技术文章

AIFCS现场总线系统

2010-10-11 15:38:00 来源：

系统介绍

由于AI系列仪表的出色性能，宇电又开发出基于AI仪表并具备现场总线特性的AIFCS计算机监控系统。AI仪表相当于现场总线系统中的各个控制单元，利用RS485作为现场通讯总线，采用宇电自行开发的AIBUS通讯协议，可在上位机上实现100%仪表功能操作如实时读取测量值、给定值、设置参数、自动/手动无扰动切换、调整手动输出值、启动/运行/停止程序，并具备开关量输入/输出操作能力。由于自己掌握100%知识产权，又是开放式结构，所以系统价格非常低廉，具有极高的性能/价格比。
采用AIBUS协议的AI仪表在9600波特率下能在40ms内向上位机传送4个重要数据，比采用MODBUS协议的进口仪表速度高3-10倍以上，因此即使采用廉价的RS485通讯，AIFCS也具备如DCS或FF、PROFIDBUS等高价现场总线系统同等的使用效果，并可以组建大型系统，而不象通常进口仪表那样只能应用于小型系统。RS485不仅价格低，还具备布线简单、对通讯线要求低及通讯距离长等优点。
　整个系统分为管理层、操作站和工业现场3个层级,也可只分操作站和工业现场两个层级。管理层可提供工厂领导浏览现场实时工况画面，也可进行如使用权限、系统配置等高级设置；操作站供仪表班组和技术人员进行计算机实时监控；万一计算机系统发生故障时，仪表操作人员可依传统仪表使用方法直接操作仪表；工业现场提供各种控制信号，如模拟量输入/输出和开关量输入/输出至仪表。

基于AI系列仪表的FCS计算机监控系统示意图

系统组成

现场控制仪表：
AIFCS是基于AI系列仪表，利用RS485通讯接口和AIBUS协议与计算机通讯，AI系列仪表种类齐全，性能优异，可很好的适应各种工业现场温度、压力、流量、液位的测量与控制，并可以处理开关量信号的输入与输出。
操作站：
使用常用的WINDOWS操作系统个人计算机，如果计算机放在有空调的操作室内，可以用普通PC，如果放在干扰大，温度高的工业现场，应采用工业级计算机。*新的进展是也可用WINDOWS CE的嵌入式操作系统的工业触摸屏（平板电脑），它更适合现场操作。
组态软件：
客户可选择多种商品组态软件，如组态王、MCGS、华富、三维等公司产品，宇光可提供组态服务，客户也可根据需要自行组态，组态软件能做出功能强大，画面美观的系统。宇电全新开发的AIFCS网络版软件使用简单，支持多机连网、具备流程图（可设置动画）、仪表屏、历史记录、实时记录和打印功能，查询数据方便性和记录精确度远优于无纸记录仪。客户也可自行设计软件，宇光可提供协议内容及技术支持。
RS232/RS485转换器：
用于将计算机的RS232接口转换为RS485接口，RS485具有连线简单，通常2根线即可连接50-60台仪表，通讯距离大于1.2Km，能可靠用于工业现场。
通讯连线：
RS485接口应采用双绞线连接，不能用电源花线、绞线或电话线连接，干扰很强的场合可用工业专用的带屏蔽的双绞线，但实际上多用价格便宜购买方便的5类或超5类的计算机网络线，而且效果良好。目前的实际应用中，用9600波特率，采用廉价的5类双绞线*长布线已达3000米。

管理层计算机：
通常是客户现有的内部企业管理用的计算机局域网（计算机、集线器、交换机等），不需要为建立AIFCS系统增加额外的硬件投资，只需要配备组态软件即可。如果客户管理尚未实现网络化，可不设此层，或简单的建立厂长、总工计算机与现场操作站的连网即可。

常用控制系统比较

系统方案	国外FCS现场总线	DCS集散控制系统	AIFCS现场总线控制系统	数字仪表/调节器+无纸记录仪
总线形式	FF、PROFIDBUS、CAN、工业以太网等，协议内容完全公开	专用，不开放或只开放部分	基于RS485通讯接口的AIBUS协议，协议内容完全公开	信号以模拟方式传输
软件功能	功能强，画面美观，有历史记录、实时记录、有动画的流程图、数据后处理分析能力等等	由厂家设计水平决定	功能强，画面美观，有历史记录、实时记录、有动画的流程图、数据后处理分析能力等等	记录仪分辨率远低于计算机，画面差，内存小，只有简单的记录功能，需要用软盘备份，且查询不方便
网络功能	很好，数据按权限需要可在局域网甚至互联网内流通	由厂家设计水平决定	很好，数据按权限需要可在局域网甚至互联网内流通	没有
危险分散	好，完全分散	差，必须带冗余系统及后备操作系统	好，完全分散，且现场显示功能	较差，尤其是自带多路调节的无纸记录仪
布线	开放式结构，但电缆线数比RS485多，布线费用高于AIFCS	专用线路，费用由厂家决定	基于RS485的2线通讯，低波特率，传输距离长，布线简单，费用*低	模拟线路，费用较高
综叙	采用多主结构的中高速网络，设计思想过于理想化，加上跨国公司的标准之争，以至价格高昂但仍达不到实时要求。为此，*近有人提出用工业以太网，但以太网为星型结构，布线费用大且通讯距离短，前途仍待观察	目前系统日趋成熟，但其性能价格比仍远低于AIFCS系统。非开放式结构导致客户过于倚赖厂家	采用的主从结构低速率RS485通讯结构，实时控制由仪表本身完成，网络不干预或只处理对实时程度要求不高的控制。通讯距离长，功能强，客户能随心所欲的选择先进的组态软件，价格低	仍是模拟系统，精度差、功能少、技术上属于过渡产品，由于多台无纸记录仪才能顶1台计算机，除10多点的小系统外，大、中型系统其成本反而要高于档次更高的AIFCS系统

解决方案

与DCS不同，AIFCS现场总线型计算机监控系统是一个完全开放式的系统，系统包括AI系列仪表（支持AIBUS协议）、监控软件、计算机硬件、布线、现场技术支持及培训等。宇电即可提供其中全部服务，也可只提供仪表，由宇电免费提供电话技术支持以协助客户组成系统。
本着为客户提供*佳解决方案的原则，宇电公司与国内*的组态王、MCGS、华富等多家组态软件公司合作，优化宇光AI系列仪表的驱动程序。并与组态王合作推出专门针对AI仪表的组态王专用版（只能连接AI仪表），价格远低于其通用版，提供客户超值选择。宇电又在自行开发的AIFCS单机版软件基础上，全新推出AIFCS网络版软件，其功能强大，支持多机连网及带动画的流程图画面，是客户的又一*佳选择，其主要功能特点如下：