何為現(xiàn)場總線控制

現(xiàn)場總線技術(shù)的專家Dick Caro 聲稱，現(xiàn)場總線控制這個觀念的時代已經(jīng)到來，在其應(yīng)用的現(xiàn)實事例面前，其應(yīng)該成為所有新型過程控制系統(tǒng)設(shè)計師的目標。

當國際標準協(xié)會標準與實施第50工作組（ISA SP50 ）委員會正計劃設(shè)立最終成為了基金會現(xiàn)場總線（Foundation Fieldbus，簡稱FF）科技基礎(chǔ)的標準的時候，委員會中的許多用戶強烈支持在使用工具方面實行閉環(huán)調(diào)整控制。整個ANSI/ISA 50.02 標準都是建立在支持現(xiàn)場設(shè)備方面的控制這一需求基礎(chǔ)上的，這種控制可能與分布式控制系統(tǒng)（DCS）控制同時存在，也或者就代替了DCS控制。今天，我們將這項技術(shù)稱之為現(xiàn)場總線控制。

這些年來，基金會現(xiàn)場總線FF和Profibus-PA的推行安裝是為了減少安裝費用，因為現(xiàn)場儀表可以共享向控制站實施回饋的線路。其它節(jié)省的安裝費用來自“呼叫”現(xiàn)場接線人力開支的降低，因為現(xiàn)場儀表的讀取是根據(jù)標記名，而不是輸入/輸出多用轉(zhuǎn)接器的線路終端。不論4-20 mA的電流模擬信號裝置還是HART 儀表，都是通過輸入/輸出電纜終端槽盒讀取的。由于電纜終端數(shù)據(jù)不再至關(guān)重要，工程方面的文件也就可以減少到簡單的方塊制圖了。

既然成千上萬的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)安裝，我們就可以得出充分的結(jié)論：這些預(yù)期的節(jié)省中我們才只實現(xiàn)了一小部分。為什么終端用戶在1985年到1990年期間要對采用了現(xiàn)場總線技術(shù)的ANSI/ISA 50.02 提出要求呢？對于他們的期望，今天建立在現(xiàn)場總線技術(shù)基礎(chǔ)上的控制系統(tǒng)能否滿足呢？答案是：只滿足了一部分。

在國際標準協(xié)會標準與實施第50工作組（ISA SP50 ）委員會工作的終端用戶推斷說，現(xiàn)場總線將極大的減少甚至消除用來確保穩(wěn)定DCS組態(tài)實現(xiàn)的昂貴而冗余的多功能控制器。現(xiàn)場總線重建了“單系統(tǒng)完整性”，而這正是過去能夠?qū)嵭蟹侨哂嗄M信號控制的評判標準?？煽啃訢CS模擬使得冗余控制器成為必需，因為其要負責許多控制系統(tǒng)。我們當時的分析是這樣的，今天這個分析依舊適用，那就是：現(xiàn)場總線可以應(yīng)用于所有的最終控制系統(tǒng)，所有的次二、三級級聯(lián)，以及大多數(shù)的簡單前饋控制系統(tǒng)。而DCS多功能控制器負責全部的監(jiān)控、預(yù)控和模態(tài)基準控制系統(tǒng)。

事實上，DCS供應(yīng)商也意識到如果用戶減少使用多功能控制器，他們大部分的生意可能就要泡湯，于是成功的推出了兩種可選策略。分布式控制系統(tǒng)（DCS）或者工序自動化控制器 (PAC), 盡管剛剛開始被大家知道，正在不斷推廣延伸到實施系統(tǒng)啟動階段所有的反饋、前饋、預(yù)控、監(jiān)控和模態(tài)基準控制。然后，在成功啟動和調(diào)諧后，用戶逐漸將每個控制環(huán)轉(zhuǎn)接到現(xiàn)場儀表。這種策略要求DCS控制器有足夠的能力支撐整個系統(tǒng)，有效避免了用戶不使用控制器。

DCS供應(yīng)商的第二種策略是推動DCS/PAC獨具的運算控制設(shè)備的優(yōu)勢。用戶通常沒有足夠的經(jīng)驗，他們無法對這兩種選擇做出評價，無法決定何時何種選擇合適，在這兩種情況下都可以使用基金會現(xiàn)場總線FF工具中可行的控制功能塊。以前，控制方案是鎖入供應(yīng)商DCS/PAC中“增強的”運算法則中的，這樣的控制系統(tǒng)已經(jīng)不再適用于現(xiàn)場總線控制了。

ISA SP50 委員會的終端用戶也渴望現(xiàn)場總線控制技術(shù)，這樣他們就可以自由地將大部分的控制方案建構(gòu)成不依賴DCS的控制方案。借此，他們要重塑在控制系統(tǒng)市場的競爭力，以此來降低價格。這是當時的狀況，今天亦如此，在某一DCS基礎(chǔ)上發(fā)展的控制方案不能完全適用于建立在其它DCS基礎(chǔ)上的控制方案. 現(xiàn)場總線控制技術(shù)的控制方案不依賴DCS, 但是能同與基金會現(xiàn)場總線FF儀器相兼容的DCS共同實施控制。

據(jù)估計，在全部的控制環(huán)中，大約80% 可以在無DCS支持的情況下，用基金會現(xiàn)場總線FF功能塊執(zhí)行?？刂骗h(huán)各類型中，那些包括流動、壓力和水平等周期時間快的控制環(huán)采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，因為這些對于DCS來說負荷太重。如果快速系統(tǒng)從DCS中脫離，就只剩余監(jiān)控、預(yù)控和模態(tài)基準控制，這時使用普通的PC-based 服務(wù)器技術(shù)就成為可能。即使再冗余的服務(wù)器技術(shù)也要比多功能處理控制器價格便宜許多。

現(xiàn)場總線控制技術(shù)只有使用基金會現(xiàn)場總線FF的儀器才可行。它具有真正的節(jié)省開支的潛力，這顯而易見使其成為一種優(yōu)勢，但是出于許多原因，對其開發(fā)還很淺。

現(xiàn)場總線控制的時代已經(jīng)來臨。這項技術(shù)具有廣泛的適用性，性能也得到了證明，得到了許多主要的DCS/PAC 和儀器供應(yīng)商的支持。如果這篇文章中提供的信息對您來說是新鮮的，那么我就達到了我的目標。現(xiàn)場總線控制是終端用戶群推崇的少數(shù)幾個想法之一，并且已經(jīng)衍生了許多大范圍推廣的產(chǎn)品。有了這些事實的呈現(xiàn)，現(xiàn)場總線控制應(yīng)該成為所有新型過程控制系統(tǒng)設(shè)計師的目標。