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全球范围内的现场总线应用趋势
分类:技术文章 发布时间:2012-03-14 08:43:34
现场总线技术在各行各业已有着大量的应用实例。PROFIBUS国际组织宣布基于PROFIBUS接口的设备节点在2003底时突破1000万,成为名副其实、最具实力的全球领先的现场总线标准。 按过去惯用的分类标准:使用现场总线技术的领域可分为工厂制造业(FA)和过程(流程)工业

 

 现场总线技术在各行各业已有着大量的应用实例。PROFIBUS国际组织宣布基于PROFIBUS接口的设备节点在2003底时突破1000万,成为名副其实、最具实力的全球领先的现场总线标准。
  按过去惯用的分类标准:使用现场总线技术的领域可分为工厂制造业(FA)和过程(流程)工业(PA)。由于两种工业对控制对象的要求不同,客户需要针对自身的应用选择适用的现场总线。
  对于PROFIBUS 处于工厂制造业现场总线领域的领导地位这一点而言,毋庸置疑。因为,在这个领域PROFIBUS拥有最大量的应用实例,在故障安全领域的拥有绝对优势(PROFIsave),同时对驱动技术和运动控制技术的全面集成。
  实际上在工业界已经越来越多的意识到过程(流程)工业自动控制系统并非是一个简单的单集成应用,而是可再细分为离散型应用,连续量应用和批处理应用。对于离散型应用,其控制模型和应用特点与工厂制造业环境中的自动控制要求完全一致,因此完全可以采用相同的现场总线技术。仅仅在连续量应用或批处理应用场合下,需要用一些具有特殊特征的现场总线来连接自动化仪表设备(如:两线制、总线供电、支持本质安全应用等)。PROFIBUS PA 和FF H1 都能提供这样基于IEC 61158-2 定义的连接技术来满足这一领域的应用。
  在过程控制领域,PROFIBUS 的优势在于针对混合型工业(包括上游和下游及制造业和过程工业)的一体化解决方案,其技术特点更能体现优势和满足应用。而FF H1目前没有针对上、下游工业和运动控制领域的解决方案。在绝大多数工厂和实际项目中,为了满足客户的全部需求,必须在FF 系统之外额外部署其它现场总线系统。比如,PROFIBUS或DeviceNet。
  同时,PROFIBUS在过程自动控制应用领域有广泛实例(比如水处理,食品饮料,石化,化工行业)。

 

图1显示,在不同过程工业中,尤其是在主工艺流程环节,均包含基于IEC 61158-2/ MBP-IS (PROFIBUS PA, FF H1)总线场合和基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, .)的总线应用。区别是两者之间比例有所不同。例如:在炼油行业,大量应用PROFIBUS PA 或FF H1总线;而在能源(电力)行业,基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, .)的总线应用的比例就会高于基于IEC 61158-2标准的现场总线(PROFIBUS PA, FF H1)。
  通过对目前现场总线的市场潜力进行分析,我们可以看到:在工厂制造业(FA)领域,大致2/3 的市场潜能(60%~65%)是使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.) 的总线应用;剩下1/3的市场是无须应用现场总线一些场合(如在简单的OEM机械,部件之间仅需使用硬连线)。但在不同的工厂制造业(FA)行业,现场总线的应用是受行业的需求和特点所决定的,也与行业的技术成熟程度与生产的生命周期相关。如在汽车工业当中,其特点是大量的柔性生产的需求,IT的应用,生产效率的提高以及生产的生命周期在5~6年左右,这就决定了超过90% 的场合要应用最先进的现场总线技术。而在其他的制造业行业如机床制造:其单件,小批量等的特点跟此行业低于30% 的现场总线的使用现状是相吻合的。

 

而在过程控制领域,现场总线的使用又是另一种状况。典型的过程控制领域,其工艺复杂,安全性要求很高,并且投资巨大,工厂的生产生命周期很长(如石化行业可达20~30年以上),这就决定了其采用新技术会非常谨慎。相比较而言,在过程控制领域使用现场总线技术是近几年开始规模应用的。从图2中,我们可以看到:PROFIBUS PA和FF H1仅占有5~7%的的市场潜能。在过程控制领域使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)的总线应用占到了15%,这部分的现场总线节点是指现场的智能设备(电机,变频器,执行机构和马达控制中心MCC等)。余下78~80%的市场潜能是使用HART协议的仪表或传统的4~20ma的传递技术。但一个明显变化是:现场总线技术在过程控制领域的应用正在加速。
  同时现场总线的应用与地域的关联性也不容忽视。如图3所示:

 

 工厂制造业领域:
  在美洲市场,整个现场总线的应用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大约1/3的市场潜能。而DeviceNet占有领先地位。(请注意:并非DeviceNet占到了大约1/3的市场潜能,下列的数据分析原理类似)
  在欧洲市场,整个现场总线的应用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大约2/3的市场潜能,现场总线在欧洲的应用比例要远远高于其它区域。而PROFIBUS在这里占有明显的领先优势。
  在亚洲市场,整个现场总线的应用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大约1/3的市场潜能,PROFIBUS和CC-Link处于竞争优势。其中CC-Link在日本具有广泛应用;而在其他的亚洲市场,尤其是在中国市场,PROFIBUS占有明显的领先优势。
  过程工业领域:
  在美洲,欧洲和亚洲市场,现场总线的应用呈大致相同的比例关系。基于  IEC 61158-2 (PROFIBUS PA, FF H1) 总线仅占有5~7% 的市场潜能;而在过程控制领域使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)的总线应用占到了15%;余下的78~80%的市场潜能是使用HART协议的仪表或传统的4~20ma的传递技术。其中:
  FF H1在北美处于领先位置,PROFIBUS PA 在欧洲处于统治地位,但在亚洲两者占有大致相当的市场份额。