现场总线控制在过程控制中的应用

现场总线控制在过程控制中的应用

马山

陕钢集团汉中钢铁有限责任公司炼钢厂 陕西汉中 724200

摘要：现阶段，我国最为常见的自动化控制技术就是过程控制技术，这种技术在很多的行业中都呈现出了良好的应用效果。现场总线控制凭借其开放性、双向传输性、数字化等优势特，在过程控制中获得了很好的应用成效，为过程控制的智能化、网络化以及分散化的发展提供了最基础的技术支持。为此，文章主要对现场总线控制在过程控制中的应用进行了研究，希望为相关技术人员提供帮助，仅供参考。

关键词：现场总线控制；过程控制；应用分析

引言

目前，在市场中，现场总线技术趋于成熟。现场总线技术属于现场总线控制系统，主要是将控制、计算机与通信等技术有机整合，形成相应的现场总线控制模式。为有效提升相关的过程控制效果，应合理使用现场总线的相关控制技术，有效提升整体工作质量和水平，达到预期的技术应用目的。

1.过程控制与总线控制特点

1.1过程控制特点

1）控制主体复杂、控制要求高。连续生产过程具有多样化的特点，生产规模的大小各异，对生产工艺的要求也不尽相同，再加上生产产品的多元化和复杂化，造成了过程控制主体的复杂性。每一个连续生产过程需要控制的参数都存在一定的差异，对生产产品的质量和型号提出了不同的要求，这些参数之间的异同和关联性都为过程控制的实施带来了巨大的挑战，也在无形中提高了对过程控制的要求。2）过程控制方案十分丰富。过程控制方案的制定需要根据生产过程的复杂情况和工艺使用情况进行适当的调整，生产工艺的多样化和生产过程的复杂化决定了过程控制方案的丰富性。过程控制方案的制定目的就是满足不同生产过程的实施，以及生产工艺的有效应用，过程控制方案的内容十分丰富，既包括了单变量的控制系统，又涵盖了多变量的控制系统；既有常规的仪表控制，又有先进的计算机集成控制。3）慢过程参数控制性。在工业生产过程中，过程控制的评定标准常以各种物理量表示，例如温度、压力、流量等。工业生产过程中表现的各种物理参数指标都具有一定的惯性和滞后性，从而导致过程控制出现了慢过程参数控制性。4）定值控制性。定值控制性是过程控制的一个比较明显且主要的特点。与一般的航空器姿态控制或者机器人动作控制相比，过程控制的设定值都维持在一个相对恒定或者变化极小的范围内。工业生产中的过程控制主要目的是减少外界因素对控制参数的影响，使生产过程长期保持在一个相对稳定的状态，从而有效提高生产效率和生产质量。

1.2总线控制的特点

现场总线控制系统就是安装在生产现场自动化设备和过程控制总控室之间的一种多点双向通信数据总线，总线控制系统主要以数字化、智能化、以及控制设备为节点，形成总线控制网络系统。总线控制系统在过程控制中的应用是分散的，无论是总线控制机构、软件编程还是控制功能执行等，都具有分散性，总线控制只需要考虑组态内的控制工作，而组态外的功能执行、数据收集、以及算法执行等需要在生产现场的各种仪表中实现。另外，现场总线控制系统使用的设备多数都具有智能化或者半智能化的特点，并利用这些设备的输入、输出、补偿以及运算和控制功能对生产现场实施总线控制，现场总线设备之间都具有独立的控制回路，现场总线控制无需在控制站对其进行信号处理、输入、输出或者分析计算^[2]。现场总线控制系统在过程控制的应用中具备分散性、开放性、操作可互性以及广泛的适应性，为工业生产的过程控制提供了可靠的、简单的、可操作的控制支持，有效提高了过程控制的效率与质量，从而保证工业生产的顺利进行和快速发展。现场总线控制系统受到设备和技术等多方面因素的影响，现场总线控制的时效性、通用性、环境适应性以及控制性等均会受到一定的影响。现场总线控制设备需要通过总线与总控制设备进行连接，总线的通信速率直接影响了现场总线控制的时效性和数据传播，尤其是当总线上连接了过多控制仪表或者控制距离过远时，总线的通信速率会受到巨大影响，现场总线控制的实时性无法得到有效的保障。同时，现场总线控制系统的开发都具有一定的针对性，并不是面向每一个行业，这也造成总线控制系统的实际应用范围具有一定的局限性。

