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全球范圍內的現場總線應用趨勢
分類:技術文章 發布時間:2012-03-14 08:43:34
現場總線技術在各行各業已有著大量的應用實例。PROFIBUS國際組織宣布基于PROFIBUS接口的設備節點在2003底時突破1000萬,成為名副其實、最具實力的全球領先的現場總線標準。 按過去慣用的分類標準:使用現場總線技術的領域可分為工廠制造業(FA)和過程(流程)工業

 

 現場總線技術在各行各業已有著大量的應用實例。PROFIBUS國際組織宣布基于PROFIBUS接口的設備節點在2003底時突破1000萬,成為名副其實、最具實力的全球領先的現場總線標準。
  按過去慣用的分類標準:使用現場總線技術的領域可分為工廠制造業(FA)和過程(流程)工業(PA)。由于兩種工業對控制對象的要求不同,客戶需要針對自身的應用選擇適用的現場總線。
  對于PROFIBUS 處于工廠制造業現場總線領域的領導地位這一點而言,毋庸置疑。因為,在這個領域PROFIBUS擁有最大量的應用實例,在故障安全領域的擁有絕對優勢(PROFIsave),同時對驅動技術和運動控制技術的全面集成。
  實際上在工業界已經越來越多的意識到過程(流程)工業自動控制系統并非是一個簡單的單集成應用,而是可再細分為離散型應用,連續量應用和批處理應用。對于離散型應用,其控制模型和應用特點與工廠制造業環境中的自動控制要求完全一致,因此完全可以采用相同的現場總線技術。僅僅在連續量應用或批處理應用場合下,需要用一些具有特殊特征的現場總線來連接自動化儀表設備(如:兩線制、總線供電、支持本質安全應用等)。PROFIBUS PA 和FF H1 都能提供這樣基于IEC 61158-2 定義的連接技術來滿足這一領域的應用。
  在過程控制領域,PROFIBUS 的優勢在于針對混合型工業(包括上游和下游及制造業和過程工業)的一體化解決方案,其技術特點更能體現優勢和滿足應用。而FF H1目前沒有針對上、下游工業和運動控制領域的解決方案。在絕大多數工廠和實際項目中,為了滿足客戶的全部需求,必須在FF 系統之外額外部署其它現場總線系統。比如,PROFIBUS或DeviceNet。
  同時,PROFIBUS在過程自動控制應用領域有廣泛實例(比如水處理,食品飲料,石化,化工行業)。

 

圖1顯示,在不同過程工業中,尤其是在主工藝流程環節,均包含基于IEC 61158-2/ MBP-IS (PROFIBUS PA, FF H1)總線場合和基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, .)的總線應用。區別是兩者之間比例有所不同。例如:在煉油行業,大量應用PROFIBUS PA 或FF H1總線;而在能源(電力)行業,基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, .)的總線應用的比例就會高于基于IEC 61158-2標準的現場總線(PROFIBUS PA, FF H1)。
  通過對目前現場總線的市場潛力進行分析,我們可以看到:在工廠制造業(FA)領域,大致2/3 的市場潛能(60%~65%)是使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.) 的總線應用;剩下1/3的市場是無須應用現場總線一些場合(如在簡單的OEM機械,部件之間僅需使用硬連線)。但在不同的工廠制造業(FA)行業,現場總線的應用是受行業的需求和特點所決定的,也與行業的技術成熟程度與生產的生命周期相關。如在汽車工業當中,其特點是大量的柔性生產的需求,IT的應用,生產效率的提高以及生產的生命周期在5~6年左右,這就決定了超過90% 的場合要應用最先進的現場總線技術。而在其他的制造業行業如機床制造:其單件,小批量等的特點跟此行業低于30% 的現場總線的使用現狀是相吻合的。

 

而在過程控制領域,現場總線的使用又是另一種狀況。典型的過程控制領域,其工藝復雜,安全性要求很高,并且投資巨大,工廠的生產生命周期很長(如石化行業可達20~30年以上),這就決定了其采用新技術會非常謹慎。相比較而言,在過程控制領域使用現場總線技術是近幾年開始規模應用的。從圖2中,我們可以看到:PROFIBUS PA和FF H1僅占有5~7%的的市場潛能。在過程控制領域使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)的總線應用占到了15%,這部分的現場總線節點是指現場的智能設備(電機,變頻器,執行機構和馬達控制中心MCC等)。余下78~80%的市場潛能是使用HART協議的儀表或傳統的4~20ma的傳遞技術。但一個明顯變化是:現場總線技術在過程控制領域的應用正在加速。
  同時現場總線的應用與地域的關聯性也不容忽視。如圖3所示:

 

 工廠制造業領域:
  在美洲市場,整個現場總線的應用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大約1/3的市場潛能。而DeviceNet占有領先地位。(請注意:并非DeviceNet占到了大約1/3的市場潛能,下列的數據分析原理類似)
  在歐洲市場,整個現場總線的應用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大約2/3的市場潛能,現場總線在歐洲的應用比例要遠遠高于其它區域。而PROFIBUS在這里占有明顯的領先優勢。
  在亞洲市場,整個現場總線的應用(包括PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)占到了大約1/3的市場潛能,PROFIBUS和CC-Link處于競爭優勢。其中CC-Link在日本具有廣泛應用;而在其他的亞洲市場,尤其是在中國市場,PROFIBUS占有明顯的領先優勢。
  過程工業領域:
  在美洲,歐洲和亞洲市場,現場總線的應用呈大致相同的比例關系。基于  IEC 61158-2 (PROFIBUS PA, FF H1) 總線僅占有5~7% 的市場潛能;而在過程控制領域使用基于RS 485 (PROFIBUS, DeviceNet, CC-Link.)的總線應用占到了15%;余下的78~80%的市場潛能是使用HART協議的儀表或傳統的4~20ma的傳遞技術。其中:
  FF H1在北美處于領先位置,PROFIBUS PA 在歐洲處于統治地位,但在亞洲兩者占有大致相當的市場份額。

 

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