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总线专题:第九讲 现场总线的使用

学习的目的全在于应用。按应用现场总线的对象来分,则可分为制造产品的制造厂商与使用产品的最终用户。由于二者在性质上的不同,在应用方面

学习的意图全在于运用。按运用现场总线的方针来分,则可分为制作产品的制作厂商与运用产品的最终用户。因为二者在性质上的不同,在运用方面所考虑的问题也就各不相同,现分二部分加以叙述。

1.现场总线在制作厂商方面的运用

现场总线是在现场设备之间以及在现场设备与操控室监控设备之间的一种通讯技能,假如设备制作厂商选用了现场总线技能,那么就可使自己出产的现场设备或监控体系与其它厂商所出产的设备(须同一种现场总线技能或协议)彼此通讯或彼此操作。假如世界上只需一种现场总线的世界规范,正如现在现场外表只需一种4-20mA的世界信号规范的话,那么状况就十分简略了,选用他便是了。就等于有了一张使自己产品进入世界商场的通行证。可是,现在的状况是:现场总线的世界规范已有十多种,最近CC-Link又成为ISO的规范,向2007年IEC61158又要从头改版,又要有几种实时以太网的规范参与进来,为数就更多了,况且现场无线通讯网络又现已展露了头角,使状况更为杂乱。摆在现场设备制作厂商面前的问题是究竟选用哪一种世界规范为宜。

现场总线世界规范如此之多,不是一种正常现象,从前史上看恐怕也是绝无仅有的,多规范等于是没有规范,这对现在现场总线的世界规范的状况是一种挖苦,作为用户来讲,期望只需一种规范。有一次在与IEC担任现场总线官员的沟通会上攀谈,当我提出这个观念时,他也赞同,但他也无力改动这一经过几个跨国大公司十多年来现场总线世界规范大战的退让成果。从前史上看,无论是气动外表的模拟信号制,仍是电动外表的模拟信号制,都是只需一种世界规范,前者为0.2~1.0kgf/cm2;后者为直流4~20mA。在1975年前,电动外表的信号制也极不一致,各大国家,各大公司都有各自的规范,如德国为0~10mA,其他国家则有5~25mA,0~20mA等规范,我国榜首代电动单元组合外表DDZ-I(电子管式)就选用了0~10mA的规范,但到了1975年世界规范定为4~20mA往后,DDZ-Ⅲ型(集成电话)就不得不改为4~20mA,这对国内的外表厂与用户形成了丢失与不方便。从长远看现场总线的世界规范应该只需一种规范。自己正拟编撰一篇文章,呼吁在IEC的安排中,增设用户委员会,假如有25%以上的用户投票表决表明对立,则该规范完结一票否决制,以替代现在假如有25%以上,包含观测员国在内表明对立的一票否决制。当然还有“有必要有2/3以上有投票表决权的代表有必要赞同才干经过该规范”的这一条。因为在商场经济的条件下,用户才最有发言权和决定权。只需彻底改动IEC有关部门由制作厂商代表“一致天下”的局势才干彻底改动现在多规范的状况。

因为现场总线有许多长处,假如没有很多的世界规范,恐怕早已取得推行运用,便是在现在的状况下,仍是有不少厂商妄图开发此一产品。当然在现场总线的世界规范没有取得一致之前,是有危险的。因而,在开发现场总线产品之前有必要谨慎从事。

研讨开发一种新产品是归于科学研讨的领域,所以也答应失利,但因为投入较大,需求躲避危险,尽或许使之取得成功。因而,事前有必要做好可行性研讨。可行性研讨包含以下几个方面:

(1)商场的调研。针对其时和往后若干年内,哪一种现场总线的产品是适销对路的。

(2)对现场总线的调研。了解各种现场总线的特色和不足之处,加以分析比较,做到心中有数。

(3)对同行的查询。要了解哪些产品现已有人出产?而哪些产品仍是空白?哪个职业的运用有着杰出的远景?往后的切入点安在?

(4)对各个现场总线安排的了解。一般各个现场总线都有其世界化的安排来推行其技能和规范。但各个现场总线技能的难度和进入“门槛”的凹凸各不相同。例如在现场外表方面,FF的技能尽管比较齐备,但难度也是比较高的。在进入的“门槛”方面,有的比较严厉,收费也较高;有的入门尽管简易,芯片也比较廉价,但其开发设备就不方廉价,功用越全的开发设备,价格也越贵。须知天下没有“免费的午饭”,每种现场总线的开发费用都不在少量,他们的支付是要求报答的。依照正规的程序,你要开发某种现场总线的产品,他们是十分欢迎的,一般先要求你入会作为会员,当然会费是有必要每年交的,会费的多少对制作厂来讲是按销售额来定的,分几个层次,销售额越大,交费也更多,关于院校或院所的会费则较少,一般每年1000美元左右,但所享用的权力也较少。会员的权力一般对购买材料,参与培训班等都有优惠扣头,信息的取得也颇及时。至于不参与该会,如需购买材料或芯片也是可以的,但就没有优惠待遇,并且信息的取得也不及时。

