在一些不同的表述。例如，現(xiàn)場總線一般是指“一種用于連接現(xiàn)場設備，如傳感器、執(zhí)行器及像PLC、調(diào)節(jié)器、驅(qū)動控制器等現(xiàn)場控制的網(wǎng)絡：現(xiàn)場總線是一種串行的數(shù)字數(shù)據(jù)通信鏈路，它溝通了生產(chǎn)過程領域的基本控制設備之間以及更高層次自動控制領域的自動化控制設備之間的聯(lián)系：現(xiàn)場總線是連接控制系統(tǒng)中現(xiàn)場裝置的雙向數(shù)字通信網(wǎng)絡：現(xiàn)場總線是用于過程自動化和制造自動化的現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表互連的現(xiàn)場數(shù)字通信網(wǎng)絡，是現(xiàn)場通信網(wǎng)絡與控制系統(tǒng)的集成；現(xiàn)場總線是從控制室連接到現(xiàn)場設備的雙向全數(shù)字通信總線：在自動化領域，“現(xiàn)場總線”一詞是指安裝在現(xiàn)場的計算機、控制器以及生產(chǎn)設備等連接構成的網(wǎng)絡：現(xiàn)場總線是應用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在測量控制設備之間實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)通信、形成開放型測控網(wǎng)絡的新技術，是自動化領域的計算機局域網(wǎng)，是網(wǎng)絡集成的測控系統(tǒng)。

　　2、現(xiàn)場總線的組成與體系結構

　　現(xiàn)場總線技術包括三個部分：1）物理層；2）通訊棧；3）用戶層

　　和計算機系統(tǒng)一樣，現(xiàn)場總線系統(tǒng)也是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件包括通信線、連接在通信線上的設備。軟件包括：組態(tài)工具軟件、組態(tài)通信軟件、控制器編程軟件、用戶程序軟件、設備接口通信軟件、設備功能軟件、監(jiān)控組態(tài)軟件。

　　3、現(xiàn)場總線標準

　　現(xiàn)場總線是20世紀80年代開始發(fā)展起來的。由于現(xiàn)場總線所具有的本質(zhì)技術特點和一系列優(yōu)點及其所呈現(xiàn)的極為誘人的發(fā)展前景，也由于在現(xiàn)場總線的生產(chǎn)和發(fā)展過程中人們對現(xiàn)場總線的理解有所不同，現(xiàn)場總線出現(xiàn)了雜亂紛呈的局面。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國際上有40多種現(xiàn)場總線。目前國際通用標準IEC61158共有三個不同版本。此外還有IEC62026、ISO11898及ISO1519。

　　

塑料凸凹型排水板施工宜在鋪設砂墊層后按下列順序進行。1、整平原地面。2、攤鋪下層砂墊層3、根據(jù)打設板位標記進行打設機定位。4、安裝管靴。5、沉設套管。6、開機打設至設計標高。7、提升套管。8、剪斷塑料排水板。9、檢查并記錄板位等打設情況。10、移動打設機至下一板位。11、攤鋪上層砂墊層

。中國現(xiàn)場總線標準化工作的現(xiàn)狀：對國際標準IEC61158的文本結構作適當調(diào)整，形成多種總線的標準文本，并根據(jù)中國用戶應用和產(chǎn)品開發(fā)的需要建立相應的行業(yè)標準。2001年，中國將FF、PROFIBUS、HART等立項為行業(yè)標準，其中PROFIBUS標準已于2001年11月批準為中國的行業(yè)標準。

　　4、現(xiàn)場總線技術優(yōu)點

　　1）節(jié)省硬件成本

　　現(xiàn)場總線使用標準功能塊完全控制策略。功能塊是標準的自動化函數(shù)。許多控制系統(tǒng)功能塊，諸如模擬輸入、模擬輸出、PID控制等功能都可以通過使用功能塊由現(xiàn)場設備完成。以模塊為基礎，設計一致的功能塊，使來自不同廠家的設備可以無縫的集成在一起。

