现场总线智能仪及其应用

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1、现场总线智能仪表及其应用1 现场仪表正跨入数字化、智能化和网络化的新阶段   现场总线智能仪表是个特定的概念，即把遵循国际现场总线协议设计制造的智能仪表称为现场总线智能仪表.它是随着现场总线控制系统的出现应运而生的。和现场总线一样，它得到了迅速发展。   所谓“现场总线”，按照国际电工委员会的定义，安装在制造或过程区域现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。我们也可以从不同的角度来描述现场总线的涵义:从通信的角度，现场总线可以定义为用于生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行的数字通信系统，或定义为开放式、数字化、多点通信技术;从技

2、术的角度可以认为，现场总线技术将专用的微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有数字通信能力，成为网络的一个节点，可独立完成测量控制或通信任务。并把分散的多个测控仪表或测控装置变成网络节点，构成网络与控制系统，完成自动测量与控制任务;从信息网络角度来看，则现场总线使生产过程自动测控系统与其仪表装置设备进入了信息网络，构成企业底层信息网络。现场总线控制系统将控制功能下放到现场，由智能现场仪表承担，实现了真正全分布式系统结构。   在现场总线控制系统下，智能现场仪表替代了传统集散控制系统中的模拟现场仪表，这里的所谓“智能”，是指现场变送器除了具有信号变换、补偿等功能外，还具

3、有控制功能，如pid等运算控制功能;而执行器方面则除了具有调节和驱动功能外，还具有特性补偿、自诊断功能。也就是说在现场总线控制系统下，现场仪表设备具有功能自治能力，它把传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场仪表中完成。一般说来“智能”的含义有2个层面:(1)是采用人工智能的理论方法和技术;(2)是具有拟人智能的特性或功能,例如自适应、自学习、自校正、自诊断、自组织等。现场总线智能仪表与现场总线控制系统有着不可分割的密切关系,采用现场总线控制系统必须有现场总线智能仪表与之相匹配。因此,研究现场总线智能仪表的实现与发展技术具有十分重要的意义控制仪表装置是实现控制效果

4、的技术工具，它包括各种现场仪表及计算机等，它们不仅是技术工具，而且是信息的源头,更是信息工业的组成部分。在控制自动化的进程中，它代替人们对控制过程进行测量、监视、控制和保护，起到了非常重要的作用.现场仪表和控制仪表装置的发展经历了机械式、电子式、微机化数字式几个阶段。从仪表的功能上也经历了几个层次：单一功能仪表、组合式仪表、数字化智能化网络化仪表，在技术上，目前已走出了模拟技术的时代，正跨入数字化、智能化和网络化的新阶段。2 数字式、网络化是现场总线仪表的核心技术   现场总线的推广应用，在某种意义上讲，关键在于现场仪表是否具有与现场总线联网匹配的能力，各种传感器、变送器、执

5、行器、泵/阀等现场设备是否具有数字化、智能化和网络化功能。在目前现场总线多标准的情况下，为了满足不同用户的要求，在底层能够将不同通信协议的现场仪表(i/o设备)连接，不仅需要设计、开发各种相应的转换器和网关，更重要的、更迫切的是要设计开发智能化、网络化的变送器、执行器、泵/阀等现场总线智能仪表。   现场总线发展迅速，但由于目前多标准并存，没有统一的标准，目前正处于群雄并起，百家争鸣的阶段.也由于现场总线没有统一标准，现场总线智能仪表的通信协议也很难统一，各大仪表厂商均在开发符合一种或几种通信协议的现场总线智能仪表。   20世纪80年代，由于计算机技术的发展及其在仪表中的应

6、用，仪表的数字化成为可能，以微处理器为核心器件的微机化仪表应运而生，产生了各种数字式变送器、数字式调节器、数字显示记录仪、可编程控制器和智能仪表。与模拟式仪表相比，数字式仪表的功能、性能、可靠性、通讯功能等诸方面有了质的飞跃。   控制系统中各种参数信息是由变送器产生的。各种新型的数字变送器,采用现代先进的传感器、微处理器、参数补偿、数字化和网络通信等技术，在结构上做到了检测与变换的一体化，现场总线是一种全分散、全数字化、双向、多变量、多点、多站的串行通信网络，实现了一对总线上传输多个节点的多种信号。   在计算机网络飞速发展的推动下，当今传统的回路控制系统发生了根本变化，加

7、上现场总线系统的发展与应用，形成的由常规传感器、变送器、显示器、控制器和执行器网络化产品，进而实现了检测、变送、显示、控制和执行单元的网络化。网络系统与常规回路控制系统在结构上发生了根本变化，代表过程控制信息的电气信号的传送，不再通过直接的点到点的连接方式，而是通过现场级网络以数字量的方式进行，即仪表之间的信息全部依靠网络进行传送。由于网络延伸和出现在控制的基本回路中，这是控制网络化的基本体现。   在现场总线控制系统下,现场仪表被作为网络的一个节点,称为智能节点，现场智能设备，它应具有数字通信能力和具