現場(chǎng)總線和(hé)DCS、FCS的(de)三者之間的(de)聯系

FCS就是現場(chǎng)總線控制技術,這(zhè)兩者是一回事。

FCS是由PLC發展而來(lái)的(de);而在另一些行業,FCS又是由DCS發展而來(lái)的(de),所以FCS與PLCDCS之間有著(zhe)千絲萬縷的(de)聯系,又存在著(zhe)本質的(de)差異。

FCS是由DCS與PLC發展而來(lái),FCS不僅具備DCS與PLC的(de)特點,而且跨出了(le)革命性的(de)一步。而目前,新型的(de)DCS與新型的(de)PLC,都有向對(duì)方靠攏的(de)趨勢。新型的(de)DCS已有很強的(de)順序控制功能;而新型的(de)PLC,在處理(lǐ)閉環控制方面也(yě)不差,并且兩者都能組成大(dà)型網絡,DCS與PLC的(de)适用(yòng)範圍,已有很大(dà)的(de)交叉。

DCS系統的(de)關鍵是通(tōng)信。也(yě)可(kě)以說數據公路是分(fēn)散控制系統DCS的(de)脊柱。由于它的(de)任務是爲系統所有部件之間提供通(tōng)信網絡,因此,數據公路自身的(de)設計就決定了(le)總體的(de)靈活性和(hé)安全性。數據公路的(de)媒體可(kě)以是:一對(duì)絞線、同軸電纜或光(guāng)纖電纜。

通(tōng)過數據公路的(de)設計參數,基本上可(kě)以了(le)解一個(gè)特定DCS系統的(de)相對(duì)優點與弱點。

(1)系統能處理(lǐ)多(duō)少I/O信息。

(2)系統能處理(lǐ)多(duō)少與控制有關的(de)控制回路的(de)信息。

(3)能适應多(duō)少用(yòng)戶和(hé)裝置(CRT、控制站等)。

(4)傳輸數據的(de)完整性是怎樣徹底檢查的(de)。

(5)數據公路的(de)最大(dà)允許長(cháng)度是多(duō)少。

(6)數據公路能支持多(duō)少支路。

(7)數據公路是否能支持由其它制造廠生産的(de)硬件(可(kě)編程序控制器、計算(suàn)機、數據記錄裝置等)。

爲保證通(tōng)信的(de)完整,大(dà)部分(fēn)DCS廠家都能提供冗餘數據公路。

爲了(le)保證系統的(de)安全性,使用(yòng)了(le)複雜(zá)的(de)通(tōng)信規約和(hé)檢錯技術。所謂通(tōng)信規約就是一組規則,用(yòng)以保證所傳輸的(de)數據被接收,并且被理(lǐ)解得(de)和(hé)發送的(de)數據一樣。

目前在DCS系統中一般使用(yòng)兩類通(tōng)信手段,即同步的(de)和(hé)異步的(de),同步通(tōng)信依靠一個(gè)時(shí)鐘(zhōng)信号來(lái)調節數據的(de)傳輸和(hé)接收,異步網絡采用(yòng)沒有時(shí)鐘(zhōng)的(de)報告系統。

·FCS

FCS的(de)關鍵要點有三點

(1)FCS系統的(de)核心是總線協議(yì),即總線标準

前面的(de)章(zhāng)節已經叙述,一種類型的(de)總線,隻要其總線協議(yì)一經确定,相關的(de)關鍵技術與有關的(de)設備也(yě)就被确定。就其總線協議(yì)的(de)基本原理(lǐ)而言,各類總線都是一樣的(de),都以解決雙向串行數字化(huà)通(tōng)訊傳輸爲基本依據。但由于各種原因,各類總線的(de)總線協議(yì)存在很大(dà)的(de)差異。

爲了(le)使現場(chǎng)總線滿足可(kě)互操作性要求,使其成爲真正的(de)開放系統,在IEC國際标準,現場(chǎng)總線通(tōng)訊協議(yì)模型的(de)用(yòng)戶層中,就明(míng)确規定用(yòng)戶層具有裝置描述功能。爲了(le)實現互操作,每個(gè)現場(chǎng)總線裝置都用(yòng)裝置描述DD來(lái)描述。


DD能夠認爲是裝置的(de)一個(gè)驅動器,它包括所有必要的(de)參數描述和(hé)主站所需的(de)操作步驟。由于DD包括描述裝置通(tōng)信所需的(de)所有信息,并且與主站無關,所以可(kě)以使現場(chǎng)裝置實現真正的(de)互操作性。
實際情況是否如上述一緻,回答(dá)是否定的(de)。目前通(tōng)過的(de)現場(chǎng)總線國際标準含8種類型,而原IEO國際标準隻是8種類型之一,與其它7種類型總線的(de)地位是平等的(de)。其它7種總線,不論其市場(chǎng)占有率有多(duō)少,每個(gè)總線協議(yì)都有一套軟件、硬件的(de)支撐。它們能夠形成系統,形成産品,而原IEC現場(chǎng)總線國際标準,是一個(gè)既無軟件支撐也(yě)無硬件支撐的(de)空架子。所以,要實現這(zhè)些總線的(de)相互兼容和(hé)互操作,就目前狀态而言,幾乎是不可(kě)能的(de)。