　　2）設計組態(tài)安裝調(diào)試簡便

　　現(xiàn)場總線允許多臺設備掛接在一對電纜上。這樣可以減少電纜、安全柵和安裝盒。

　　3）系統(tǒng)的安全可靠性好，減少故障停機時間

　　在傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)中，除了過程參數(shù)外沒有更多的有用信息。在基金會現(xiàn)場總線中，由于采用了數(shù)字通訊，信息量大大增加。除此之外，現(xiàn)場總線提高了精度，減少了失真（不需A/D和D/A轉(zhuǎn)換），使控制更為可靠?？刂品植荚诂F(xiàn)場設備中，提高控制質(zhì)量?，F(xiàn)場總線允許從變送器中傳送多個變量到系統(tǒng)中來，進行諸如存檔、趨勢分析、過程優(yōu)化、產(chǎn)生報表等。高精度、不失真的數(shù)字通訊特點可以提高控制能力，因而提高產(chǎn)量。帶有微處理器的現(xiàn)場總線設備具有自診斷和通訊能力，因而減少了系統(tǒng)停車時間，提高了工廠安全。一旦發(fā)現(xiàn)不正常情況或設備需要預維護，操作工和維修人員會被通知，從而采取及時正確的行動。

　　4）系統(tǒng)維護設備更換和系統(tǒng)擴充方便

　　5）用戶對系統(tǒng)配置設備選型有最大的自主權

　　現(xiàn)場總線是開放的協(xié)議，這意味著來自不同生產(chǎn)廠家的經(jīng)過基金會認證的設備互可操作，在同一系統(tǒng)中，不依賴某一個廠商，而又可運行多種設備，同時沒有任何功能喪失。

　　6）完善了企業(yè)信息系統(tǒng)為實現(xiàn)企業(yè)綜合自動化提供了基礎。

　　5、現(xiàn)場總線在水行業(yè)中的應用

　　由于水資源的緊張及環(huán)保意識的提高，給水工程及污水處理工程已經(jīng)成為新興的重要行業(yè)。尤其是污水處理工程，目前國內(nèi)外許多有實力的公司開始在國內(nèi)投資建設污水處理廠。企業(yè)目的是為了少投入，多贏利，因此企業(yè)會根據(jù)不同地點、不同水質(zhì)采用不同的水處理工藝。而先進的工藝都離不開先進的電氣自動化設備，因此自動化的先進程度很大程度上決定了工藝能否順利運行，也決定了水廠日后的運行費用，同時也決定了投資成本的回收期限。自控產(chǎn)品的快速發(fā)展使各種復雜的水處理工藝得以實現(xiàn)，根據(jù)污水處理的所采用的工藝不同，其自動化的復雜程度也不同現(xiàn)場總線促使現(xiàn)行的現(xiàn)場設備和儀表的產(chǎn)品結構將發(fā)生重大變革?，F(xiàn)場總線把自動控制系統(tǒng)和設備帶進了信息網(wǎng)絡之中，形成為企業(yè)信息網(wǎng)絡的底層從而為實現(xiàn)企業(yè)信息集成和企業(yè)綜合自動化提供了可行的基礎，傳統(tǒng)的信號制將由4-20mA模擬信號制轉(zhuǎn)換為雙向數(shù)字通信的現(xiàn)場總線信號制。

　　在我院設計的“大慶市西城區(qū)污水處理廠”工程設計中，部分控制系統(tǒng)采用了現(xiàn)場總線。如污泥脫水系統(tǒng)及曝氣系統(tǒng)的高速離心風機采用了現(xiàn)場總線的通訊方式，目前看來，無論是通訊速率，還是可靠性都充分顯示了現(xiàn)場總線的優(yōu)越性。

　　6、結束語

　　現(xiàn)場總線在水處理行業(yè)的應用，目前還處于嘗試階段，為形成主流。水處理中的主要設備有水泵、風機及閥門，電壓等級為10KV和0.4KV。10KV設備保護主要采用綜合保護器，目前的保護器均有自己的通訊協(xié)議，并且水廠內(nèi)不同廠家提供的設備不能采用統(tǒng)一的總線標準。因此，整個控制系統(tǒng)不能完全做到兼容。但隨著現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，將會有更多的廠家采用標準的總線通訊協(xié)議，那時，現(xiàn)場總線會使水廠真正實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化、分布化、數(shù)字化。

　　參考文獻

　　[1]夏德海主編.現(xiàn)場總線技術.北京：中國電力出版社，2003[2]周明編著.現(xiàn)場總線控制.北京：中國電力出版社，2002[3]鄒益仁，馬增良，蒲維編著.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設計和開發(fā).北京：國防工業(yè)出版社，2003[4]甘永梅等編著.現(xiàn)場總線技術及其應用.北京：機械工業(yè)出版社，2004