什么是现场总线控制系统 .pdf

现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS）是由各种现场仪表通过互连与控制室内

人机界面所组成的系统；一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的生产过程自动控制系

统。也正是由于这些特点，以现场总线作为技术支撑的FCS在工业自动化领域有明显的优

势，诸如很高的精确性、组志简单、设计安装方便、易于维护和扩展、可以节约软硬件投资

等，被称为第五代控制系统，成为当今工业自动化发展的必然趋势。它使过程控制领域的自

动化装置由DCS向FCS过渡，DDC（直接数字控制）功能将彻底分散到现场，使先进的现

场设备管理功能得以实现。现场总线已广泛应用于各个领域，如电力监控、能源管理、自动

测试系统等等。我公司以前的高炉生产自动化控制系统采用美国GE公司的Series90－70

／30的PLC设备，此设备运行稳定，可靠性高。现场设备的各种开关及模拟信号通过信号

电缆汇到PLC模板处，供PLC采集，进行处理，然后输出，控制现场设备运转，来满足高

炉生产的需要。如图1所示：图1DCS控制图从上图可以看出：整个系统的关键在于主机

入口处的瓶颈现象。由于现场及设备多，且比较分散，信号进入PLC后，必须经过A／D、

D从转换过程，且精确度有所降低，这样就迫使PLC的扫描周期加长，不利于主机腾出手

来从事优化工作，使整个主机性能下降，直接威胁到高炉各种信号的实时性。另外，现场

及设备所处的环境特殊，与之相连接的电缆比较多，维护量大，故障率高，影响到整个高炉

自动化控制系统的稳定性和可靠性。三、现场总线的选用1．现场总线的优点PY。fibllsoP

现场总线是Pr。fiblls现场总线的一个性能优化版本，专门用于自动化系统与分布式外围设

备之间的临界通信任务。这种总线适合于替代价格昂贵的24VDC和4～20mA测量信号平

行传输线路。德国TURCK公司开发的工业现场总线是现场仪表、设备与控制室系统之间

的一种开放、全数字化、双向通信与多站的通信系统，为我厂已建成的千兆位以大网系统提

供了现场级的控制功能。这次我炼铁厂5＃高炉大修选用TURCK公司的工业现场总线，可

避免几千个检测点和控制点的检测信号汇集到DCS的入日处所造成的信号堵塞，从而把

60％以上的控制功能下放到现场仪表，增加了系统的安全性和可靠性。采用现场总线主要

有以下优点：（1）可以减少1／2-2／3的隔离器、端子柜、I／O柜、l／O终端，这样大

大节省了10装置及装置室的空间；（2）由于免去了D／A及A／D转换的过程，使信号

精确度可以从±0．5％提高到±0．1％；（3）由于可以将PID功能植入到变送器或执行器

中去，使控制周期大为缩短。目前可以从DCS的每秒调节2－3次增加到每秒10－20次，

从而改善了调节性能；（4）组态简单，安装、运行、维护简便；（5）采用IP67的防护

等级，使之完全适合高炉现场的恶劣环境。2.5＃高炉大修工业现场总线的组态方式为使

TURCK公司开发的工业现场总线产品更好地应用到生产中去，必须使之与高炉主PLC（GE

公司series90．30）系统有机地结合在一起。5＃高炉系统由高炉、热风、喷煤、卷扬及槽

下（包括除尘）部分组成。每个部分都负责一定的区域，它们之间既相互独立，又密不可分，

相互联系。任何一个环节出问题，都将导致高炉的直接休风，影响生产。为此，以上各个

部分都配有自己独立的series90－30PLC控制系统，且从各自的PLC总线接口分别架设一

条工业现场总线到各自所负责的区域。PLC通过各自的总线系统采集现场的实时数据进行

处理及控制。这样，就可以使复杂的高炉生产系统分成五部分总线来设计，避免总线的连接

过于复杂，有利于工业现场总线优势的发挥。5＃高炉总线布置图如图2：图2总线布置图

高炉各个部分的PLC之间利用已建成的千兆位局域网进行通讯，相互联系。把现场的实时

数据提供给操作者进行参考，由此判断炉况。（1）与PLC的总线接口GE公司的主PLC

设备，支持工业总线Profibus．DP协议，具有很强的扩展性，机架上挂接一块总线接口PBM

模板，利用Profibus-DP协议来完成从工业总线上采集数据、传递信息的任务，控制现场设

备的运行。为使PBM模板能够正常