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现场总线的现状及其成长趋势|现场总线的现状及其成长趋势||夏德海|北京钢铁设计钻研总院|

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7

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择要:EPA是我国自立立异的基于实时以太网的现场总线,已经入味IEC61784-2国际标准并正式成为PAS文件。遗憾的是EPA safety在2006年3月未能顺利进入正式起草的IEC61784-3中,好在2年后还能补考,还有着时机。是以谨以8个字寄望于EPA作为本文的停止语,这8个字便是“珍重机遇、任重道远”。

现场总线的现状及其成长趋势

现场总线的现状

1.现场总线的国际标准

(1)IECTC65(IEC第65技巧委员会)

1999岁尾IEC经由过程的现场总线标准IEC1158共有8种类型,2003年有了修订版,将8种类型增添了2种,达10种类型,其内容如付表所示。

(2)IECTC17(IEC第17技巧委员会)

IEC62026有4中现场总线类型即AS-i(Actuator Sensor-interface履行器传感器接口),主要由Siemens公司支持;DeviceNet( Rockwell公司);SDS(Smart Distributed System灵巧式分散型系统)(美Honeywell);Serilex(串联多路节制总线)。

(3)ISO11898与ISO11519

ISO(International Standardization Organization国际化标准组织)亦是制订国际标准的3个组织之一。

CAN ISO11898(1Mbit/s)

CAN ISO11519(125kbit/s)

CAN主要由德国Robert Bosch公司支持。

综上所述,IEC61158虽有10种类型,但类型1、5、9实际上都属于FF,是以可归纳为8中现场总线,加上IEC62026的4种与ISO的1种,共计有13种现场总线技巧国际标准。

2.实际工业以太网的国际标准

(1)PAS

因为实时工业以太网的技巧成长很快,而IEC/TC65在2002年抉择,在2007年开始对现场总线国际标准IEC61158进行修订之前,不再增添新的类型,但又斟酌到要适应市场的必要和技巧的成长,颠末相关成员得闷投票批准(简单多半同意票)而将某些成熟的技巧规范直接宣布的一种标准化文件PPAS(Publicly Available Specification),即公共可用规范。

在2004年1月在法国召开的IEC会议上,有6种实时工业以太网申请成为PAS ,这6种是中国的EPA( Ethernet for Plant Automation主要由浙大年夜中控支持),德国Beckhoff公司的Ether CAT(Ethernet for Control and Automation Technology),日本横河的V-net,日本东芝的TCnet,欧洲开放收集联合会的IAONA的EPL(Ethernet Powerlink)和法国施耐得的MODBUS TUP(RIPS)。

2005年2月26日颠末投票表决EPA正式称为IEC的PAS。有效期为2年。

(2)IEC61784-2

〕IEC61784是“与工业节制系统中应用的现场总线有关的用于继续和离散制造的行规集”。它描述IEC61158中规定的“办事”集的子集,该子集用于特定的现场总线系统的通信或基于以太网系统的通信。用这种措施定义的特定的通信行规(CP)被组合在“通信行规簇(CPF Communication Profile Family)中并对应于他们在各自通信系统中的应用环境。”

2004年1月IEC/SC65C在法国召开会议,会上规定起草实时以太网标准,即IEC61784-2。它包括IEC61158中规定的现场总线在实时以太网利用中的行规(类型1~9)以及将要宣布的PAS行规,即CPF作为类型10~15。

2005年12月IEC、SC65C在美国开会确定了IEC61158新版本(第4版)将以现版本(第3版)为根基,加入已称为PAS文件的实时以太网办理规划,成为新的IEC61158现场总线标准。经评论争论IEC61158(第4版)将包括14类现场总线技巧,IEC61784中将包括39种通信行规。

IEC61158的第4版将在2007年投票表决,确定是否成立正式的国际标准。

3.现场总线的利用状况

()PROFIBUS

PROFIBUS异常留意市场的推广。到2005年为止,PROFIBUS已在世界上安装了13ag环亚国际真人00万个节点。占天下上第1位,主如果他的DP,而且PROFIBUS以每年30%的速率在增涨。到2007年将达到2000万个节点以上。

(2)Interbus

2005年Interbus累计贩卖了750万个节点。占天下上第2位。主要利用于FA领域。

(3)FF

2006年2月28日FF的年会在上海召开。FF总载Timong在会上的申报中提到,FF在全天下已安装运行了60万台现场设备和1万套现场总线系统。分外是上海的Secco90万t乙烯工程和广东惠州的80万t乙烯工程建成,标志着FF进入了大年夜型工程利用的新阶段。FF的安然仪表系统(SIS)完成了开拓,获得了T�V的认证。

4.二个“示范工程”

(1)上海赛科(Secco)90万T乙烯工程

1)概况

①10套自力的工厂,他们是聚乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯、聚丙烯、芳烃油提、丁二烯和乙烯、甲基丙烯酸甲脂、有机硅树脂、丙烯腈、OSBL(公用工程和界外举措措施)。年产230万t。

