摘要：傳統的水處理自動化控制系統采用的都是PLC控制系統，目前大家的認為水處理控制系統也應該超前發展，所以決定采用目前的現場總線技術，文章就跟帶大家一起探討如何在水處理自動化中應用現場總線技術。

        引言
　　
　　改革開放以來，我國通過外國政府及世行貸款等項目，引進了上較*的水處理自動化控制理念和技術。經過10多年的努力，以PLC構成的集散監控系統已成為水處理自動化的主流。經驗證明，這樣的控制系統對水處理工業來說是安全、可靠和經濟適用的。隨著PLC技術性能的不斷提升，向來以采用DCS系統為主的化工、冶金行業也在爭論是采用DCS或是DCS與PLC的混合系統，還是全PLC系統的問題。隨著網絡化、信息化概念向自動化領域的不斷滲透，現場總線技術成為當今世界自動化領域的新起點。面對現場總線技術的崛起，水處理自動化控制技術還要不要向前發展了呢?回答是肯定的。問題是1999年現場總線技術標準IEC61158的塵埃落定，有8種總線成為IEC現行的現場總線技術標準，人們所期望的由一種現場總線一統天下的局面并未發生。IEC61158將zui終選擇權推給了用戶，如何應用現場總線成為從事水處理自動化工作的技術人員正在思考的一個問題。
　　
　　1、對應用現場總線問題的幾點看法
　　
　　1.1 現場總線是自動化技術發展的必然趨勢
　　
　　一個典型的企業網絡信息集成系統可以分成三層結構：控制網infranet、企業內部網intranet和信息互聯網internet。就企業的控制網來說，傳統的自動化監控及信息集成系統（包括基于PC、PLC、DCS產品的分布式控制系統），其主要特點是現場設備與控制站之間采用一對一連線的所謂I/O連接方式，用電壓、電流的模擬信號進行測控，是一個模擬與數字混合系統，其缺點是：
　　
　　（1）信息集成能力不強?？刂普舅@取的管理信息有限，大量的數據如設備參數、故障及故障記錄等數據很難得到，難以實現設備之間及系統與外界之間的信息交換與信息共享。
　　
　?。?）系統不開放，可集成性差，不同廠家產品之間缺乏互操作性和互換性。
　　
　?。?）可靠性不易保證。只是將控制分散到若干局部，而未能實現危險的*分散。大量I/O電纜敷設施工，不僅增加了成本，也增加了系統的不可靠性。
　　
　?。?）可維護性不高。由于現場設備信息不全，其在線故障診斷、報警、記錄功能不強，很難完成現場設備的遠程參數設定、修改等參數化功能，影響了系統的可維護性。
　　
　　隨著計算機、微處理器、網絡等技術的飛速發展，內置CPU的智能現場設備集檢測與控制于一體，增強了就地處理能力，使得控制功能*下放到現場?，F場總線位于生產控制和網絡結構的底層，是用于現場設備與控制室控制系統之間的一種全數字化、雙向、多站的串行通信的數據總線。開放的、統一的全數字網絡通信技術實現了現場設備的互聯，形成了現場總線式全分布集成網絡控制系統（FCS）。FCS將控制站、可通信智能現場設備以及其他信息資源作為企業網絡中的節點，使非控制信息（管理信息）大大增加，從而為企業從過程控制走向過程管理，也即為企業構建管控一體化鋪平了道路，促進了企業網絡化進程，也為控制網絡與公用數據網絡的一體化，實現產供銷*起到了促進作用。因此，FCS是自動化技術發展的必然趨勢。
　　
　　1.2 現場總線的應用要著眼于控制技術的發展，不能為了應用而應用
　　
　　在信息技術飛速發展的現階段，我們的立足點應當高一點。不僅要考慮目前*的因素，更宜從技術發展的角度來做出評估和判斷。IEC61158標準不得不采納多種類型總線標準的根本原因通常認為有二：
　　
　　一是認為沒有單一的標準可以從技術和經濟角度同時滿足不同類型和不同層次應用的需要，因此，從市場角度看不同類別的現場總線并無高低優劣之分；二是認為純屬商業競爭的結果。
　　
　　筆者更傾向于認為后者才是zui重要的原因。按廣義現場總線的觀點可將總線劃分為位總線（傳感器執行器總線）、設備總線和信息流總線。這樣的劃分也許并不錯，但問題是不能模糊了現代現場總線與古典現場總線之間的本質區別。從技術角度看，各種現場總線由于其發展的背景和應用的目的不同，技術上是存在差異的。
　　
　　例如作為現場總線關鍵性技術的網絡通信技術，目前存在的若干種現場總線其通信方式主要是建立在三種基本的通信模式之上，即客戶/服務器型；主/從型；生產者/消費者型。三種通信方式中前兩者均為一對一、點對點的通信，后者則是一對多的通信方式，它們在通信的實時性、效率及網絡結構靈活性等方面是不相同的。目前現場總線中，既有采用單一模式的，也有采用多種模式相結合以增強其通信能力，滿足不同需要的，例如FF總線即是典型的三種基本通信模式相結合的總線，分別將其應用于非周期量通信和準確周期量通信，以提高網絡結構的靈活性和安全性。
　　