此外,了解该安排在我国有没有派出安排、技能支撑中心或认证安排也是重要的,因为当产品研制出来往后,有必要进行一致性和可互操作性的测验,如该安排在国内没有认证中心时,就用不到走出国门了,一般一致性测验是比较简单经过的;而可互操作性的认证测验是比较难的,而出国的费用也是一笔不小的开支。

各种总线的核心技能一般是不揭露的,做在专用芯片之内。芯片一般由二个以上的厂家出售购买是比较简单的。

(5)现在在商场上也可购得各种协议的转化接口,如由4~20mA的模拟信号制经过转化接口来到达与其它现场总线的通讯功用,这种做法当然简洁,但这是在必定程度上以献身精度、可靠性与推迟信号传递时刻为价值而取得的。

(6)资金问题。新产品开发的初期,是需求投入的,2~3年之内一般是要亏本的,3-5年之内才干有盈余,弄得欠好,也有血本无归的先例。最好的办法是先以其他产品的赢利来培养此一新的产品。

(7)人才问题。因为现场总线技能牵涉到操控、计算机与通讯技能,因而除了专业人才以外,还需求有一专多能的复合型人才作为开发新一产品的技能骨干。开发新产品,人才问题是至关重要的。

(8)尽量争夺政府或有关部门在方针上、财政上、技能上的支撑。

以上的几个要素,有的是彼此限制的,这就要根据本企业的实践状况,权衡利弊,审视度势做出选择。

从现在状况来看,大企业、大集团因为实力雄厚,往往“脚踩几条船”如有些外表集团公司既开发FF的产品,又开发PROFIBUS等的产品。所以政府召唤各企业进行重组,以加大产品立异的力度。当然,这也不能说中小型企业,或许新创建的小企业就没有机会了。

因为EPA是我国具有自主知识产权的现场总线,一则2007年世界规范IEC61158改版时,极有或许正式成为世界规范;二则EPA的起点较高,因为EPA是根据实时工业以太网的技能;三则合适本国的国情与企业文化;四则复兴我国的民族工业,人人有责。因而,无妨优先考虑。

2.现场总线在最终用户方面的运用

现场总线在为用户的运用方面与科研彻底不同,它是归于工程技能的领域,工程技能是详细完结某一方针而采纳的各种详细办法,技能和办法,它是不答应失利的,所以有必要依照必定的程序和阶段,逐渐深化,详细细化,一向到竣工投产和检验,考究的是能使自动化专业(包含现场总线)合作其他专业做到以最少的出资取得最大的效益,也便是说是投产的企业能到达:优质低耗,高产稳产和安全环保的意图。跟着技能的前进,经历的堆集,这方面的开展是永无止境的,做得好的话,就不彻底是技能而会上升到达了艺术的地步。这就需求咱们下大力气地去追求和发明。

现提出以下几个方面供运用时参改:

(1)大的项目有必要按工程的办法来施行

所谓按工程的办法,便是首要按需求进行立项,再经过可行性研讨,初步规划或扩展初步规划,现在按西方的习气又有叫做根本规划(basic design)的,然后再进行施工图规划或叫做详细规划(detail design),施工设备,调试投产,试出产,正式投产竣工检验等阶段,每个阶段内又有必要依照各自必定的程序进行,例如立项,规划阶段有必要由托付,招标,招标,评标,分包,各级批阅等程序,以便层层把关,确保工程的质量和进展。大的项目一般由业主经过按招标的办法先托付规划院进行规划或总承揽,现在有的规划院已改名为工程公司,除了规划的事务以外还承当收购订购等使命。

(2)包含现场总线在内的自动化体系是整个工程的重要组成部分。

跟着商场竞争的日趋激烈,产品出产的规划越来越大,外加技能的前进,人们对自动化的重要性现已十分清楚不再多说。

(3)自动化是为出产工艺服务的,在工程中处于合作的专业

自动化当然重要,但他不能在工业出产进程中独立存在,只能依附于出产流程和工艺设备,才干体现出自己的价值,然后添加企业的效益。所谓皮之不存,毛将焉附。

因为自动化专业是归于新式的技能,所以现在其开展往往比工艺出产技能的开展要快,简单使自动化技能工作者不知不觉地堕入以自我为中心,乃至凌驾于工艺之上的地步。

如前年有一次听到有一位自动化的技能威望要做一个“以自动化来管理三高”的陈述会,我是怀着以一种“忠诚的心态去听取的,陈述的前一部分讲的是我国现在能耗环境污染与原材料耗费目标与国外工业发达国家的距离,详细的数字与案例深动人心;但第二部分讲自动化怎样来管理三高时,却大讲什么开发软硬作渠道,树立技能规范…,最终陈述就这样完毕了。听了陈述的榜首部分,尽管曩昔也知道其时的状况比较严重,但不详细,听了往后大有收成;但听完陈述往后,却感到茫然。自动化能直接下降三高吗?”用了什么渠道,什么规范往后就行了吗?当然我绝不置疑这位威望在自动化方面的造就,但怎样详细来下降三高呢?没有处理我思维上的问题。

