FCS系統的概述
日期：2017-12-08 來源：儀表網站 操作：返回列表
FCS
（1）基本任務是：本質（本征）安全、危險區域、易變過程、難于對付的非常環境。
（2）全數字化、智能、多功能取代模拟式單功能儀器、儀表、控制裝置。
（3）用兩根線聯接分(fēn)散的現場儀表、控制裝置、PID與控制中(zhōng)心，取代每台儀器兩根線。
（4）在總線上PID與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。
（5）多變量、多節點、串行、數字通信系統取代單變量、單點、并行、模拟系統。
（6）是互聯的、雙向的、開(kāi)放(fàng)的取代單向的、封閉的。
（7）用分(fēn)散的虛拟控制站取代集中(zhōng)的控制站。
（8）由現場電(diàn)腦操縱，還可挂到上位機，接同一(yī)總線的上一(yī)級計算機。
（9）局域網，再可與internet相通。
（10）改變傳統的信号标準、通信标準和系統标準入企業管理網。
（11）制造商(shāng)：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、歐 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
（12）3類FCS的典型
1）連續的工(gōng)藝過程自動控制如石油化工(gōng)，其中(zhōng)“本安防爆”技術是絕對重要的，典型産品是FF、World
FIP、Profibus—PA；
2）分(fēn)立的工(gōng)藝動作自動控制如汽車(chē)制造機器人、汽車(chē)，典型産品是Profibus—DP、CANbus；
3）多點控制如樓宇自動化，典型産品是LON Work、Profibus—FMS。
從上述基本要點的描述中(zhōng)，我(wǒ)們是否注意到一(yī)點，用于過程控制的三大(dà)系統，沒有一(yī)個是針對電(diàn)站而開(kāi)發的，或者說，在他們開(kāi)發的初期，都并非以電(diàn)站做系統的首選控制對象。而在這些系統的使用說明中(zhōng)也絕不把電(diàn)站做爲首選适用範圍，有的在适用範圍中(zhōng)根本就不提電(diàn)站。現在奇怪的是，這三大(dà)控制系統，尤其是DCS、PLC，都在電(diàn)站得到了廣泛應用，而且效果也非常好。
我(wǒ)們已經知(zhī)道，FCS是由DCS與PLC發展而來，FCS不僅具備DCS與PLC的特點，而且跨出了革命性的一(yī)步。而目前，新型的DCS與新型的PLC，都有向對方靠攏的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控制功能；而新型的PLC，在處理閉環控制方面也不差，并且兩者都能組成大(dà)型網絡，DCS與PLC的适用範圍，已有很大(dà)的交叉。下(xià)一(yī)節就僅以DCS與FCS進行比較。在前面的章節中(zhōng)，實際上已涉及到DCS與FCS的差異，下(xià)面将就體(tǐ)系結構、投資(zī)、設計、使用等方面進行叙述。
·FCS
FCS的關鍵要點有三點
（1）FCS系統的核心是總線協議，即總線标準
前面的章節已經叙述，一(yī)種類型的總線，隻要其總線協議一(yī)經确定，相關的關鍵技術與有關的設備也就被确定。就其總線協議的基本原理而言，各類總線都是一(yī)樣的，都以解決雙向串行數字化通訊傳輸爲基本依據。但由于各種原因，各類總線的總線協議存在很大(dà)的差異。
爲了使現場總線滿足可互操作性要求，使其成爲真正的開(kāi)放(fàng)系統，在IEC标準，現場總線通訊協議模型的用戶層中(zhōng)，就明确規定用戶層具有裝置描述功能。爲了實現互操作，每個現場總線裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認爲是裝置的一(yī)個驅動器，它包括所有必要的參數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，所以可以使現場裝置實現真正的互操作性。
實際情況是否如上述一(yī)緻，回答是否定的。目前通過的現場總線标準含8種類型，而原IEO标準隻是8種類型之一(yī)，與其它7種類型總線的地位是平等的。其它7種總線，不論其市場占有率有多少，每個總線協議都有一(yī)套軟件、硬件的支撐。它們能夠形成系統，形成産品，而原IEC現場總線标準，是一(yī)個既無軟件支撐也無硬件支撐的空架子。所以，要實現某些總線的相互兼容和互操作，就目前狀态而言，幾乎是不可能的。
通過上述，我(wǒ)們是否可以得出這樣一(yī)種映象：開(kāi)放(fàng)的現場總線控制系統的互操作性，就一(yī)個特定類型的現場總線而言，隻要遵循該類型現場總線的總線協議，對其産品是開(kāi)放(fàng)的，并具有互操作性。換句話(huà)說，不論什麽廠家的産品，也不一(yī)家是該現場總線公司的産品，隻要遵循該總線的總線協議，産品之間是開(kāi)放(fàng)的，并具有互操作性，就可以組成總線網絡。
