总线专题：第八讲 现场总线的现状及其发展

2.种类虽多，但却会此消彼长

Swift Net由于Boeing 公司的不积极，有可能在标准中被删去，而SDS也会“淡出江湖”；而WorldFIP，过去受到法国大企业Alstom 及 Schneider等的支持，但目前Schneider已有了自己的MODBUS-TCP和Modbus-RTPS, 对World FIP 的支持力度将会下降；SERCOS ( Serial Real Time Communication System)也是一样，Rockwell 由于也已有了自己的Control Net / IP, 也会减少对他的支持力度；Ethernet PowerLink 由于IAONA组织的解散而前途堪忧；而P－Net 的前途看来也有问题。日本三菱的CC－Link则有可能会加入进来成为国际标准。

3.网络附件存在着商机

由于今后多种现场总线同时并存的问题仍然存在，因此沟通他们的一些接口、网桥等附件，存在着商机。

4.实时工业以及网还要发展

这种基于实时工业以太网的现场总线现在已经粗具雏形，如PROFINET, EPA等，当然目前还不完善，尚待补充，例如在供电与在防爆场合下应用的措施与产品。最近PROFINET 又有新推出的IO LINK, 有了他就可以与其他种现场总线的现场设备相衔接，从而有利于PROFINET的集成。

5.现场总线的安全通信问题将要热起来

当前安全问题日益得到人们的重视，一是恶性事故时有发生，例如1984年在印度Bhopal的一家美国化工厂的事故最为严重。除了当场死亡不少人以外，就是目前活着的人还有着后遗症；二是由于用户的要求。因为为了使事故不致发生，一般都备有紧急措施，例如化工厂的ESD紧急停机（Emergency Shut Down）装置。一但事故将要发生，立即停机以保障安全，这就要求这种装置要非常可靠。事故虽然是避免了，但从停产到恢复正常生产需要时间，有的还要损失生产过程中的原材料或半成品，损失也不在小数，如一个大型乙烯装置，停产一天就有可能损失上亿元。而且有的事故通过核查并非要停产不可，因此目前解决的办法是采用工作可靠的PLC专门来负责管这ESD，而且为了避免不必要的停车，采用所谓3重化或更多的PLC靠投票表决的方法来处理，例如2对1,有2票要停车，那么就马上停，否则采取措施后仍然可以生产而不停机。这种专门的PLC装置已有多个企业可以提供，例如Invensys 公司旗下的Triconex , 或 HIMA等。这样一来，化工厂的控制系统采用的是DCS，而管理ESD的则是PLC，也就是说用户要买2个系统，这样化钱要多，也增加了管理与维护方面的工作量。因此，用户提出了只有一套系统的解决方案。

由于技术的进步，目前一些大公司生产的DCS声称已经可以满足这些用户的要求，但说话容易，要怎么才能使用户相信呢？这就需要有一个标准，而且将之量化而便于认证和操作，于是IEC就制定了2个有关功能 安全的标准，一个是IEC61508,他是供制造厂商用的“有关电气、电子及可编程系统功能安全”的标准；还有一个是IEC61511是“供设计人员（设计院）、系统集成商与用户用的安全仪表系统（SIS）”的标准。SIS英文名称为 Safety Instrumented System, 但中文应该怎样译？又引起了争论，有人译为安全仪表系统，但又有人认为不妥，应译为仪表型安全系统，看来最后要由国内标准化部门来审定了。

在量化方面，标准规定：将安全等级分为4级即SILI~4, 其中SIL4的等级为最高，所谓SIL，其全名为安全完整性等级（Safety Intergrigy Level），他由每小时发生的危险失效概率来区分（SIL2为≥10 -7至＜10-6；SIL3为≥10-8至＜10-7）。

