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全球范圍內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用趨勢(shì)
分類:技術(shù)文章 發(fā)布時(shí)間:2012-03-14 08:43:34
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在各行各業(yè)已有著大量的應(yīng)用實(shí)例。PROFIBUS國(guó)際組織宣布基于PROFIBUS接口的設(shè)備節(jié)點(diǎn)在2003底時(shí)突破1000萬(wàn),成為名副其實(shí)、最具實(shí)力的全球領(lǐng)先的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。 按過去慣用的分類標(biāo)準(zhǔn):使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的領(lǐng)域可分為工廠制造業(yè)(FA)和過程(流程)工業(yè)

 

 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在各行各業(yè)已有著大量的應(yīng)用實(shí)例。PROFIBUS國(guó)際組織宣布基于PROFIBUS接口的設(shè)備節(jié)點(diǎn)在2003底時(shí)突破1000萬(wàn),成為名副其實(shí)、最具實(shí)力的全球領(lǐng)先的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。
  按過去慣用的分類標(biāo)準(zhǔn):使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的領(lǐng)域可分為工廠制造業(yè)(FA)和過程(流程)工業(yè)(PA)。由于兩種工業(yè)對(duì)控制對(duì)象的要求不同,客戶需要針對(duì)自身的應(yīng)用選擇適用的現(xiàn)場(chǎng)總線。
  對(duì)于PROFIBUS 處于工廠制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位這一點(diǎn)而言,毋庸置疑。因?yàn)?在這個(gè)領(lǐng)域PROFIBUS擁有最大量的應(yīng)用實(shí)例,在故障安全領(lǐng)域的擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(PROFIsave),同時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的全面集成。
  實(shí)際上在工業(yè)界已經(jīng)越來(lái)越多的意識(shí)到過程(流程)工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)并非是一個(gè)簡(jiǎn)單的單集成應(yīng)用,而是可再細(xì)分為離散型應(yīng)用,連續(xù)量應(yīng)用和批處理應(yīng)用。對(duì)于離散型應(yīng)用,其控制模型和應(yīng)用特點(diǎn)與工廠制造業(yè)環(huán)境中的自動(dòng)控制要求完全一致,因此完全可以采用相同的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。僅僅在連續(xù)量應(yīng)用或批處理應(yīng)用場(chǎng)合下,需要用一些具有特殊特征的現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)連接自動(dòng)化儀表設(shè)備(如:兩線制、總線供電、支持本質(zhì)安全應(yīng)用等)。PROFIBUS PA 和FF H1 都能提供這樣基于IEC 61158-2 定義的連接技術(shù)來(lái)滿足這一領(lǐng)域的應(yīng)用。
  在過程控制領(lǐng)域,PROFIBUS 的優(yōu)勢(shì)在于針對(duì)混合型工業(yè)(包括上游和下游及制造業(yè)和過程工業(yè))的一體化解決方案,其技術(shù)特點(diǎn)更能體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)和滿足應(yīng)用。而FF H1目前沒有針對(duì)上、下游工業(yè)和運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的解決方案。在絕大多數(shù)工廠和實(shí)際項(xiàng)目中,為了滿足客戶的全部需求,必須在FF 系統(tǒng)之外額外部署其它現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。比如,PROFIBUS或DeviceNet。
  同時(shí),PROFIBUS在過程自動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域有廣泛實(shí)例(比如水處理,食品飲料,石化,化工行業(yè))。

 

