控制系統( fieldbus control system,fcs)是用開放的現場總線控制通信網絡將自動化最底層的現場控制器和現場智能儀表設備互連的實時網絡控制系統。
一般而言,現場總線與局域網的區別有以下兩點。
①按功能比較
現場總線連接自動化最底層的現場控制器和現場智能儀表設備,網線上傳輸的是小批量數據信息,如檢測信息、狀態信息及控制信息等,傳輸速率低,但實時性高。簡而言之,現場總線是一種實時控制網絡。局域網用于連接局域區域的各臺計算機,網線上傳輸的是大批量的數字信息,如文本、聲音及圖像等,傳輸速率高,但不要求實時性。從這個意義而言,局域網是一種高速信息網絡。
②按實現方式比較
現場總線可采用各種通信介質,如雙絞線、線、光纖、無線及紅外線等,實現成本低。局域網需要專用電纜,如同軸電纜、光纖等,實現成本高。
根據國際委員會(iec)標準和現場總線基金會(ff)的定義,現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線技術將專用微處理器置入傳統的測量控制儀表,使其都具有數字計算和能力,成為能獨立承擔某些檢測、控制和通信任務的網絡節點。通過普通雙絞線把多個測量控制儀表、計算機等作為節點連接成網絡系統,使用公開、規范的通信協議,在位于生產控制現場的多個微機化測控設備之間及現場儀表與用做監控、管理的遠程計算機之間,實現數據傳輸與信息共享,形成各種適應實際需要的自動控制系統。
現場總線主要面向過程控制,除傳輸數字與模擬信號的直接信息外,還可傳輸控制信息。網絡交換的數據單元是幀(frame)。與()相比,現場總線控制系統具有可靠性高及更好的安全性、互換性和互操作性、開放性分散性等優點。
現場總線的特點
①開放性和可互操作性
開放性意味fcs將打破dcs大型廠家的壟斷,給中小企業發展帶來了平等競爭的機遇。可互操作性實現控制產品的“即插即用”功能,從而使用戶對不同廠家產品有更多的選擇余地,可以自由選擇不同品牌的設備。
所有現場總線產品采用統一的標準,這使用戶可以自由選擇不同制造商所提供的設備。同時,現場總線采用完全分散的數據庫概念。任何同現場總線接口的都可顯示有關信息,這樣就不會有重復的、不一致的數據庫。現場總線只使用一個數據庫,即分散于現場儀表中的數據庫。人機界面就是從此數據庫中獲取“定標數據”的,手持終端所查詢的也是同一個數據庫。
②低成本
衡量一套控制系統的總體成本,不僅要考慮其造價,而且應該考察系統從安裝調試到運行維護整個生命周期內的總投入。(http://www.diangon.com/版權所有)相對dcs而言,fcs開放的體系結構和oem技術將大大縮短開發周期,降低開發成本,且徹底分散的分布式結構將1對1的模擬信號傳輸方式變為1對n的數字信號傳輸方式,節省了模擬信號在傳輸過程中大量的a/d、d/a轉換裝置及布線安裝成本和維護費用。因此從總體上來看,fcs的成本大大低于dcs的成本。
由于現場總線的通信是全數字式的,且它的控制功能完全由現場設備去執行,因此不需要輸入、輸出及其他控制板。現場裝置可直接與操作臺相連,不再需要用于連接各控制板的“數據高速公路”,上述各部分的冗余在現場總線系統里自然也就不再需要了。現場總線系統只保留集散控制系統(dcs)中的現場設備及操作站,操作站已不再是系統的關鍵部分。
現場總線設備可以執行多種測量、控制和計算,因此減少了變送器的數量,不再需要單回路調節器和計算元件,從而節省了費用。
③組態簡單
由于所有儀表都引入了功能模塊,組態變得非常相似或簡單,不需要因為自動化設備種類不同或組態方法的不同而進行培訓或學習編程語言。所有的生產廠商都使用相同的現場總線功能模塊。功能模塊是以用戶自定義的標識符和標準參數為基礎的,用戶可以根據標識符來指定某一設備,無需考慮設備地址、存儲記憶地址和比特編號等。組態可通過計算機編輯,然后下載至現場自動化設備。
④查詢更多的信息及診斷狀況
數字通信可使用戶從控制室中查詢所有設備的數據、組態、運行和診斷信息成為現實。而且現場總線的多變量特性為儀表及其他自動化設備的革新提供了更廣闊的天地。現場設備的自診斷功能使故障可以及時地被報告,使檢修人員在事故發生之前可及時確定潛在事故地點并進行維修。硬件(如、執行器和記憶單元)故障、軟件方面(如組態和校準)的問題都能夠被及時報告。操作人員無需把變送器送去檢測就可獲得所需信息,從而大大節省了時間和成本。
由于現場儀表是并行連接,端子接頭核對的工作量大大減少了,所以接線簡單。一條電纜通常可連接20個設備。現場總線設備能夠模擬輸入值、輸出值或狀態。這使得操作員在控制室內便能夠測試系統對故障及過程狀況的反應。現場總線可以存儲有用的信息以便于維修,信息不會丟失。大量的有用信息也被存儲于自動化設備中。這些既可以從手持終端獲取,又可從操作站獲取。
在計算機自動控制系統急速發展的今天,特別是考慮到現場總線已經普遍地滲透到自動控制的各個領域的現實,現場總線必將成為電工自動控制領域主要的發展方向之一。