（2）FCS系統的基礎是數字智能現場裝置
數字智能現場裝置是FCS系統的硬件支撐，是基礎，道理很簡單，FCS系統執行的是自動控制裝置與現場裝置之間的雙向數字通信現場總線信号制。如果現場裝置不遵循統一(yī)的總線協議，即相關的通訊規約，不具備數字通信功能，那麽所謂雙向數字通信隻是一(yī)句空話(huà)，也不能稱之爲現場總線控制系統。再一(yī)點，現場總線的一(yī)大(dà)特點就是要增加現場一(yī)級控制功能。如果現場裝置不是多功能智能化的産品，那麽現場總線控制系統的特點也就不存在了，所謂簡化系統、方便設計、利于維護等優越性也是虛的。
（3） FCS系統的本質是信息處理現場化
對于一(yī)個控制系統，無論是采用DCS還是采用現場總線，系統需要處理的信息量至少是一(yī)樣多的。實際上，采用現場總線後，可以從現場得到更多的信息。現場總線系統的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大(dà)大(dà)減少了。這就要求一(yī)方面要大(dà)大(dà)提高線纜傳輸信息的能力，另一(yī)方面要讓大(dà)量信息在現場就地完成處理，減少現場與控制機房之間的信息往返。可以說現場總線的本質就是信息處理的現場化。
減少信息往返是網絡設計和系統組态的一(yī)條重要原則。減少信息往返常常可帶來改善系統響應時間的好處。因此，網絡設計時應優先将相互間信息交換量大(dà)的節點，放(fàng)在同一(yī)條支路裏。
減少信息往返與減少系統的線纜有時會相互矛盾。這時仍應以節省投資(zī)爲原則來做選擇。如果所選擇系統的響應時間允許的話(huà)，應選節省線纜的方案。如所選系統的響應時間比較緊張，稍微減少一(yī)點信息的傳輸就夠用了，那就應選減少信息傳輸的方案。
現在一(yī)些帶現場總線的現場儀表本身裝了許多功能塊，雖然不同産品同種功能塊在性能上會稍有差别，但一(yī)個網絡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(yī)個現場儀表上的功能塊，是系統組态要解決的問題。
考慮這個問題的原則是：盡量減少總線上的信息往返。一(yī)般可以選擇與該功能有關的信息輸出最多的那台儀表上的功能塊。
（1）基本任務是：本質（本征）安全、危險區域、易變過程、難于對付的非常環境。
（2）全數字化、智能、多功能取代模拟式單功能儀器、儀表、控制裝置。
（3）用兩根線聯接分(fēn)散的現場儀表、控制裝置、PID與控制中(zhōng)心，取代每台儀器兩根線。
（4）在總線上PID與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。
（5）多變量、多節點、串行、數字通信系統取代單變量、單點、并行、模拟系統。
（6）是互聯的、雙向的、開(kāi)放(fàng)的取代單向的、封閉的。
（7）用分(fēn)散的虛拟控制站取代集中(zhōng)的控制站。
（8）由現場電(diàn)腦操縱，還可挂到上位機，接同一(yī)總線的上一(yī)級計算機。
（9）局域網，再可與internet相通。
（10）改變傳統的信号标準、通信标準和系統标準入企業管理網。
（11）制造商(shāng)：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、歐 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
（12）3類FCS的典型
1）連續的工(gōng)藝過程自動控制如石油化工(gōng)，其中(zhōng)“本安防爆”技術是絕對重要的，典型産品是FF、World
FIP、Profibus—PA；
2）分(fēn)立的工(gōng)藝動作自動控制如汽車(chē)制造機器人、汽車(chē)，典型産品是Profibus—DP、CANbus；
3）多點控制如樓宇自動化，典型産品是LON Work、Profibus—FMS。
從上述基本要點的描述中(zhōng)，我(wǒ)們是否注意到一(yī)點，用于過程控制的三大(dà)系統，沒有一(yī)個是針對電(diàn)站而開(kāi)發的，或者說，在他們開(kāi)發的初期，都并非以電(diàn)站做系統的首選控制對象。而在這些系統的使用說明中(zhōng)也絕不把電(diàn)站做爲首選适用範圍，有的在适用範圍中(zhōng)根本就不提電(diàn)站。現在奇怪的是，這三大(dà)控制系統，尤其是DCS、PLC，都在電(diàn)站得到了廣泛應用，而且效果也非常好。
