现场总线技术在热工控制系统中的应用

Application of Field Bus Technology to Thermal Control System

REN Hongbo, ZHOU Weiguo, ZHANG Lin

(Institute of Thermal and Environment Engineering, Tongji University,
Shanghai 200092, China)

　　Key words: field bus; thermal control; prospect

1现场总线技术简介
1.1现场总线技术的本质含义
　　现场总线系统是现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站通信的系统。它将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输和信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
1.2现场总线技术的优点
　　与传统的DCS系统相比，现场总线系统从设计、安装、投运到正常生产运行及检修维护，都体现出相当的优越性。
　　(1)减少硬件数量和投资：分散在现场的智能设备能直接执行多种传感、测量、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的调节器，计算单元等，也不再需要一些信号调节、转换等功能单元。
　　(2)节省安装费用：一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。
　　(3)节省维护开销：现场总线设备具有自诊断与简单故障处理的能力；通过数字通信将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行、诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除。
　　(4)用户具有高度的系统集成主动权：用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。
　　(5)提高了系统的准确性与可靠性：与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传送误差，提高了系统的工作可靠性。

　　本实验系统选取热工生产过程中常见的温度、压力、流量和液位作为控制对象，采用基于Profibus现场总线的控制系统。下面分别介绍系统的结构和软件组态。
2.1系统结构
　　系统布置如图1所示。它主要包括现场总线控制网络、液位控制台、流量控制台、压力控制台、温度控制台、上位机系统和PLC，这是一个典型的现场总线控制系统(FCS)。

　　现场总线技术的一个显著特点是其开放性。它将原来封闭、专用的系统变成开放、标准的系统。使得不同制造商的产品可以互连，也使得第三方的软件可以方便地在不同的硬件平台上应用，从而简化了用户对 系统的开发。在本系统中，上位机监控软件就是用美国Wonderware公司的工控组态软件InTouch7.1开发的，下面作简要介绍。
2.2软件组态
　　该软件设计要求能够直观地展现过程控制中的各个状态和参数，并对一些参数建立适当的报警机制。软件设计的主要画面有过程控制、报警监控、趋势画面等。
　　其中，“过程控制”画面如图2所示。