如何評價現場總線技術的優(yōu)越性
目前對現場總路線有兩種看法:一是認為現場總路線的優(yōu)點很多;二是認為沒有體會到有價值的優(yōu)越性,甚至還有諸多的問題沒有得到解決。解析這種現象的原因就是要搞清應該如何評價和發(fā)揮現場總線技術的優(yōu)越性。
一 現場總線技術的優(yōu)越性
(1)FF現場總線系統(tǒng)安裝材料與調試工作量減少
現場總線的I/O系統(tǒng)卡件和布線簡單,減少相應的設計、安裝的工作量及控制室占用面積。
(2)FF現場設備的全數字化、智能化與功能自治化
現場總線設備將微處理器置入現場測量控制儀表中,具有數字計算和數字通信能力。數字信號使設備的信息量大大增加,傳輸抗干擾能力強,精確度高,減少了傳送誤差,提高系統(tǒng)的可靠性。傳感測量、補償計算、工程量處理與基本控制等功能在現場總線設備中完成,而且為現場設備更高級的智能化提供了平臺空間。
現場總線控制系統(tǒng)是全分散性的體系結構,控制功能可以分散在各個現場智能儀表中,這樣減輕DCS主控制器的負荷,系統(tǒng)結構可能苗條化,或用于更高級的控制和管理功能。
(3)FF現場總線具有開放性、互操作性與互用性
如果說FF-H1總線現場設備的可互操作性使現場總線達到了DCS系統(tǒng)的4~20mA的信號互連的水平,而高速以太網現場總線HSE的可互操作性則達到了DCS系統(tǒng)控制總線的開放的水平。使不同公司生產的控制器可以掛在同一網絡上協(xié)同工作,這對DCS而言是不可能實現的。電子設備描述語言(Electronic Device Description Lanquige, EDDL),為對象設備提供一個不依賴于某種軟件平臺的描述文件,使控制系統(tǒng)(FF、 Profibus 或其他)能夠理解設備中數據的意義并無功能損失地使用它們。這為用戶擺脫商業(yè)壟斷提供了可能性。
如果說FF-H1總線現場設備的可互操作性使現場總線達到了DCS系統(tǒng)的4~20mA的信號互連的水平,而高速以太網現場總線HSE的可互操作性則達到了DCS系統(tǒng)控制總線的開放的水平。
(4)FF現場總線系統(tǒng)降低了設備的生命周期成本
由于FF現場總線控制設備具有更多的自診斷參數和故障自診斷能力,并通過數字通信方式將診斷維護信息送往DCS,管理人員通過DCS的資產管理系統(tǒng)(AMS)可查詢所有儀表設備的運行情況,診斷維護信息,尋找故障,以便早期分析故障原因并快速排除,儀表設備狀況始終處于維護人員的遠程監(jiān)控之中。與此同時,根據AMS系統(tǒng)提供的信息準確地制定大修或搶修的作業(yè)計劃和備件準備,不必進行調節(jié)閥的周期性的輪流解體檢修,縮短停工維修時間,節(jié)約維修費用,降低生命周期成本。
二 現場總線另一角度的優(yōu)點
如果換一個角度看,上述現場總線技術的優(yōu)越性又可以劃分為表面的、隱含的和潛在的優(yōu)越性3類。
1.表面性
最表面的優(yōu)越性就是節(jié)省60%甚至更多的電纜及相關的輔件、節(jié)省系統(tǒng)硬件數量和設備投資。節(jié)省電纜是非常直觀的也沒有什么分歧。據有關典型試驗工程的測算資料表明。可節(jié)約安裝費用30%以上。有一點說明的是,對于大中系統(tǒng)這個優(yōu)點是重要的,有震撼力的。而對于小系統(tǒng)則因為節(jié)省額度有限經常不被當作重要因素考慮。
系統(tǒng)硬件節(jié)省主要是減少了很多I/O卡。一條總線段如果掛8臺現場設備(不分輸入和輸出),那么有2個通道的總線接口卡可以取代2塊8通道的傳統(tǒng)I/O卡,而4通道的總線接口卡可以取代4塊I/O卡。同時本安系統(tǒng)可以節(jié)省許多數量的安全柵。特別是FISCO(現場總線本質安全概念)安全柵,一臺可以取代4~8臺傳統(tǒng)安全柵。
但需要特別說明一點?,F場總線系統(tǒng)硬件節(jié)省與系統(tǒng)結構和設計有較大的關系。所以在規(guī)劃設計階段理解現場總線技術精髓,合理確定系統(tǒng)結構和功能分配對降低硬件開銷有較大的作用。分析目前市場可以買到的現場總線系統(tǒng)可以大致分為:
(1)傳統(tǒng)DCS+現場總線接口卡結構,優(yōu)點是全面繼承DCS所有特點和用戶已有習慣。
(2)完全基于現場總線體系的結構,優(yōu)點是更有效地節(jié)省硬件開銷。
由于智能現場總線現場儀表可以完成基本控制功能。如PID調節(jié),甚至較復雜的串級、比率、前饋和分程等。所以,上位控制器/鏈接橋路器可以設計得較“苗條”。這也為降低現場總線控制系統(tǒng)硬件費用創(chuàng)造了條件。反之,如果我們不在現場儀表中完成它們本來可以而且應該執(zhí)行的任務而繼續(xù)完全依靠傳統(tǒng)DCS一樣強大復雜的“控制器”來完成所有控制任務,而僅僅將總線用于信號通信。這就“浪費了”現場總線現場設備的智能能力,導致了上下功能重疊和成本不必要地上升。
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