通(tōng)過上述,我們是否可(kě)以得(de)出這(zhè)樣一種映象:開放的(de)現場(chǎng)總線控制系統的(de)互操作性,就一個(gè)特定類型的(de)現場(chǎng)總線而言,隻要遵循該類型現場(chǎng)總線的(de)總線協議(yì),對(duì)其産品是開放的(de),并具有互操作性。換句話(huà)說,不論什(shén)麽廠家的(de)産品,也(yě)不一家是該現場(chǎng)總線公司的(de)産品,隻要遵循該總線的(de)總線協議(yì),産品之間是開放的(de),并具有互操作性,就可(kě)以組成總線網絡。

(2)FCS系統的(de)基礎是數字智能現場(chǎng)裝置

數字智能現場(chǎng)裝置是FCS系統的(de)硬件支撐,是基礎,道理(lǐ)很簡單,FCS系統執行的(de)是自動控制裝置與現場(chǎng)裝置之間的(de)雙向數字通(tōng)信現場(chǎng)總線信号制。如果現場(chǎng)裝置不遵循統一的(de)總線協議(yì),即相關的(de)通(tōng)訊規約,不具備數字通(tōng)信功能,那麽所謂雙向數字通(tōng)信隻是一句空話(huà),也(yě)不能稱之爲現場(chǎng)總線控制系統。再一點,現場(chǎng)總線的(de)一大(dà)特點就是要增加現場(chǎng)一級控制功能。如果現場(chǎng)裝置不是多(duō)功能智能化(huà)的(de)産品,那麽現場(chǎng)總線控制系統的(de)特點也(yě)就不存在了(le),所謂簡化(huà)系統、方便設計、利于維護等優越性也(yě)是虛的(de)。

(3)FCS系統的(de)本質是信息處理(lǐ)現場(chǎng)化(huà)

對(duì)于一個(gè)控制系統,無論是采用(yòng)DCS還(hái)是采用(yòng)現場(chǎng)總線,系統需要處理(lǐ)的(de)信息量至少是一樣多(duō)的(de)。實際上,采用(yòng)現場(chǎng)總線後,可(kě)以從現場(chǎng)得(de)到更多(duō)的(de)信息。現場(chǎng)總線系統的(de)信息量沒有減少,甚至增加了(le),而傳輸信息的(de)線纜卻大(dà)大(dà)減少了(le)。這(zhè)就要求一方面要大(dà)大(dà)提高(gāo)線纜傳輸信息的(de)能力,另一方面要讓大(dà)量信息在現場(chǎng)就地完成處理(lǐ),減少現場(chǎng)與控制機房(fáng)之間的(de)信息往返。可(kě)以說現場(chǎng)總線的(de)本質就是信息處理(lǐ)的(de)現場(chǎng)化(huà)。

減少信息往返是網絡設計和(hé)系統組态的(de)一條重要原則。減少信息往返常常可(kě)帶來(lái)改善系統響應時(shí)間的(de)好處。因此,網絡設計時(shí)應優先将相互間信息交換量大(dà)的(de)節點,放在同一條支路裏。

減少信息往返與減少系統的(de)線纜有時(shí)會相互矛盾。這(zhè)時(shí)仍應以節省投資爲原則來(lái)做(zuò)選擇。如果所選擇系統的(de)響應時(shí)間允許的(de)話(huà),應選節省線纜的(de)方案。如所選系統的(de)響應時(shí)間比較緊張,稍微減少一點信息的(de)傳輸就夠用(yòng)了(le),那就應選減少信息傳輸的(de)方案。

現在一些帶現場(chǎng)總線的(de)現場(chǎng)儀表本身裝了(le)許多(duō)功能塊,雖然不同産品同種功能塊在性能上會稍有差别,但一個(gè)網絡支路上有許多(duō)功能雷同功能塊的(de)情況是客觀存在的(de)。選用(yòng)哪一個(gè)現場(chǎng)儀表上的(de)功能塊,是系統組态要解決的(de)問題。

考慮這(zhè)個(gè)問題的(de)原則是:盡量減少總線上的(de)信息往返。一般可(kě)以選擇與該功能有關的(de)信息輸出最多(duō)的(de)那台儀表上的(de)功能塊。

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