現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題

　　現(xiàn)場(chǎng)總線是從控制室連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的雙向全數(shù)字通信總線，簡(jiǎn)單理解就是通信總線一直延伸到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。它是一個(gè)開放互聯(lián)模型，可與以太網(wǎng)結(jié)合，通過Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、調(diào)試、診斷等。現(xiàn)場(chǎng)總線是計(jì)算機(jī)、通信、控制技術(shù)的融合，優(yōu)點(diǎn)來源于三大特點(diǎn)：一是數(shù)字化，意味著數(shù)據(jù)傳輸更為便利，信息傳輸量增加，提供數(shù)據(jù)的可共享性；二是標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一開放，利于共享，為不同網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)掃清道路，提供互操作性；三是控制分散，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，使互聯(lián)更加便利。

　　信號(hào)傳輸數(shù)字化是所有現(xiàn)場(chǎng)總線的基本特點(diǎn)，它使系統(tǒng)精度提高；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息增加幾十倍，可用于自診斷、系統(tǒng)調(diào)試和管理，提高系統(tǒng)的有效性；同一電纜掛接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，可節(jié)省電纜70％～90％及施工量。但節(jié)省電纜只不過是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)表層的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)?span id="jflciwv" class=hrefStyle>DCS／PLC遠(yuǎn)程I／O也可達(dá)到類似效果，而從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲得豐富的信息才是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)獨(dú)有的本質(zhì)優(yōu)越性。

　　標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一開放是所有現(xiàn)場(chǎng)總線必需的特點(diǎn)，也是它與許多原來“專有”的通信總線的關(guān)鍵區(qū)別之一。它給用戶帶來的本質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是打破了個(gè)別廠商的壟斷，給技術(shù)以強(qiáng)大的支持群體，促進(jìn)公平競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。DCS只做到操作站以上開放，控制層不可能開放，而FCS則做到系統(tǒng)從上到下全開放。不同總線開放的程度和難度都有所區(qū)別，簡(jiǎn)單的I／O總線開放的難度較低，而控制用的系統(tǒng)總線的開放互操作就很難。

　　控制徹底分散是現(xiàn)場(chǎng)總線具有的突出特點(diǎn)。它給用戶帶來的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是由高度智能的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來分散完成DCS控制器的功能，弱化甚至省去了集中控制器的層次，可降低設(shè)備費(fèi)用，使控制風(fēng)險(xiǎn)徹底分散，提高系統(tǒng)控制的自治性和可靠性。

　　當(dāng)然，現(xiàn)場(chǎng)總線也有難以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的場(chǎng)合。在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，包括DCS／PLC在內(nèi)的許多控制系統(tǒng)和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)與現(xiàn)場(chǎng)總線共存，這和DCS出現(xiàn)后乃至今天許多原有控制設(shè)備依然存在的局面相似。

　　目前現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用已取得很大進(jìn)展，但也存在一些問題，制約了其推廣。

　　在工程應(yīng)用方面，工程投資比較大。雖然各種現(xiàn)場(chǎng)總線都把節(jié)省費(fèi)用當(dāng)成自己的主要優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中現(xiàn)場(chǎng)總線的投資比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)要大。一是試用的系統(tǒng)規(guī)模太小；二是試用的系統(tǒng)并不分散或者是利用原有布線的改造項(xiàng)目，因此無法充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)省電纜的優(yōu)勢(shì)。

　　其次，調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)比較難。由于現(xiàn)階段熟練掌握現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用技術(shù)和開發(fā)技術(shù)的人才少，企業(yè)在調(diào)試和運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到困難。因此，企業(yè)在選擇系統(tǒng)集成商時(shí)，應(yīng)選擇技術(shù)力量比較強(qiáng)，比較有經(jīng)驗(yàn)的單位。

　　再者，與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比優(yōu)點(diǎn)不明顯。以智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，其優(yōu)點(diǎn)不僅在于控制方面，更多的在于自診斷、自校正等自動(dòng)管理方面。但是，目前國(guó)內(nèi)用的系統(tǒng)大多數(shù)太小，沒有把管理自動(dòng)化和遠(yuǎn)程診斷功能納入系統(tǒng)，因此無法發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)。

　　在技術(shù)方面，當(dāng)總線切斷時(shí)，系統(tǒng)有可能產(chǎn)生不可預(yù)知的后果，用戶希望這時(shí)系統(tǒng)的效能可以降低，但不能崩潰，這一點(diǎn)目前許多現(xiàn)場(chǎng)總線不能保證；現(xiàn)有的防爆規(guī)定限制了總線長(zhǎng)度和總線上所掛設(shè)備的數(shù)量，也就限制了現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)省電纜優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮；系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)過分復(fù)雜，不容易掌握。但組態(tài)參數(shù)設(shè)定得好壞，對(duì)系統(tǒng)性能影響很大。

　　在應(yīng)用中，現(xiàn)場(chǎng)總線的開放、互聯(lián)性及互操作性決定了與之俱來的不可避免的安全問題。

　　外部網(wǎng)是一個(gè)由現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，是和企業(yè)的Intranet緊密結(jié)合在一起的，存在著與Internet普通應(yīng)用相同的種種威脅，包括竊聽、盜取資料、非法獲取控制權(quán)、進(jìn)行破壞、阻礙通信等。要解決這些問題，必須建立起一套適合企業(yè)的針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用的安全策略。

　　在Intranet內(nèi)部，人們?nèi)菀追潘删?。由于現(xiàn)場(chǎng)總線多應(yīng)用于化工、電氣及樓宇自動(dòng)化控制中，這些場(chǎng)合都要求系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，因此現(xiàn)場(chǎng)總線可能受到的攻擊時(shí)間與普通應(yīng)用相比長(zhǎng)得多。

　　基于安全情況，可以考慮將各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)得較為獨(dú)立，使一個(gè)子系統(tǒng)受到破壞不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)；采用通信控制器將總線與以太網(wǎng)相聯(lián)，改善通信控制器的功能，可以起到一定程度的安全防范作用，包括拒絕非法訪問，危險(xiǎn)時(shí)將總線與以太網(wǎng)隔離等；進(jìn)行合理的冗余設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　綜上所述，現(xiàn)場(chǎng)總線并不是為解決傳統(tǒng)控制系統(tǒng)不能解決的問題而出現(xiàn)的，它的主要優(yōu)點(diǎn)是更靈活、更開放，并為采用新型系統(tǒng)維護(hù)方式和企業(yè)管理模式提供了可能。但對(duì)于以價(jià)格為首選條件的場(chǎng)合，系統(tǒng)規(guī)模較小、控制對(duì)象分布比較集中的場(chǎng)合，以及沒有擴(kuò)展設(shè)備智能診斷和管理要求的場(chǎng)合，現(xiàn)場(chǎng)總線并不一定是最佳選擇。