现在火电与铜铁是耗能大户,又因我国的煤炭含硫量比较高,要下降SO2的排放量只需运用清洁动力,如天然气或事前将煤进行脱硫,或许从排出的烟气中将SO2脱去,现在在烟气顶用湿法脱硫比较实践,但一个脱硫设备要使火电厂的造价添加近2个亿,如再要脱氧化氮化合物(NOX)又要加1个亿;再如为了节水,用空(空气)冷的办法还要添加1亿元左右。一般自动化在工程的总出资中占有的份额不大,如能用自动化办法去处理节能、环保问题不是太好了吗?

再用一些比如阐明只需改造工艺流程与研制出新的工艺设备才干明显地削减出资节能与增产。如钢铁工业曩昔靠平炉来炼钢,一炉钢要十多个小时,要用很多煤气,为了节能,其时苏联的自动化专家花了很大的力气去研制平炉的归纳自动化一向没有完结,但当上世纪60年代,奥地利成功地发明晰纯氧顶吹转炉炼钢法,炼一炉钢只需几十分钟,氧气的吹入与铁水中的碳起了氧化反响,发生很多的热足以确保炼钢所需的温度,时刻缩短了,产值提高了,煤气也不用了,相反还能收回发生的二次动力(转炉煤气),效益十分明显,所以现在平炉早已不存在了,那时还未完结的平炉归纳自动化也就用不着再去研制和完善了,而确保转炉高效工作的副轮测温,定碳,炉口微差压调理与用转炉计算机来判别吹煤结尾的自动化体系则起到了要害的效果;再如曩昔钢水炼成往后,用模铸的办法铸成钢锭,冷却往后如需开坯成钢坯,还需均热炉加温均热,经过功率强壮的初扎机扎制成所需尺度的钢坯,冷却往后放入钢坯库,如需轧制成制品(如钢板、型钢、管材等)时,还需从钢坯库中取出,经加热炉再加热进入制品轧机轧制成材,这种冷了又热,热后又冷,冷了又热的进程既糟蹋了动力又需求多种工艺设备(均热炉、加热炉、初轧机等),上世纪50年代,德国与我国相继发明晰连铸工艺,行将钢水直接注入接连铸锭机,经过结晶器冷却水的冷却,不断地靠引锭桿从结晶器出口拉出板坯,这就废除了模铸,均热炉,初轧机等工序,既节省了出资,缩小了厂房面积,又节省了动力与时刻,效益也十分明显,因而,现在的钢铁厂都已完结了全连铸工艺,而其间连铸机结晶器的钢水液位的丈量与操控,操控二次冷却水的计算机数学模型等办法都是确保连铸机高效而安全出产的要害,而上世纪90年代呈现的连铸连轧工艺,完结了一火火成材,即可将钢水直接加工成钢板,其间板型的丈量与操控以及连轧机各机架的速度操控亦至为要害。

从上可以看出,下降三高或发明明显效益,主要是靠工艺流程的改造和研制新的工艺设备,自动化只到达了使工艺出产安稳而高效地安全环保出产,起到了保驾护航或画蛇添足的效果。

从以上的案例,充分阐明只需一个自动化的工作者,可以在工作中正确地定位,牢固地树立为工艺出产服务的思维,这样才干使你的聪明才智在工作中充分地体现出价值与奉献。

(4)关于选用先进技能的问题

采纳先进技能是开展出产的动力之一,并且选用先进的技能也的确能为企业发明效益,可是要选用先进技能却需求具有必定的前提条件。在自动化领域内也有不少先进技能,现场总线也是一项严重的先进技能,但在选用时,假如没有先进的工艺流程和工艺设备,杰出的原材料条件和满足的资金,以及在企业内部需求科学的管理水平、操作水平缓保护水平与之配套及相适应,即便选用了最先进的自动化技能和配备,也不能见效而乃至形成糟蹋。前史的经历值得注意,上个世纪70年代末和80年代初引入的DCS其时大多数投产的DCS只发挥了30%左右的功用即为一例。

咱们知道先进的技能仅是一种手法,一种东西,选用它的自身并不是咱们的意图,以最少的出资取得最大的效益才是咱们真实的意图,因而,作为一个自动化工作者切不可为先从而先进,为现场总线而现场总线。

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