現(xiàn)場(chǎng)總線和DCS、FCS的三者之間的聯(lián)系

FCS就是現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，這兩者是一回事。

FCS是由PLC發(fā)展而來的；而在另一些行業(yè)，FCS又是由DCS發(fā)展而來的，所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，又存在著本質(zhì)的差異。

FCS是由DCS與PLC發(fā)展而來，F(xiàn)CS不僅具備DCS與PLC的特點(diǎn)，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS與新型的PLC，都有向?qū)Ψ娇繑n的趨勢(shì)。新型的DCS已有很強(qiáng)的順序控制功能；而新型的PLC，在處理閉環(huán)控制方面也不差，并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡(luò)，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉。

DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò)，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是：一對(duì)絞線、同軸電纜或光纖電纜。

通過數(shù)據(jù)公路的設(shè)計(jì)參數(shù)，基本上可以了解一個(gè)特定DCS系統(tǒng)的相對(duì)優(yōu)點(diǎn)與弱點(diǎn)。

（1）系統(tǒng)能處理多少I/O信息。
（2）系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的控制回路的信息。
（3）能適應(yīng)多少用戶和裝置（CRT、控制站等）。
（4）傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的。
（5）數(shù)據(jù)公路的最大允許長(zhǎng)度是多少。
（6）數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。
（7）數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它制造廠生產(chǎn)的硬件（可編程序控制器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)記錄裝置等）。

為保證通信的完整，大部分DCS廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。

為了保證系統(tǒng)的安全性，使用了復(fù)雜的通信規(guī)約和檢錯(cuò)技術(shù)。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則，用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收，并且被理解得和發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣。
目前在DCS系統(tǒng)中一般使用兩類通信手段，即同步的和異步的，同步通信依靠一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收，異步網(wǎng)絡(luò)采用沒有時(shí)鐘的報(bào)告系統(tǒng)。

·FCS

FCS的關(guān)鍵要點(diǎn)有三點(diǎn)

（1）FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，即總線標(biāo)準(zhǔn)

前面的章節(jié)已經(jīng)敘述，一種類型的總線，只要其總線協(xié)議一經(jīng)確定，相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與有關(guān)的設(shè)備也就被確定。就其總線協(xié)議的基本原理而言，各類總線都是一樣的，都以解決雙向串行數(shù)字化通訊傳輸為基本依據(jù)。但由于各種原因，各類總線的總線協(xié)議存在很大的差異。

為了使現(xiàn)場(chǎng)總線滿足可互操作性要求，使其成為真正的開放系統(tǒng)，在IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議模型的用戶層中，就明確規(guī)定用戶層具有裝置描述功能。為了實(shí)現(xiàn)互操作，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認(rèn)為是裝置的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，它包括所有必要的參數(shù)描述和主站所需的操作步驟。由于DD包括描述裝置通信所需的所有信息，并且與主站無關(guān)，所以可以使現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)現(xiàn)真正的互操作性。

實(shí)際情況是否如上述一致，回答是否定的。目前通過的現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)含8種類型，而原IEO國際標(biāo)準(zhǔn)只是8種類型之一，與其它7種類型總線的地位是平等的。其它7種總線，不論其市場(chǎng)占有率有多少，每個(gè)總線協(xié)議都有一套軟件、硬件的支撐。它們能夠形成系統(tǒng)，形成產(chǎn)品，而原IEC現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)既無軟件支撐也無硬件支撐的空架子。所以，要實(shí)現(xiàn)這些總線的相互兼容和互操作，就目前狀態(tài)而言，幾乎是不可能的。

通過上述，我們是否可以得出這樣一種映象：開放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的互操作性，就一個(gè)特定類型的現(xiàn)場(chǎng)總線而言，只要遵循該類型現(xiàn)場(chǎng)總線的總線協(xié)議，對(duì)其產(chǎn)品是開放的，并具有互操作性。換句話說，不論什么廠家的產(chǎn)品，也不一家是該現(xiàn)場(chǎng)總線公司的產(chǎn)品，只要遵循該總線的總線協(xié)議，產(chǎn)品之間是開放的，并具有互操作性，就可以組成總線網(wǎng)絡(luò)。

（2）FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置

數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐，是基礎(chǔ)，道理很簡(jiǎn)單，F(xiàn)CS系統(tǒng)執(zhí)行的是自動(dòng)控制裝置與現(xiàn)場(chǎng)裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議，即相關(guān)的通訊規(guī)約，不具備數(shù)字通信功能，那么所謂雙向數(shù)字通信只是一句空話，也不能稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。再一點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線的一大特點(diǎn)就是要增加現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)控制功能。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不是多功能智能化的產(chǎn)品，那么現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)也就不存在了，所謂簡(jiǎn)化系統(tǒng)、方便設(shè)計(jì)、利于維護(hù)等優(yōu)越性也是虛的。

（3） FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化

對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，無論是采用DCS還是采用現(xiàn)場(chǎng)總線，系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的。實(shí)際上，采用現(xiàn)場(chǎng)總線后，可以從現(xiàn)場(chǎng)得到更多的信息。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力，另一方面要讓大量信息在現(xiàn)場(chǎng)就地完成處理，減少現(xiàn)場(chǎng)與控制機(jī)房之間的信息往返?？梢哉f現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化。

減少信息往返是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則。減少信息往返常常可帶來改善系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的好處。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先將相互間信息交換量大的節(jié)點(diǎn)，放在同一條支路里。

減少信息往返與減少系統(tǒng)的線纜有時(shí)會(huì)相互矛盾。這時(shí)仍應(yīng)以節(jié)省投資為原則來做選擇。如果所選擇系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間允許的話，應(yīng)選節(jié)省線纜的方案。如所選系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比較緊張，稍微減少一點(diǎn)信息的傳輸就夠用了，那就應(yīng)選減少信息傳輸?shù)姆桨浮?

現(xiàn)在一些帶現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)儀表本身裝了許多功能塊，雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會(huì)稍有差別，但一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表上的功能塊，是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問題。

考慮這個(gè)問題的原則是：盡量減少總線上的信息往返。一般可以選擇與該功能有關(guān)的信息輸出最多的那臺(tái)儀表上的功能塊。 (end)