②工程总投资:27.48亿美元。

③投资比例:亿诺化学(原为英国煤油BP公司)50%;中国石化30%;上海石化20%。

④工程进度:2004年8月启动,2005年6月29日发布正式投产。

2)自控规模

①总回路数:48200个

②总位号:168000个。

③现场总线仪表设备54025台,此中FF现场设备14375台,占26.6%。

④电缆根数:66000根,此中FF的HI网段2473个,匀称每个网段上挂5.8台FF现场设备。

⑤事情站数目:164个。

⑥MD节制站130个。

⑦现场接线箱5300个。

3)主要仪表供货商(MIV)为Emerson公司

4)中央节制室和外站

①全厂设一其中央节制室,所有临盆节制、公用工程及帮助设备的操作节制和临盆治理整个集中。

②全厂设15个外站,分手设在各临盆装配举措措施内,除各类节制系统和机柜外,还有带工程师属性的操作站,外站面积在50~300m2之间,整个按防爆布局设计。

③各外站到中央节制室之间采纳双冗余光纤电缆通信要领传输,最长间隔约2.5km。

5)自控系统的设备选型

①DCS与FCS相结合:系统框架为Emerson的PlantWeb,采纳10套DeltaV。

②安然仪表系统,HIMA。

③现场仪表:FF、HART。

6)现场总线的节制要领

基础的调节功能原则上放在现场只能阀门定位器中履行。

7)HI网段上的设备数量

规定每个HI要安装12台设备,色计为9台,实际匀称安装5.8台。

(2)德国尼德豪森电厂

1)概况 尼德豪森电厂位于德国西部,该厂的K机组采纳了热电联产要领,总着力达到101.2万kW,该机组为超超临界机组,主汽温度为580℃,主汽压力达到27MPa。因为采纳了历程优化技巧,全部机组的效率达到了45%。因为采纳了PROFIBUS现场总线技巧,号称今朝举世范围内周全采纳数字化电厂技巧的装机容量最大年夜的机组。

2)工程进度2002年12月投入商业运行。

3)供货商及供货范围 西门子。包括DCS、DEH、变送器、智能高中压配电系统,低压配电系统、电磁阀、阀门定位器、电动履行机构、MIS、SIS及主控室设计。

4)自控规模 模拟量I/O 2703个,开关量I/O 3865个。智能马达保护装配721个,电磁阀670个、阀门定位器957个、电动履行机构698台。

5)系统设置设置设备摆设摆设:共分3个层次,即操作治理层、历程节制层和现场设备层。操作治理层集成了SIS(监控信息系统Supervisory Information System),MIS(信息治理系统)和ERP(企业资本筹划)功能。

现场总线采纳PROFIBUS,包括DP与PA,也有部分HAPT仪表。DP总线有20个双绞线总线段和40个光纤总线段。

6)达到的水平:因为DCS系统中大年夜量采纳了PROFIBUS。经由过程现场总线将智能仪表、上下压智能保护装配接入DCS,同时现场设备的治理信息、设备维修信息等经由过程现场总线进入DCS和上层SIS/MIS软件,从而实现了机组的优化操作及优化维修治理,使全部机组仅配备一个操作员。

5、实时工业以太网是当前的一个热点

以太网在信息领域内已得到广泛利用,因为以太网的上风在于技巧上成熟,软硬件资本富厚;市场上轻易购得;通信速度高,今朝已有100~1000M,而且成长潜力大年夜;价格ag环亚国际真人便宜;热已有纯熟的履历,是以已成功地用于工业节制领域,当然以太网要从前提良好的IT情况下进入工业领域,必须采取下列步伐:采纳优质元器件及材料;要适应机器情况(如耐振动、耐冲击)气候情况(如温度要求-40℃~85℃,并要耐腐蚀,防尘与防水)以及适应电磁的滋扰。这样价格就要贵得多,但因为具有良好的机能,今朝已得到广泛利用。在海内对照有名的厂商就有德国的赫斯曼,美国的卓越等公司。但今朝只在车间一级的主干网上利用。

那么工业以太网能否在企业内部现场这一层上得到利用呢?假如能行,那么从企业的ERP(企业资本筹划)、MES(制造履行系统),PCS(历程节制系统)层再往下到现场层,实现e网到底无缝连接岂不更好,但因为以太网所采纳的CSMA/CD载波监听多路造访冲突检测的措施是一种非实际性,在光阴上不具有确定性的通信要领,不能满意现场仪表或设备这一层的通信要求。

然则在采纳增添带宽,前进通信速度(如达到100M);低落收集负荷(如低于10%);采纳全双工通信以ag环亚国际真人及采纳星形收集布局的互换机今后,就可以满意实时通信和在光阴上具有确定性的通信要求了。是以实时工业以太网一会儿就热了起来,今朝就有PROFINET和浙大年夜中控的EPA等。但都还不完善(如供电、防爆等)都还有待于妥善办理。

6、仪表安然系统SIS(Safety Instrumented System)成为当前的一个亮点

当前安然问题日益获得人们的注重,这是因为临盆的规模赓续扩大年夜,临盆工艺日益强化,一旦发闹变乱其迫害的程度也越大年夜,这些血的教训使我们影象犹新。为此IEC拟订了有关功能安然的标准IEC61508及有关流程工业的安然标准IEC61511。现在各大年夜公司纷繁提出了有关功能安然的产品和步伐,一时成为当前的一个亮点。如PROFIBUS首先推出了PROFIsafe的行规,Emerson也有了SIS的观点与产品,横河也推出了PROsafe-RS,浙大年夜中控也有了EPAsafety。这个潮流正旭日东升。

存在的问题及往后的成长趋势

1.现场总线的国际标准还会更多

到2007年现场总线的国际标准还会增添,单以IEC61158而言,因为有IEC61784-2实时以太网的加入,其标准将会由今朝的10种增添到18种。以致还会更多。

2.种类虽多,但却会此消彼长

SwiftNet将会在标准中被删去而SDS也会“淡出江湖”;World FIP源自法国的国家标准FIP,以前受到法国大年夜企业Alstom及Schneider等的支持,但今朝Schneider已有了自己的MODBUS-TCP和MODBUS-RTPS,对World FIP的支持力度将会下降;SERCOS(Serial Real time Communication Sag环亚国际真人ystem)也一样,Rockwell因为也有了自己的ConrtolNet/IP,

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