我(wǒ)們已經知(zhī)道，FCS是由DCS與PLC發展而來，FCS不僅具備DCS與PLC的特點，而且跨出了革命性的一(yī)步。而目前，新型的DCS與新型的PLC，都有向對方靠攏的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控制功能；而新型的PLC，在處理閉環控制方面也不差，并且兩者都能組成大(dà)型網絡，DCS與PLC的适用範圍，已有很大(dà)的交叉。下(xià)一(yī)節就僅以DCS與FCS進行比較。在前面的章節中(zhōng)，實際上已涉及到DCS與FCS的差異，下(xià)面将就體(tǐ)系結構、投資(zī)、設計、使用等方面進行叙述。
·FCS
FCS的關鍵要點有三點
（1）FCS系統的核心是總線協議，即總線标準
前面的章節已經叙述，一(yī)種類型的總線，隻要其總線協議一(yī)經确定，相關的關鍵技術與有關的設備也就被确定。就其總線協議的基本原理而言，各類總線都是一(yī)樣的，都以解決雙向串行數字化通訊傳輸爲基本依據。但由于各種原因，各類總線的總線協議存在很大(dà)的差異。
爲了使現場總線滿足可互操作性要求，使其成爲真正的開(kāi)放(fàng)系統，在IEC标準，現場總線通訊協議模型的用戶層中(zhōng)，就明确規定用戶層具有裝置描述功能。爲了實現互操作，每個現場總線裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認爲是裝置的一(yī)個驅動器，它包括所有必要的參數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，所以可以使現場裝置實現真正的互操作性。
實際情況是否如上述一(yī)緻，回答是否定的。目前通過的現場總線标準含8種類型，而原IEO标準隻是8種類型之一(yī)，與其它7種類型總線的地位是平等的。其它7種總線，不論其市場占有率有多少，每個總線協議都有一(yī)套軟件、硬件的支撐。它們能夠形成系統，形成産品，而原IEC現場總線标準，是一(yī)個既無軟件支撐也無硬件支撐的空架子。所以，要實現某些總線的相互兼容和互操作，就目前狀态而言，幾乎是不可能的。
通過上述，我(wǒ)們是否可以得出這樣一(yī)種映象：開(kāi)放(fàng)的現場總線控制系統的互操作性，就一(yī)個特定類型的現場總線而言，隻要遵循該類型現場總線的總線協議，對其産品是開(kāi)放(fàng)的，并具有互操作性。換句話(huà)說，不論什麽廠家的産品，也不一(yī)家是該現場總線公司的産品，隻要遵循該總線的總線協議，産品之間是開(kāi)放(fàng)的，并具有互操作性，就可以組成總線網絡。
（2）FCS系統的基礎是數字智能現場裝置
數字智能現場裝置是FCS系統的硬件支撐，是基礎，道理很簡單，FCS系統執行的是自動控制裝置與現場裝置之間的雙向數字通信現場總線信号制。如果現場裝置不遵循統一(yī)的總線協議，即相關的通訊規約，不具備數字通信功能，那麽所謂雙向數字通信隻是一(yī)句空話(huà)，也不能稱之爲現場總線控制系統。再一(yī)點，現場總線的一(yī)大(dà)特點就是要增加現場一(yī)級控制功能。如果現場裝置不是多功能智能化的産品，那麽現場總線控制系統的特點也就不存在了，所謂簡化系統、方便設計、利于維護等優越性也是虛的。
（3） FCS系統的本質是信息處理現場化
對于一(yī)個控制系統，無論是采用DCS還是采用現場總線，系統需要處理的信息量至少是一(yī)樣多的。實際上，采用現場總線後，可以從現場得到更多的信息。現場總線系統的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大(dà)大(dà)減少了。這就要求一(yī)方面要大(dà)大(dà)提高線纜傳輸信息的能力，另一(yī)方面要讓大(dà)量信息在現場就地完成處理，減少現場與控制機房之間的信息往返。可以說現場總線的本質就是信息處理的現場化。
減少信息往返是網絡設計和系統組态的一(yī)條重要原則。減少信息往返常常可帶來改善系統響應時間的好處。因此，網絡設計時應優先将相互間信息交換量大(dà)的節點，放(fàng)在同一(yī)條支路裏。
減少信息往返與減少系統的線纜有時會相互矛盾。這時仍應以節省投資(zī)爲原則來做選擇。如果所選擇系統的響應時間允許的話(huà)，應選節省線纜的方案。如所選系統的響應時間比較緊張，稍微減少一(yī)點信息的傳輸就夠用了，那就應選減少信息傳輸的方案。
現在一(yī)些帶現場總線的現場儀表本身裝了許多功能塊，雖然不同産品同種功能塊在性能上會稍有差别，但一(yī)個網絡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(yī)個現場儀表上的功能塊，是系統組态要解決的問題。
考慮這個問題的原則是：盡量減少總線上的信息往返。一(yī)般可以選擇與該功能有關的信息輸出最多的那台儀表上的功能塊。