圖1顯示,在不同過程工業(yè)中,尤其是在主工藝流程環(huán)節(jié),均包含基于IEC 61158-2/ MBP-IS (PROFIBUS PA, FF H1)總線場(chǎng)合和基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, .)的總線應(yīng)用。區(qū)別是兩者之間比例有所不同。例如:在煉油行業(yè),大量應(yīng)用PROFIBUS PA 或FF H1總線;而在能源(電力)行業(yè),基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, .)的總線應(yīng)用的比例就會(huì)高于基于IEC 61158-2標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS PA, FF H1)。
  通過對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)總線的市場(chǎng)潛力進(jìn)行分析,我們可以看到:在工廠制造業(yè)(FA)領(lǐng)域,大致2/3 的市場(chǎng)潛能(60%~65%)是使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.) 的總線應(yīng)用;剩下1/3的市場(chǎng)是無(wú)須應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線一些場(chǎng)合(如在簡(jiǎn)單的OEM機(jī)械,部件之間僅需使用硬連線)。但在不同的工廠制造業(yè)(FA)行業(yè),現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用是受行業(yè)的需求和特點(diǎn)所決定的,也與行業(yè)的技術(shù)成熟程度與生產(chǎn)的生命周期相關(guān)。如在汽車工業(yè)當(dāng)中,其特點(diǎn)是大量的柔性生產(chǎn)的需求,IT的應(yīng)用,生產(chǎn)效率的提高以及生產(chǎn)的生命周期在5~6年左右,這就決定了超過90% 的場(chǎng)合要應(yīng)用最先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。而在其他的制造業(yè)行業(yè)如機(jī)床制造:其單件,小批量等的特點(diǎn)跟此行業(yè)低于30% 的現(xiàn)場(chǎng)總線的使用現(xiàn)狀是相吻合的。

 

而在過程控制領(lǐng)域,現(xiàn)場(chǎng)總線的使用又是另一種狀況。典型的過程控制領(lǐng)域,其工藝復(fù)雜,安全性要求很高,并且投資巨大,工廠的生產(chǎn)生命周期很長(zhǎng)(如石化行業(yè)可達(dá)20~30年以上),這就決定了其采用新技術(shù)會(huì)非常謹(jǐn)慎。相比較而言,在過程控制領(lǐng)域使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是近幾年開始規(guī)模應(yīng)用的。從圖2中,我們可以看到:PROFIBUS PA和FF H1僅占有5~7%的的市場(chǎng)潛能。在過程控制領(lǐng)域使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)的總線應(yīng)用占到了15%,這部分的現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)是指現(xiàn)場(chǎng)的智能設(shè)備(電機(jī),變頻器,執(zhí)行機(jī)構(gòu)和馬達(dá)控制中心MCC等)。余下78~80%的市場(chǎng)潛能是使用HART協(xié)議的儀表或傳統(tǒng)的4~20ma的傳遞技術(shù)。但一個(gè)明顯變化是:現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在過程控制領(lǐng)域的應(yīng)用正在加速。
  同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用與地域的關(guān)聯(lián)性也不容忽視。如圖3所示:

 

 工廠制造業(yè)領(lǐng)域:
  在美洲市場(chǎng),整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大約1/3的市場(chǎng)潛能。而DeviceNet占有領(lǐng)先地位。(請(qǐng)注意:并非DeviceNet占到了大約1/3的市場(chǎng)潛能,下列的數(shù)據(jù)分析原理類似)
  在歐洲市場(chǎng),整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大約2/3的市場(chǎng)潛能,現(xiàn)場(chǎng)總線在歐洲的應(yīng)用比例要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它區(qū)域。而PROFIBUS在這里占有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
  在亞洲市場(chǎng),整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大約1/3的市場(chǎng)潛能,PROFIBUS和CC-Link處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。其中CC-Link在日本具有廣泛應(yīng)用;而在其他的亞洲市場(chǎng),尤其是在中國(guó)市場(chǎng),PROFIBUS占有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
  過程工業(yè)領(lǐng)域:
  在美洲,歐洲和亞洲市場(chǎng),現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用呈大致相同的比例關(guān)系?;?nbsp; IEC 61158-2 (PROFIBUS PA, FF H1) 總線僅占有5~7% 的市場(chǎng)潛能;而在過程控制領(lǐng)域使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)的總線應(yīng)用占到了15%;余下的78~80%的市場(chǎng)潛能是使用HART協(xié)議的儀表或傳統(tǒng)的4~20ma的傳遞技術(shù)。其中:
  FF H1在北美處于領(lǐng)先位置,PROFIBUS PA 在歐洲處于統(tǒng)治地位,但在亞洲兩者占有大致相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額。