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    摘要：

    新的基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制策略和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將對(duì)現(xiàn)有的儀表及控制系統(tǒng)產(chǎn)生革命性的影響。從現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的本質(zhì)特征上分析了其對(duì)傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)DCS的沖擊，并結(jié)合DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給出了現(xiàn)場(chǎng)總線集成于DCS的3種實(shí)現(xiàn)方法。

    工業(yè)控制從早期的就地控制、集中控制，已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的集散控制(DCS)，在過(guò)去的20年中，過(guò)程工業(yè)對(duì)DCS系統(tǒng)及相關(guān)的儀表裝置進(jìn)行了大量的投入，DCS系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)果得到了用戶的肯定。4-20mA信號(hào)是DCS系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相互連接的最本質(zhì)特點(diǎn)，這是控制系統(tǒng)和儀表裝置發(fā)展的一大進(jìn)步。

    然而現(xiàn)在，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)今控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。人們意識(shí)到傳統(tǒng)的模擬信號(hào)只能提供原始的測(cè)量和控制信息，而智能變送器在4-20mA信號(hào)之上附加信息的能力又受其低通信速率的制約，所以對(duì)整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)的機(jī)制進(jìn)行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，應(yīng)是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。

    現(xiàn)場(chǎng)總線在智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)之間提供了一個(gè)全數(shù)字化的、雙向的、多節(jié)點(diǎn)的通信鏈接?，F(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且使現(xiàn)場(chǎng)控制的功能更加強(qiáng)大。這一改進(jìn)帶來(lái)了過(guò)程控制系統(tǒng)的開放性，使系統(tǒng)成為具有測(cè)量、控制、執(zhí)行和—過(guò)程診斷的綜合能力的控制網(wǎng)絡(luò)。

    1 現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)傳統(tǒng)DCS的沖擊

    現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)傳統(tǒng)DCS的沖擊來(lái)源于其本質(zhì)上優(yōu)越于DCS系統(tǒng)的技術(shù)特征。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)FF的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有以下5個(gè)主要特點(diǎn)：

    ①數(shù)字信號(hào)完全取代4-20mA模擬信號(hào)；

    ②使基本過(guò)程控制、報(bào)警和計(jì)算功能等完全分布在現(xiàn)場(chǎng)完成；

    ③使設(shè)備增加非控制信息，如自診斷信息、組態(tài)信息以及補(bǔ)償信息等；

    ④實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理和控制的統(tǒng)一；

    ⑤真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開放性、互操作性。

    現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不僅是一種通信技術(shù)，它實(shí)際上融人了智能化儀表、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和開放系統(tǒng)互連(OSI)等技術(shù)的精粹。所有這些特點(diǎn)使得以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)相對(duì)于傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)具有巨大的優(yōu)越性：

    ①系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本顯著降低；

    ②現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自治性加強(qiáng)，系統(tǒng)性能全面提高；

    ③提高了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院途龋?

    ④真正實(shí)現(xiàn)全分散、全數(shù)字化的控制網(wǎng)絡(luò)；

    ⑤用戶始終擁有系統(tǒng)集成權(quán)。

    這些優(yōu)越性可從DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較后得到驗(yàn)證。

    2 現(xiàn)場(chǎng)總線集成于DCS系統(tǒng)是現(xiàn)階段控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)

    盡管用戶對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)表示歡迎，但他們并不希望對(duì)他們現(xiàn)有的儀表系統(tǒng)做大的改動(dòng)。