现场总线与工厂底层自动化及信息集成技术

LONWORKS总线：
LONWORKS现场总线全称为LONWORKS NetWorks,即分布式智能控制网络技术，希望推出能够适合各种现场总线应用场合的测控网络。目前LONGWORKS应用范围广泛，主要包括工业控制、楼宇自动化、数据采集、SCADA系统等。国内主要应用于楼宇自动化方面。

CANBUS现场总线：
CANBUS现场总线已由ISO/TC22技术委员会批准为国际标准IOS 11898（通讯速率小于1Mbps）和ISO 11519（通讯速率小于125Kbps）。CANBUS主要产品应用于汽车制造、公共交通车辆、机器人、液压系统、分散型I/O。另外在电梯、医疗器械、工具机床、楼宇自动化等场合均有所应用。

WorldFIP现场总线：
96年成为欧洲标准（EN 50170 V.3）。WorldFIP现场总线适用范围广泛，在过程自动化、制造业自动化、电力及楼宇自动化方面都有很好的应用。

P-NET现场总线：
1987年P-NET标准成为开放式的完整标准，成为丹麦的国家标准。1996年成为欧洲总线标准的一部分（EN 50170 V.1）。1997年组建国际P-NET用户组织，现有企业会员近百家，总部设在丹麦的Siekeborg，并在德国、英国、葡萄牙和加拿大等地设有地区性组织分部。P-NET现场总线在欧洲及北美地区得到广泛应用，其中包括石油化工、能源、交通、轻工、建材、环保工程和制造业等应用领域。

1.2.3 不可能用一种现场总线标准面对种类繁多的自动化行业和各种各样的应用需求
自动化技术对通信网络的要求不同于计算机，没有脱离行业的自动化，不可能用一种现场总线标准面对种类繁多的自动化行业和各种各样应用需求。某一种现场总线标准在某些领域中是适用的、具有高性能价格比，超出这些领域可能就不是最优的，甚至是不适用的。试图用一种现场总线标准去覆盖所有应用领域范围的想法和做法是不现实的。

1.2.4 面对众多的现场总线标准，应积极开展适合中国国情的、面向制造业自动化的现场总线技术的研究
面对国际上各种流派的现场总线及标准，中外专家普遍认为：
(1) 期望IEC能尽早按预期目标完成统一标准的制定。但按目前进度估计，近年内IEC很难完成预期目标。
(2) 目前IEC提出的建议方案只限于过程自动化，难于满足其它应用领域要求，不可能成为唯一标准，很可能形成多种标准体系共存。在统一标准框架下做多种通信协议接口，可能是统一标准的一种适宜的解决方案。
针对我国现场总线技术发展政策，我认为，不能无限期等待IEC的国际标准。应结合我国国情，积极跟踪、引进、研究国际上已有成熟应用经验的现场总线标准，开展适合我国国情的、面向行业的现场总线技术、标准、应用和产品开发的研究。

2. 工厂底层自动化系统及信息集成技术

2.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分
根据工厂管理、生产过程及功能要求，简化的CIMS体系结构可分为3层，即工厂级、车间级和现场级。如图1所示。

2.2 现场级和车间级自动化监控与信息集成是工厂自动化及CIMS不可缺少的重要部分

现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连线控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备生产、运行数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级MIS系统数据库提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。
　

3. 现场总线技术的发展促使工厂底层自动化系统及信息集成技术产生变革
3.1 传统的现场级与车间级监控系统
传统的的现场级与车间级监控系统多是基于PLC的分布式监控系统。其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓 I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。如图2所示：

3.2 系统主要缺点
（1）信息集成能力不强： 控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。