2.现场总线控制在过程控制中的合理应用

按照具体的过程控制特点和现场总线控制情况，将相关的现场总线控制技术合理应用在过程控制中，具有较为重要的作用，应该予以一定重视。

2.1优势分析

将现场总线控制应用在过程控制的相关工作中，具有的优势主要表现如下。（1）有助于确保相关的生产工作，连续性的实现现场总线控制，并分散到各个机械设备中，在一定程度上能够使得风险分散，即使其中一台机械设备或是仪表出现故障问题，也不会对整体的设备运行效果造成影响。此类智能化机械设备在应用期间，还可以有效的为上机位提供相应的故障数据信息，与传统的控制系统相似，每一台控制器设备在相应的执行器设备中，均会使用并行的连接措施，一旦有故障问题，无需停止生产就可以检修，能够确保各方面生产工作的连续实施

^[3]。（2）有助于实时化的进行现场机械设备的功能管理，构建成为较为独立的控制回路，与以往的过程控制工作相比较，有助于减少控制回路内的信息传递数量。同时，网络内所传递的一般为数字信号，已经将系统之内的 D/A、A/D 的相关转换过程取消，可以有效改善其中的控制、报警等参数的延迟问题，提升系统的运作效果。（3）有助于增强环境的适应力。一般现场总线控制期间，主要使用全数字通信形式，能够预防在传统过程控制期间，出现传输模拟信号的误差问题，并且抗干扰的性能较高，适合在复杂的运行环境内使用。

2.2需要注意的问题

现场总线控制的工作中，所使用的机械设备和仪表均具有智能化特点与数字化特点，传统的仪器设备已经不能满足要求，很容易出现问题，因此在选用期间需要注意；当前所使用的现场总线控制设备，在应用期间经常会出现冗余的现象，很容易导致过程控制的可靠性降低，因此在具体工作中应结合实际情况，正确开展设备的管理活动，预防出现设备冗余的现象；现场总线的控制工作中，管理层和底层区域的机械设备，相互之间信息交换十分复杂，因此在传递介质方面，需要重点进行通信功能的管理。尤其是一些规模很大，控制点十分分散的系统，应结合实际情况正确采用现场总线控制方式，以确保各方面工作符合要求。一般现场总线控制的工作中，可以采用多台机械设备针对一台过程控制的装置进行处理，复杂性的完成相关控制任务。与传统的过程控制方式存在差异性，在实际工作中能够有效进行协调管理，满足相关工作要求^[4]。

3.结束语

现场总线控制在过程控制中的应用，需要结合过程控制的特点以及自身的应用优势，不断改变传统的过程控制理念，创新过程控制技术和方法，将不同的现场总线控制技术有机结合，有针对性地应用到过程控制中。现场总线控制的应用要充分发挥自身的合理性和先进性，为过程控制提供基本的技术支持，从而有效提高过程控制的效率和质量，更好地完成过程控制任务，促进行业发展与经济进步。

参考文献：

[1] 黄正勇 . 现场总线技术在工业领域的应用分析 [J]. 信息与电脑( 理论版 ),2018(3):66.

[2] 王栋 . 基于现场总线技术下的火力发电厂电气控制系统研究 [J].科学技术创新 ,2018(15):8.

[3] 罗敏 . 总线技术在过程控制中的应用 [J]. 工业计量 ,2009,19(3):35-36+50.

[4] 郭培志 , 王震 .Profibus-DP 现场总线控制系统应用案例 [J]. 化工自动化及仪表 ,2019,46(8):674-677.