淺談現場總線控制系統

孟琦昊

摘要：二十世紀九十年代，實用性較高的總線控制系統，迅速發展起來，其是全球范圍一種較為新型的控制類型系統。該系統屬于當前自動化技術的一項核心內容，并廣泛的受到全球制作自動化設備的用戶以及制造商的廣泛關注。該系統的產生，在一定程度上促進了自動化領域的進步與發展，其深度與廣度也是一個新的超越，進而為自動化領域開創新的契機。針對于相關行業來說PLC推動了FCS的發展。而針對另外一些行業來說，是由DCS推動了FCS的發展。因此，FCS和DCS以及PLC有著緊密的聯系，他們相互之間又存在著一定的差異，相互影響、相互制約、相互發展。

關鍵詞：現場總線;控制系統;FCS;數字智能

在一般情況下，現場總線是用作連接最終控制設備和上層設備的串通性。其是在科學技術與實踐的過程不斷發展出來的，它的產生也是工業技術領域的一項重要標志，它的產生會對這個領域的可持續發展產生重要影響。采用現場總線來代替當前現場高容量的總線網絡，在一定程度上有效的較少了連接現場信號的工作量與投入費用，同時也在一定程度上提升了傳輸信號的效率。在一般情況下該控制系統主要是將總線技術作為主要的核心技術，主要是智能化的傳感器、I/O、儀表作為核心內容。并在開展相關工作時合理的采用計算機系統，并將其用作維護、監控指揮中心的相關動態。

一、FCS控制系統的基本特點

（1）基礎工作，其可以應用到危險、安全、容易發生突變情況、難以應對的復雜環境中。

（2）其自身具備智能化、全數字性、以及多功能性的功能，并能夠有效的取代單功能的儀表、儀器，以及相關的控制類型的裝置。

（3）使用兩根線將分散的控制性裝置、現場的儀表設備、以及PID和控制中心連接在一起，將其用作取到各個儀器的連接線。

（4）針對PID和儀表設施、儀器設置，以及相關的控制裝置都是平等的關系。

（5）多個變量、多個節點、串行系統代替了單個變量、單個節點、并行的系統。

（6）具備雙向性取代類單向性、雙向向取代了封閉性。。

（7）采用分布式的虛擬性的控制站代替了集中性質的控制站。

二、FCS的關鍵要點

（1）在FCS系統中核心內容是總線類型的協議，其主要指的是總線的標準。只要將其中的一個總線協議確定后，也就說明了其他一些相關的設備以及關鍵性的技術被確定了。根據總線協議的原理能夠看出，實際上，各個類型的總線都是一致的，其都是以雙向通訊的傳輸方式為主要依據。但是由于受到各種因素的影響，導致各種類型的總線協議出現很大的偏差。

針對開放類型的總線系統來說，其具有一定的互操作性，針對特殊類型的現場總線來說，應遵循現場總線的協議，對他的產生屬于是開放性的，并應確保其具備一定的互操作性。從另一個角度來說，不管是哪個廠家出廠的產品，其所生產的總線，只要能夠遵循總線的協議即可。各個產品相互間具備一定的開放性，并還具備一定的互操作性，進而才能確保組成完整的總線網絡。

（2）FCS系統屬于智能化現場裝置的核心內容，該裝置屬于FCS系統的基礎，也是硬件支撐點。也就是說FCS系統可以控制現場裝置與自動化的控制裝置相互間的總線信號。在開展相關工作的過程中，如果現場裝置與總線協議存在差異，那么難以滿足雙向通信的要求，并且也不能將其稱為總線的控制系統。此外，現場總線的一個特點是應增加現場的控制功能，在開展相關工作時如果現場的裝置不屬于智能化產品，那么其也就沒有現場總線的控制功能，因此，其也就不存在其他功能。

（3）FCS的自身的基本性能，屬于對現場信息進行處理，針對一個控制性的系統來說，不管是采用現場的總線，還是采用DCS，系統所處理的信息量的數量都是一致的。實際上使用現場總線之后，可以在現場取得較多的信息。針對現場總線系統信息量出現增加的現象，并減少了傳輸信息的線纜，針對這種現象就應該提升線纜對信息傳輸的能力。此外，還應就地處理大量的現象信息，并減少控制機房與現場的信息往返量，從另一個角度來看，現場總線的實際是具備對現場信息處理的功能。

三、DCS、FCS具體比較

（1）DCS屬于一個較大的系統，它的控制功能較為強大，在整個系統中起著重要的作用。在整個系統中數據公路也屬于是一個關鍵點額系統。，由于系統啟動后在進行擴容的難度較大，因此，應確保一次安裝到位。此外，由于FCS的下放功能較為徹底，并在現場處理相關信息，現場并廣泛的使用了數字化現場裝置，促使功能器的智能器的功能逐漸減弱。所以，FCS系統的投入較低，在使用的過程中可以一同使用、一同擴容、一同投運。

（2）DCS系統屬于一種封閉性的系統，由于各個廠家所生產的產品兼容性較差。但是FCS系統屬于開放性的系統，用戶可以選擇不同的品牌、廠家的設備接入到現場的總線上，進而滿足系統集成的目的。

（3）在DCS系統中的所有信息都輸由模擬信號與二進制構成的，應由D/A與A/D與進行轉換。但是FCS的系統全部都屬于數字化類型，因此，就將DCS系統中的轉化的流程省去，該系統的集成化性能較強，其可以促使精度能夠從±0.5%提升到±0.1%。

（4）應用FCS系統能夠將PID的控制功能裝入到執行器與變送器當中，大大的節約了控制周期。使用DCS可以達到每秒2到5次。而采用FCS可由達到每秒10到20次，進而可以有效的完善調節的性能。

（5）適應DCS可以監視與控制工藝得到整個過程，并還具備自我診斷、組態、維護的功能。但是由于自身還存在著一定的缺點，它的I/O信號主要采用了以往的信號。所以，難以滿足在DCS的工程師站上對遠方進行組態、維護、以及診斷。但是如果采用FCS系統，主要采用了全數字化的技術，以及數字化現場智能裝置，用此來發送多變量的信息，其所發送的多變量信息不僅如此還能傳送多變量的信息，并且其自身還具備對信息差檢測的功能。該系統屬于雙向信號的現場總制。所以，采用該系統可以對現場的執行機構、變送器等現場裝置進行遠方的維護、診斷，以及維護等。由此能夠看出，FCS系統與DSC系統相比，FCS的優越性高過DCS的優越性。

（6） 由于采用FCS系統，可以現場化對信息進行處理，和DCS系統進行對比采用該系統可以節約安裝與I/O有關系統的占地面積。

（7）和上訴研究的原理一樣，采用FCS系統，可以有效的減少電纜的敷設所使用的橋架，同時也節約了安全、維護以及設計的費用。此外，還有的專家認為采用FCS系統可省去66%的投入。根據（6）與（7）應補充的是，使用FCS系統，可以節約投入是必然的，大多數專家認為采用該系統可以節省60%–66%之間，但是這些都是在一些文章中提現的，但是這些得出的數字都是編者相互之間轉轉載的內容。當前還未能找到這些數據原始的出處，所以應從實踐的角度出發，了解才能知道這些數據是否真實可靠。

四、結束語

在現場總線的控制系統中FCS系統的產生，雖然其具備較多的優勢，但是DCS系統并不能被完全取代，僅是將處在控制中的DCS系統轉移到了另一個點處。未來火電廠控制系統中FCS系統，將取代了DCS系統的中心位置，屬于一種全新的控制系統，進而為現場總控制系統創造更多的價值。

參考文獻

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