淺談現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

孟琦昊

摘要：二十世紀(jì)九十年代，實用性較高的總線控制系統(tǒng)，迅速發(fā)展起來，其是全球范圍一種較為新型的控制類型系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于當(dāng)前自動化技術(shù)的一項核心內(nèi)容，并廣泛的受到全球制作自動化設(shè)備的用戶以及制造商的廣泛關(guān)注。該系統(tǒng)的產(chǎn)生，在一定程度上促進了自動化領(lǐng)域的進步與發(fā)展，其深度與廣度也是一個新的超越，進而為自動化領(lǐng)域開創(chuàng)新的契機。針對于相關(guān)行業(yè)來說PLC推動了FCS的發(fā)展。而針對另外一些行業(yè)來說，是由DCS推動了FCS的發(fā)展。因此，F(xiàn)CS和DCS以及PLC有著緊密的聯(lián)系，他們相互之間又存在著一定的差異，相互影響、相互制約、相互發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線;控制系統(tǒng);FCS;數(shù)字智能

在一般情況下，現(xiàn)場總線是用作連接最終控制設(shè)備和上層設(shè)備的串通性。其是在科學(xué)技術(shù)與實踐的過程不斷發(fā)展出來的，它的產(chǎn)生也是工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的一項重要標(biāo)志，它的產(chǎn)生會對這個領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。采用現(xiàn)場總線來代替當(dāng)前現(xiàn)場高容量的總線網(wǎng)絡(luò)，在一定程度上有效的較少了連接現(xiàn)場信號的工作量與投入費用，同時也在一定程度上提升了傳輸信號的效率。在一般情況下該控制系統(tǒng)主要是將總線技術(shù)作為主要的核心技術(shù)，主要是智能化的傳感器、I/O、儀表作為核心內(nèi)容。并在開展相關(guān)工作時合理的采用計算機系統(tǒng)，并將其用作維護、監(jiān)控指揮中心的相關(guān)動態(tài)。

一、FCS控制系統(tǒng)的基本特點

（1）基礎(chǔ)工作，其可以應(yīng)用到危險、安全、容易發(fā)生突變情況、難以應(yīng)對的復(fù)雜環(huán)境中。

（2）其自身具備智能化、全數(shù)字性、以及多功能性的功能，并能夠有效的取代單功能的儀表、儀器，以及相關(guān)的控制類型的裝置。

（3）使用兩根線將分散的控制性裝置、現(xiàn)場的儀表設(shè)備、以及PID和控制中心連接在一起，將其用作取到各個儀器的連接線。

（4）針對PID和儀表設(shè)施、儀器設(shè)置，以及相關(guān)的控制裝置都是平等的關(guān)系。

（5）多個變量、多個節(jié)點、串行系統(tǒng)代替了單個變量、單個節(jié)點、并行的系統(tǒng)。

（6）具備雙向性取代類單向性、雙向向取代了封閉性。。

（7）采用分布式的虛擬性的控制站代替了集中性質(zhì)的控制站。

二、FCS的關(guān)鍵要點

（1）在FCS系統(tǒng)中核心內(nèi)容是總線類型的協(xié)議，其主要指的是總線的標(biāo)準(zhǔn)。只要將其中的一個總線協(xié)議確定后，也就說明了其他一些相關(guān)的設(shè)備以及關(guān)鍵性的技術(shù)被確定了。根據(jù)總線協(xié)議的原理能夠看出，實際上，各個類型的總線都是一致的，其都是以雙向通訊的傳輸方式為主要依據(jù)。但是由于受到各種因素的影響，導(dǎo)致各種類型的總線協(xié)議出現(xiàn)很大的偏差。

針對開放類型的總線系統(tǒng)來說，其具有一定的互操作性，針對特殊類型的現(xiàn)場總線來說，應(yīng)遵循現(xiàn)場總線的協(xié)議，對他的產(chǎn)生屬于是開放性的，并應(yīng)確保其具備一定的互操作性。從另一個角度來說，不管是哪個廠家出廠的產(chǎn)品，其所生產(chǎn)的總線，只要能夠遵循總線的協(xié)議即可。各個產(chǎn)品相互間具備一定的開放性，并還具備一定的互操作性，進而才能確保組成完整的總線網(wǎng)絡(luò)。

（2）FCS系統(tǒng)屬于智能化現(xiàn)場裝置的核心內(nèi)容，該裝置屬于FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是硬件支撐點。也就是說FCS系統(tǒng)可以控制現(xiàn)場裝置與自動化的控制裝置相互間的總線信號。在開展相關(guān)工作的過程中，如果現(xiàn)場裝置與總線協(xié)議存在差異，那么難以滿足雙向通信的要求，并且也不能將其稱為總線的控制系統(tǒng)。此外，現(xiàn)場總線的一個特點是應(yīng)增加現(xiàn)場的控制功能，在開展相關(guān)工作時如果現(xiàn)場的裝置不屬于智能化產(chǎn)品，那么其也就沒有現(xiàn)場總線的控制功能，因此，其也就不存在其他功能。

（3）FCS的自身的基本性能，屬于對現(xiàn)場信息進行處理，針對一個控制性的系統(tǒng)來說，不管是采用現(xiàn)場的總線，還是采用DCS，系統(tǒng)所處理的信息量的數(shù)量都是一致的。實際上使用現(xiàn)場總線之后，可以在現(xiàn)場取得較多的信息。針對現(xiàn)場總線系統(tǒng)信息量出現(xiàn)增加的現(xiàn)象，并減少了傳輸信息的線纜，針對這種現(xiàn)象就應(yīng)該提升線纜對信息傳輸?shù)哪芰?。此外，還應(yīng)就地處理大量的現(xiàn)象信息，并減少控制機房與現(xiàn)場的信息往返量，從另一個角度來看，現(xiàn)場總線的實際是具備對現(xiàn)場信息處理的功能。

