控制系統(tǒng)( fieldbus control system，fcs)是用開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制通信網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)控制器和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備互連的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。
一般而言，現(xiàn)場(chǎng)總線與局域網(wǎng)的區(qū)別有以下兩點(diǎn)。
①按功能比較
現(xiàn)場(chǎng)總線連接自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)控制器和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備，網(wǎng)線上傳輸?shù)氖切∨繑?shù)據(jù)信息，如檢測(cè)信息、狀態(tài)信息及控制信息等，傳輸速率低，但實(shí)時(shí)性高。簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)用于連接局域區(qū)域的各臺(tái)計(jì)算機(jī)，網(wǎng)線上傳輸?shù)氖谴笈康臄?shù)字信息，如文本、聲音及圖像等，傳輸速率高，但不要求實(shí)時(shí)性。從這個(gè)意義而言，局域網(wǎng)是一種高速信息網(wǎng)絡(luò)。
②按實(shí)現(xiàn)方式比較
現(xiàn)場(chǎng)總線可采用各種通信介質(zhì)，如雙絞線、線、光纖、無(wú)線及紅外線等，實(shí)現(xiàn)成本低。局域網(wǎng)需要專(zhuān)用電纜，如同軸電纜、光纖等，實(shí)現(xiàn)成本高。
根據(jù)國(guó)際委員會(huì)(iec)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(ff)的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專(zhuān)用微處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使其都具有數(shù)字計(jì)算和能力，成為能獨(dú)立承擔(dān)某些檢測(cè)、控制和通信任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。通過(guò)普通雙絞線把多個(gè)測(cè)量控制儀表、計(jì)算機(jī)等作為節(jié)點(diǎn)連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使用公開(kāi)、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于生產(chǎn)控制現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化測(cè)控設(shè)備之間及現(xiàn)場(chǎng)儀表與用做監(jiān)控、管理的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
現(xiàn)場(chǎng)總線主要面向過(guò)程控制，除傳輸數(shù)字與模擬信號(hào)的直接信息外，還可傳輸控制信息。網(wǎng)絡(luò)交換的數(shù)據(jù)單元是幀(frame)。與()相比，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有可靠性高及更好的安全性、互換性和互操作性、開(kāi)放性分散性等優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)
①開(kāi)放性和可互操作性
開(kāi)放性意味fcs將打破dcs大型廠家的壟斷，給中小企業(yè)發(fā)展帶來(lái)了平等競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)遇?？苫ゲ僮餍詫?shí)現(xiàn)控制產(chǎn)品的“即插即用”功能，從而使用戶對(duì)不同廠家產(chǎn)品有更多的選擇余地，可以自由選擇不同品牌的設(shè)備。
所有現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這使用戶可以自由選擇不同制造商所提供的設(shè)備。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線采用完全分散的數(shù)據(jù)庫(kù)概念。任何同現(xiàn)場(chǎng)總線接口的都可顯示有關(guān)信息，這樣就不會(huì)有重復(fù)的、不一致的數(shù)據(jù)庫(kù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線只使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，即分散于現(xiàn)場(chǎng)儀表中的數(shù)據(jù)庫(kù)。人機(jī)界面就是從此數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取“定標(biāo)數(shù)據(jù)”的，手持終端所查詢的也是同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
②低成本
衡量一套控制系統(tǒng)的總體成本，不僅要考慮其造價(jià)，而且應(yīng)該考察系統(tǒng)從安裝調(diào)試到運(yùn)行維護(hù)整個(gè)生命周期內(nèi)的總投入。（http://www.diangon.com/版權(quán)所有)相對(duì)dcs而言，fcs開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)和oem技術(shù)將大大縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，且徹底分散的分布式結(jié)構(gòu)將1對(duì)1的模擬信號(hào)傳輸方式變?yōu)?對(duì)n的數(shù)字信號(hào)傳輸方式，節(jié)省了模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中大量的a/d、d/a轉(zhuǎn)換裝置及布線安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。因此從總體上來(lái)看，fcs的成本大大低于dcs的成本。
由于現(xiàn)場(chǎng)總線的通信是全數(shù)字式的，且它的控制功能完全由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備去執(zhí)行，因此不需要輸入、輸出及其他控制板?，F(xiàn)場(chǎng)裝置可直接與操作臺(tái)相連，不再需要用于連接各控制板的“數(shù)據(jù)高速公路”，上述各部分的冗余在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)里自然也就不再需要了?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)只保留集散控制系統(tǒng)(dcs)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及操作站，操作站已不再是系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。
現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備可以執(zhí)行多種測(cè)量、控制和計(jì)算，因此減少了變送器的數(shù)量，不再需要單回路調(diào)節(jié)器和計(jì)算元件，從而節(jié)省了費(fèi)用。
③組態(tài)簡(jiǎn)單
由于所有儀表都引入了功能模塊，組態(tài)變得非常相似或簡(jiǎn)單，不需要因?yàn)樽詣?dòng)化設(shè)備種類(lèi)不同或組態(tài)方法的不同而進(jìn)行培訓(xùn)或?qū)W習(xí)編程語(yǔ)言。所有的生產(chǎn)廠商都使用相同的現(xiàn)場(chǎng)總線功能模塊。功能模塊是以用戶自定義的標(biāo)識(shí)符和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為基礎(chǔ)的，用戶可以根據(jù)標(biāo)識(shí)符來(lái)指定某一設(shè)備，無(wú)需考慮設(shè)備地址、存儲(chǔ)記憶地址和比特編號(hào)等。組態(tài)可通過(guò)計(jì)算機(jī)編輯，然后下載至現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備。
④查詢更多的信息及診斷狀況
數(shù)字通信可使用戶從控制室中查詢所有設(shè)備的數(shù)據(jù)、組態(tài)、運(yùn)行和診斷信息成為現(xiàn)實(shí)。而且現(xiàn)場(chǎng)總線的多變量特性為儀表及其他自動(dòng)化設(shè)備的革新提供了更廣闊的天地?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自診斷功能使故障可以及時(shí)地被報(bào)告，使檢修人員在事故發(fā)生之前可及時(shí)確定潛在事故地點(diǎn)并進(jìn)行維修。硬件（如、執(zhí)行器和記憶單元）故障、軟件方面（如組態(tài)和校準(zhǔn)）的問(wèn)題都能夠被及時(shí)報(bào)告。操作人員無(wú)需把變送器送去檢測(cè)就可獲得所需信息，從而大大節(jié)省了時(shí)間和成本。
由于現(xiàn)場(chǎng)儀表是并行連接，端子接頭核對(duì)的工作量大大減少了，所以接線簡(jiǎn)單。一條電纜通?？蛇B接20個(gè)設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備能夠模擬輸入值、輸出值或狀態(tài)。這使得操作員在控制室內(nèi)便能夠測(cè)試系統(tǒng)對(duì)故障及過(guò)程狀況的反應(yīng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線可以存儲(chǔ)有用的信息以便于維修，信息不會(huì)丟失。大量的有用信息也被存儲(chǔ)于自動(dòng)化設(shè)備中。這些既可以從手持終端獲取，又可從操作站獲取。
在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)急速發(fā)展的今天，特別是考慮到現(xiàn)場(chǎng)總線已經(jīng)普遍地滲透到自動(dòng)控制的各個(gè)領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線必將成為電工自動(dòng)控制領(lǐng)域主要的發(fā)展方向之一。
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