生产过程所需要的安全等级由专门的工艺公司来评估确定。按照目前的社会生产状况，一般对安全要求比较高的工艺生产过程的ESD（如化工、石油、石化）所需要的安全完整性等级为SIL3。一旦安全等级确定以后，用于这方面生产过程的仪表与控制系统就必须满足这一要求。

为了要证明DCS厂商所生产的产品已符合SIL3的标准，厂商与用户说了都不算，一定要由中立的第三方——认证机构，经过测试才能判定。而目前在这方面做的比较多的，则首推德国的TüV。好在TüV在中国设有办事机构，需要时，可以咨询。

由于目前SIS炒得很热，因此，必需说明的是：不是所有行业的生产过程；或者就算是化工过程，是除了与ESD有关的以外，都没有必要选用SIL3那么高级别的安全设备。

又因为现场总线必须保证将具有SIL3的现场设备的信息送往具有SIL3的DCS以及操作钻（人机接口HMI），因此也必需进行SIL3的认证，像PROFI safe已通过TüV的认证；而EPA safe目前尚处于在认证的过程之中。

在传输安全信息方面，各种现场总线所采取的方法也各有千秋，有的开辟有专用通道；有的则用软件的办法，使安全信息享有优先权而优先传输。

6.无线通信正在崭露头角

工业无线通信正像工业以太网一样已经在工业中获得普遍应用，但在现场仪表级应用的实时工业以太网仍在完善之中；无线通信也是一样，目前在远距通信，使用功率较大的电台，经过调制，通过公用无线电信网（CDPD，CDMA，GSM，GPRS）已经普遍应用，但在现场仪表级，用电池供电，功率很小的场合，近距离传输，则尚在开发之中。

目前的状况是：

（1）美国Honeywell公司已在2003年推出采用ZigBee无线网络技术的XYR5000系列变送器，但目前只能在美国使用（载波频率问题）。

（2）在2006年多国仪器仪表展中看到美国Tyco公司已有蓝牙无线传输的电动执行器。

（3）欧洲无线工控应用项目（RUNES）

2004年10月至2005年4月欧洲集中25个组织制定了一个名为RUNES、在未来10年内无线技术在工业控制和自动化方面发展应用的开发路线图。其目标是：通过采用无线技术，到2008年将安装成本降低50%，运行成本降低30%，到2014年将安装成本降低80%，运行成本降低50%。

（4）无线HART协议正在积极开发之中。

HART基金会现已成立无线工作组正在制定技术规范，目标是：无线HART协议应该具有目前有线HART协议能够解决的所有应用。但他们不打算采用Zig Bee。

（5）ISA正在制订SP100的标准

美国仪表学会（ISA）的SP100标准委员会也正在制订在自动化和控制环境下实现无线系统的标准SP100。标准按应用分为6类：

第0类（安全类），为关键的紧急措施，包括安全联锁，紧急停车及自动消防控制等。

第1类（控制类），关键的闭环调节

第2类（控制类），经常的非关键闭环监督控制，多变量控制及优化控制等。

第3类（控制类）开环控制

第4类（监视监控类），标记产生短期操作结果的数据和信息。

第5类（监视监控类），记录和下载/上载不产生直接的操作结果，如历史数据的采集等。

（6）IEC也开始制定无线标准

据悉，IEC／TC65也已成立了专门的工作组。开始着手制订用于过程检测与控制的无线标准。

（7）据悉西门子公司也已决定将其无线通信部门并入传感器部，加速开发现场仪表间的无线通信，据称70%的现场仪表都将采用无线通信技术。

（8）ABB公司也进行了无线通信的评估试验。

（9）Invensys也已宣布其无线通信在工业应用中的策略。

综上所述，看来在现场仪表级，无线通信技术的发展比预计的要快。

已成为国际标准的各种现场总线，尚未全面推广；基于实时工业以太网的现场总线已经出现，正在补充，完善之中；而基于无线通信的现场总线又已崭露头角，使得现场总线的应用状况，更加复杂而扑朔迷离。