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      現場總線儀表對比傳統儀表的優勢

      來源:無錫凌科自動化技術有限公司 發表時間:2018-11-14 訪問量:973

      現場總線的控制系統打破了DCS系統被限制于通信專用網絡的局面,形成了一種全新的分布式結構,開放式的系統模式給整個測量與控制領域帶來了新的發展局面。現場總線儀表是指內置的專用嵌入式微處理器,由系統硬件和系統軟件組成,具有數字計算、數字通信等使用功能。在系統結構、數據處理方式和系統的控制方式等方面都有了根本性的改變。

      現場總線儀表的硬件結構:

      現場總線儀表的硬件結構是完成現場總線儀表任務主要支撐體系?,F場總線儀表的硬件系統包括傳感器、信號處理、現場總線通信、控制、存儲器、液晶顯示器、控制輸出接口和電源等幾大模塊。

      現場總線儀表較傳統儀表的優勢:

      1.全數字性:現場總線通信方式與模擬通信和混合通信方式不同,是完全的數字通信信號?,F場總線通信方式可以進行雙向通信,因此與模擬通信方式和混合通信方式不同,可以傳送多種數據。在現場總線通信方式中,從變送器的傳感器到控制閥,信號一直保持數字性,具有全數字性?,F場總線作為一種數字式通信網絡,從控制室一直延伸到現場,使過去采用一對一式的模擬量信號傳輸變為多點一線串行數字式傳輸。在現場總線儀表中,不論是傳感器還是轉換器電路,都是數字的。因而,現場總線儀表的全數字性使得儀表的硬件結構更加簡單,其分辨力、測量速度、穩定性都高于現階段的自動化儀表。

      2.精度高:現場總線可以消除模擬通信方式中數據傳送時產生的誤差,模擬通信方式產生誤差的原因有以下三個方面:

      (1)現場儀表中D/A轉換產生誤差;

      (2)模擬信息傳遞產生誤差;

      (3)系統儀表的A/D轉換產生誤差。

      在現場總線通信方式中,不存在D/A和A/D轉換電路,所以不會產生D/A和A/D的轉換誤差,因而信號的傳輸精度有所提高。故現場總線通信方式要比模擬通信方式精度高。編碼的作用是把微處理機輸出的數字信號變換為適合傳送的數字信號,反之就是解碼。

      3.抗干擾能力強:在模擬通信方式中,信號以4mA~20mA的連續變化形式存在的,信號值的變化可以無限小,因此,噪聲和信號畸變在模擬信號傳輸中是無法避免的。也就是說,現場儀表傳輸模擬信號時穩定性較差,信號誤差指揮將一個有效信號變為另一個有效信號,即使從精確的模擬儀表送過來的信號,當它到達控制器時也可能已變得完全不準確。而在現場總線儀表中,信號的有效值只有0或1兩個,所以它非常堅實可靠,一般的噪聲很難扭曲它。它可以直接傳送或者以某種方式進行編碼。因此,與模擬信號相比,其抗干擾或抗畸變的能力強。更為重要的是,檢錯機制可以檢測到信號的畸變,這是因為一個畸變的信號看起來仍然像是一個有效的。 

      4.內嵌控制功能:在每臺現場總線儀表中都內嵌有PID控制、邏輯運算、算術運算、積算等模塊,用戶通過組態軟件對這些功能模塊進行任意調用,以實現過程參數的現場控制。

      5.高速通信:現場總線儀表要像4mA~20mA系統那樣實現閉環實時控制需要更高的通信速度。由于高速需要高功率,即需要更大的電源功率消耗,這個要求與本質安全產生了矛盾,因而現場總線儀表的通信速度不能過高。這就要求現場總線的通信速度適中,并且盡量減小系統的通信負荷?,F場總線儀表采用通信調度系統來控制變量的采樣、算法的執行和通信系統的優化。如把數據分為周期性和非周期性兩部分:對周期性數據必須在系統所需的周期內處理完?,F場總線儀表具有了與模擬控制系統一樣的控制速度,因而也達到與模擬控制系統一樣的高速閉環控制性能。

      6.多變量測量和傳送:所謂多變量測量,是指一臺現場總線儀表可以同時測量多個過程變量。在過去的模擬通信方式中,測量一個變量就需要一對導線,因此每臺變送器只能測量一個過程變量。采用了現場總線通信方式后,由于每臺現場總線變送器內配有多個感測元件,它就可以同時測量多個過程變量,并通過現場總線傳輸出去,因此一臺現場總線變送器可以當作多臺變送器使用。

      7.系統綜合成本低:在4mA~20mA通信方式下,變送器只能測量一個物理變量,如果要將這個測量變量轉換為控制上必要的數據,還需要其它附屬的儀表。例如,測量帶有溫度和壓力補償的蒸汽流量時,需要三臺變送器分別測量溫度、壓力和差壓(流量)。而在現場總線控制系統中,則只需要一臺現場總線變送器就可以了,這不但使系統結構大大簡化,而且還降低了系統的綜合成本,減少了系統安裝和調試的費用。 

      新型的現場總線儀表系統在系統編程技術、現場總線接入和嵌人式操作系統等方面將儀表應用的功能進一步擴大,使儀表不僅具有自動化測量、數據處理和模擬人工智能的功能,而且還具備了遠程測量、遠程下載軟件升級、組態和硬件重構等功能。

      相關標簽: 現場總線 ,

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