現場總線技術與工廠自動化FA

分層式工廠自動化網絡系統
與傳統的工業自動化模式相比，工廠自動化有如下的特點：
1. 控制方式由集中式轉變為智能分布式
　　集中式控制方式不僅難于處理遠距離控制問題，而且布線復雜，能耗大，更重要的是，其中央控制單元一旦出現問題，則全局癱瘓。這種控制方式已逐漸被淘汰。分布式控制思想完全克服了前述的弱點。尤其是這種控制方式將可能出現的問題限制在局部范圍，即某一子站若出現問題不影響其它子站的正常工作。由此整個系統的可靠性便得到了很大的提高。另外這種控制方式實際上形成了一種模塊式的網絡拓撲結構，系統的擴展和縮減便可以象積木那樣操作了。當然，系統的模塊化還要求軟件也具備模塊化的特點，即增加硬件時，在不改動原有軟件的基礎上，在應用軟件平面上添加相應的軟件模塊。這方面奧地利貝加萊（BR）公司的PCC 產品尤為突出。
2．集管理與現場控制于一體
　　工廠自動化網絡一般可分為三個層次，即：管理層，控制層和現場層。其中控制層和現場層主要負責控制或監控決策的組織和實施，這兩層物理上主要通過現場總線（如CAN , PROFIBUS 等）的手段來實現。管理層是整個網絡的最高層次，整個系統的圖文顯示，管理決策制定與實施，各子系統間或與外系統的信息互換與交流以及數據庫管理等智能都屬于這個網絡層次的范疇。這里同時又是廣域網的節點。這個網絡層常用的通信協議是Ethernet 的TCP / IP 。這種集管理與現場控制于一體的自動化網絡可以體現如下優勢：
( l ）工廠決策層和現場設備間的透明性 通過對現場設備的圖文顯示，工廠的決策層可很容易地獲得現場信息，同時結合管理層的有關市場營銷、倉儲以及財務等方面的信息及時作出決策，以便由有關部門通過計算機網絡下達到現場層。
( 2 ）分散網絡化生產系統 分散網絡化生產系統采用敏捷制造原理，通過工廠自動化網絡管理層所提供的廣域網接口，可以很方便地將距離甚遠的集團成員組織在一起，從而實現異地決策、異地設計和異地生產的操作。這樣就可以通過信息集成對企業實現高效益的管理。
3. 開放性和智能性
　　國際上標準的現場總線如CAN , PROFIBUS 等的使用可使整個系統具有對外系統很好的兼容性。另一方面，智能分布式網絡系統原則上可以通過任一子站實現對整個系統的監控和維護。比如對遠方某一子站的軟件進行維護，工程師無須親自到該站去，只要在就近的子站處理或在家中通過MODEM 進行工作就可以了。當然系統的開放性還體現在用戶對系統的參與。數據庫可以很方便地以某種方式將用戶自己的應用軟件連接到系統中去，從而使系統充分體現用戶的個性。
　　這種分布式的系統拓撲結構實際上將智能也進行了空間上的分布，使得系統中的每一個子站既能獨立地工作，又能實現與系統其它部分的交流協作。 更形象地說，與集中式自動化系統相比，智能分布式的系統就象一個神經網絡一樣，將智能分配到了神經系統中的每一個節點或單元。所謂系統的智能性實際上就是系統具有根據獲取的信息進行分析運算和判斷的能力。系統的智能性主要表現如下幾點：

　　管理層通過提供對廣域網的結點使系統自身或對外界的交流具有了硬件基礎。同時數據庫和專家系統的使用使管理層具有越來越強的人工智能性。
?
　　控制層和現場層的計算機控制設備在分析運算能力上向著大型計算機的方向發展。如貝加萊(BR)的可編程計算機控制器( PCC ）的多任務分時操作系統，大容量程序存儲能力（100kB 一16MB ) 以及高級語言（C）的編程界面等。
?
　　整個系統具有自診斷、自維護、錯誤記錄以及報警保護等功能。

　　總而言之，加強系統的智能性的目的有兩個：第一，減少人的干預，提高系統的質量和可靠性；第二，提高工作的速度和效率。
然而要實現所謂的工廠自動化( PA ) ，現場總線技術將是關鍵所在。尤其是近年來在中國成立了多家現場總線協會，如FF協會，PROFIBUS 協會等。這些機構對現場總線在中國的推廣做了大量的工作。然而至于哪一種現場總線是最好的確實要看使用的具體情況，而且最好由用戶或市場作答。作者將利用下文的空間介紹一些現場總線的基本概念。

現場總線淺釋

　　在工業自動化領域中常常要實現設備間的數據交流或對某種設備進行遠程維護。這就提出了一個計算機通訊的問題。工業中的計算機通訊通常采用所謂的“總線技術”。圖3列出了對常見總線系統的概述。