解析現(xiàn)場(chǎng)總線、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng),及技術(shù)特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS:Fieldbus Control System)是繼集散控制系統(tǒng)(DCS)后的新一代控制系統(tǒng)，它是電子、儀器儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展成果。現(xiàn)場(chǎng)總線使得現(xiàn)場(chǎng)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制室設(shè)備之間構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互連系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、雙向、多參數(shù)的數(shù)字通信，為控制系統(tǒng)的全分布和全數(shù)字化運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。它在制造業(yè)、過程工業(yè)、交通等方面的自動(dòng)過系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使它們各自都具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信的能力，采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線等作為總線，把多個(gè)測(cè)量控制儀表連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并公開規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場(chǎng)儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，它把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。它給自動(dòng)化領(lǐng)域帶來(lái)的變化，正如眾多分散的計(jì)算機(jī)被網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使計(jì)算機(jī)的功能、作用發(fā)生的變化?，F(xiàn)場(chǎng)總線則使自控系統(tǒng)與設(shè)備具有通信能力，把它們連結(jié)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，加入到信息網(wǎng)絡(luò)的行列。因此把現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)說成是一個(gè)控制技術(shù)新時(shí)代的開端并不過分。

現(xiàn)場(chǎng)總線是20世紀(jì)80年代中期在國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的。隨著微處理器與計(jì)算機(jī)功能的不斷增強(qiáng)和價(jià)格的急劇下降，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，而處于生產(chǎn)過程底層的測(cè)控自動(dòng)化系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使每個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)成為“信息孤島”。要實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息集成，要實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，就必須設(shè)計(jì)出一種能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境運(yùn)行、性能可靠、造價(jià)低廉的通信系統(tǒng)，形成工場(chǎng)底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與外界的信息交換?，F(xiàn)場(chǎng)總線就是在這種實(shí)際需求的驅(qū)動(dòng)下應(yīng)運(yùn)而生的。它作為過程自動(dòng)化、制自動(dòng)化、樓宇、交通等領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備之間的互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備之間及其與高層控制管理層網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，為徹底打破自動(dòng)化系統(tǒng)的信息孤島創(chuàng)造了條件。

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開放的通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。這是一項(xiàng)以智能傳感器、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)。

由于現(xiàn)場(chǎng)總線適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的方向，它一經(jīng)產(chǎn)生便成為全球工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的熱點(diǎn)，受到全世界的普遍關(guān)注。現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，導(dǎo)致了目前生產(chǎn)的自動(dòng)化儀表、集散控制系統(tǒng)(DCS)、可編程控制器(PLC)在產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)方面有較大變革，自動(dòng)化設(shè)備的制造廠家被迫面臨產(chǎn)品更新?lián)Q代的又一次挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的模擬儀表將被具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信功能的智能化數(shù)字儀表所取代。出現(xiàn)了一批集檢測(cè)、運(yùn)算、控制功能于一體的變送控制器;出現(xiàn)了可集檢測(cè)溫度、壓力、流量于一身的多變量變送器;出現(xiàn)了帶控制模塊和具有故障信息的執(zhí)行器，并由此大大改變了現(xiàn)有的設(shè)備維護(hù)管理方法。