　　總之，不同的現場總線盡管占有其一定的*，但在技術上各有特點。因此，用戶是從廣義總線的角度出發，采用按系統的不同部分選用不同的總線即多層次總線呢還是在條件成熟時選用單一總線，是一個需要慎重考慮的問題。
　　
　　1.3 現場總線不排斥遠程I/O，但也只是權宜之計
　　
　　僅將總線送到遠程I/O是DCS、PLC技術早已解決的問題，在IEC61158標準中，有些現場總線本身就是由PLC控制系統發展而來，是以遠程I/O總線技術為基礎的。前面說過，PLC（包括DCS）加上安裝在現場的分布式I/O，其經濟性是明顯的，特別是對一些簡單的現場設備，所以總線系統并不排斥遠程I/O，但這絕不等于"現場總線"?，F場總線系統的本質特征是使用有現場總線通信能力的智能現場設備，這些可通信智能現場設備所構成的網絡節點，不僅具有豎向（與系統）通信也具有橫向（節點之間）通信的能力。"現場"的概念不僅指距離，更主要的是指可通信的智能化設備。如果僅用遠程I/O轉換，那就失去現場總線多信息和豐富診斷管理控制功能的靈魂。由于目前現場總線的智能現場設備品種還不豐富，有時將遠程I/O和現場總線混為一談也只是權宜之計而已。
　　
　　1.4 FCS與DCS、PLC目前應是共存而非取代
　　
　　FCS是在傳統的儀表控制系統和集散控制系統的基礎上利用現場總線技術逐步發展形成的，目前仍然使用著大量的模擬儀表、DCS和PLC。根據現狀，現場總線式智能儀表還不可能*取代模擬儀表，FCS也不可能*取代DCS和PLC，這里存在一個過渡期。
　　
　　我國現在還處于開發現場總線的初始階段，普遍應用現場總線的條件還不成熟，主要是標準的確定和產品（主要是國內產品）的支持率等方面問題。因此，從用戶角度而言，大可不必太著急。在過渡期內的水處理自動化仍可堅持采用由PLC構成的低成本分布式網絡控制系統，只是在組網上應更加靈活，控制分站的數目不必過于拘泥，遠程I/O應得到更好的應用，以縮短模擬信號傳輸路徑，盡量延長數字通信距離。
　　
　　為利于今后發展，是選用支持多主從系統并具有廣泛支持率的PLC通信總線，以便在有條件的時候，以現場設備的通信接口取代分布式I/O接入系統。IEC61158包含了8種類型的現場總線標準，另外還有其他或國家標準的現場總線，如CAN、LonWorks等。這種多總線并存的情況是過渡期的一個重要特點，也因此而促成了現場總線集成技術的發展，其系統和網絡的軟、硬件集成技術及產品的開發研制已成為當今自動化領域的一個熱門課題，有的產品已開發成功。因此，現在采用PLC系統應不必擔心今后與FCS系統在通信協議上的兼容問題。
　　
　　1.5 信息需求量的增加將推動現場總線與以太網相結合
　　
　　隨著各種智能現場設備產品的豐富和應用以及工業管理自動化的深入，有資料認為在未來數年里，估計信息量還要再增加10～30倍。管理者根據經營管理的需要，希望得到更多的實時信息，并通過建立開放的信息管理系統去實現信息的交流與共享。因此，隨著儀器儀表智能化的提高，傳輸的數據也必將趨于復雜，未來傳輸的數據可能已不滿足于幾個字節。信息需求量的不斷增加，將推動現場總線技術的發展，因此有人認為，以太網向控制系統底層延伸是必然的，也是我們在選擇現場總線時應注意到的一個問題。
　　
　　1.6 現場總線標準的統一是必然的
　　
　　這種預言也許為時尚早，但無論如何從用戶角度看，多種總線并立決不是一件好事。如前所說，由于這些現場總線采用*不同的通信協議，要解決這些不同標準系統之間的相互兼容和互操作問題，就必然會增加用戶的投資和使用維護的復雜性。統一的TCP/IP協議使得Internet網絡快速發展的經驗和以太網標準的許多進步，使一直為不同協議的兼容問題所困擾的工業界看到一線希望，許多現場總線組織正致力于發展Ethernet/IP技術，以太網以其廉價高速方便的特性被引入底層網絡不僅使現場層、控制層和管理層在垂直面的集成獲得方便，更能降低不同廠家在水平層面的集成成本。當然，要使工業以太網zui終成為統一的總線標準還有許多技術問題有待解決（如總線供電、本征安全等），但并非是不可能的。
　　
　　2、結束語
　　
　　綜上所述，現場總線技術適應了控制向智能化、分散化、網絡化以及標準化發展的潮流，是建立企業信息網絡，實現管控一體化的基礎，因此成為自動化技術發展的熱點。但多種總線的利益之爭，實際上已阻礙和延緩了FCS技術在我國的應用。面對多總線并立的局面，作為應用現場總線技術和產品的用戶來說，在目前的過渡期中，如何選擇現場總線應是一個要審慎考慮的問題。本文所談的一些看法未必正確，正因為如此，筆者建議國家水工業的管理和技術研究中心成立一個象建設部科技委下屬智能建筑技術推廣中心的LonWorks現場總線協作網一樣的機構，主要負責跟蹤現場總線技術的發展，信息技術交流，指導行業對這一新技術的推廣和應用，并在此基礎上制定我國水處理自動化技術的標準與規范，推動水處理自動化技術的發展。