三、DCS、FCS具體比較

（1）DCS屬于一個較大的系統(tǒng)，它的控制功能較為強大，在整個系統(tǒng)中起著重要的作用。在整個系統(tǒng)中數(shù)據(jù)公路也屬于是一個關(guān)鍵點額系統(tǒng)。，由于系統(tǒng)啟動后在進行擴容的難度較大，因此，應(yīng)確保一次安裝到位。此外，由于FCS的下放功能較為徹底，并在現(xiàn)場處理相關(guān)信息，現(xiàn)場并廣泛的使用了數(shù)字化現(xiàn)場裝置，促使功能器的智能器的功能逐漸減弱。所以，F(xiàn)CS系統(tǒng)的投入較低，在使用的過程中可以一同使用、一同擴容、一同投運。

（2）DCS系統(tǒng)屬于一種封閉性的系統(tǒng)，由于各個廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品兼容性較差。但是FCS系統(tǒng)屬于開放性的系統(tǒng)，用戶可以選擇不同的品牌、廠家的設(shè)備接入到現(xiàn)場的總線上，進而滿足系統(tǒng)集成的目的。

（3）在DCS系統(tǒng)中的所有信息都輸由模擬信號與二進制構(gòu)成的，應(yīng)由D/A與A/D與進行轉(zhuǎn)換。但是FCS的系統(tǒng)全部都屬于數(shù)字化類型，因此，就將DCS系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化的流程省去，該系統(tǒng)的集成化性能較強，其可以促使精度能夠從±0.5%提升到±0.1%。

（4）應(yīng)用FCS系統(tǒng)能夠?qū)ID的控制功能裝入到執(zhí)行器與變送器當(dāng)中，大大的節(jié)約了控制周期。使用DCS可以達(dá)到每秒2到5次。而采用FCS可由達(dá)到每秒10到20次，進而可以有效的完善調(diào)節(jié)的性能。

（5）適應(yīng)DCS可以監(jiān)視與控制工藝得到整個過程，并還具備自我診斷、組態(tài)、維護的功能。但是由于自身還存在著一定的缺點，它的I/O信號主要采用了以往的信號。所以，難以滿足在DCS的工程師站上對遠(yuǎn)方進行組態(tài)、維護、以及診斷。但是如果采用FCS系統(tǒng)，主要采用了全數(shù)字化的技術(shù)，以及數(shù)字化現(xiàn)場智能裝置，用此來發(fā)送多變量的信息，其所發(fā)送的多變量信息不僅如此還能傳送多變量的信息，并且其自身還具備對信息差檢測的功能。該系統(tǒng)屬于雙向信號的現(xiàn)場總制。所以，采用該系統(tǒng)可以對現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)、變送器等現(xiàn)場裝置進行遠(yuǎn)方的維護、診斷，以及維護等。由此能夠看出，F(xiàn)CS系統(tǒng)與DSC系統(tǒng)相比，F(xiàn)CS的優(yōu)越性高過DCS的優(yōu)越性。

（6） 由于采用FCS系統(tǒng)，可以現(xiàn)場化對信息進行處理，和DCS系統(tǒng)進行對比采用該系統(tǒng)可以節(jié)約安裝與I/O有關(guān)系統(tǒng)的占地面積。

（7）和上訴研究的原理一樣，采用FCS系統(tǒng)，可以有效的減少電纜的敷設(shè)所使用的橋架，同時也節(jié)約了安全、維護以及設(shè)計的費用。此外，還有的專家認(rèn)為采用FCS系統(tǒng)可省去66%的投入。根據(jù)（6）與（7）應(yīng)補充的是，使用FCS系統(tǒng)，可以節(jié)約投入是必然的，大多數(shù)專家認(rèn)為采用該系統(tǒng)可以節(jié)省60%–66%之間，但是這些都是在一些文章中提現(xiàn)的，但是這些得出的數(shù)字都是編者相互之間轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)載的內(nèi)容。當(dāng)前還未能找到這些數(shù)據(jù)原始的出處，所以應(yīng)從實踐的角度出發(fā)，了解才能知道這些數(shù)據(jù)是否真實可靠。

四、結(jié)束語

在現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)中FCS系統(tǒng)的產(chǎn)生，雖然其具備較多的優(yōu)勢，但是DCS系統(tǒng)并不能被完全取代，僅是將處在控制中的DCS系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到了另一個點處。未來火電廠控制系統(tǒng)中FCS系統(tǒng)，將取代了DCS系統(tǒng)的中心位置，屬于一種全新的控制系統(tǒng)，進而為現(xiàn)場總控制系統(tǒng)創(chuàng)造更多的價值。

參考文獻

楊慶柏.第一代現(xiàn)場控制系統(tǒng)自動化與儀器表，1998（2）.

楊慶柏. LD302現(xiàn)場總線儀表的原理及應(yīng)用[J].化工自動化與儀表，1998（2）.

楊慶柏. LD302現(xiàn)場總線儀表的特點儀器儀表用戶，1997（4）.

張玉鐸.熱工自動控制系統(tǒng).北京：水電出版社，1997.