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浅谈现场总线控制系统

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  摘要:二十世纪九十年代,实用性较高的总线控制系统,迅速发展起来,其是全球范围一种较为新型的控制类型系统。该系统属于当前自动化技术的一项核心内容,并广泛的受到全球制作自动化设备的用户以及制造商的广泛关注。该系统的产生,在一定程度上促进了自动化领域的进步与发展,其深度与广度也是一个新的超越,进而为自动化领域开创新的契机。针对于相关行业来说PLC推动了FCS的发展。而针对另外一些行业来说,是由DCS推动了FCS的发展。因此,FCS和DCS以及PLC有着紧密的联系,他们相互之间又存在着一定的差异,相互影响、相互制约、相互发展。
  关键词:现场总线;控制系统;FCS;数字智能
  在一般情况下,现场总线是用作连接最终控制设备和上层设备的串通性。其是在科学技术与实践的过程不断发展出来的,它的产生也是工业技术领域的一项重要标志,它的产生会对这个领域的可持续发展产生重要影响。采用现场总线来代替当前现场高容量的总线网络,在一定程度上有效的较少了连接现场信号的工作量与投入费用,同时也在一定程度上提升了传输信号的效率。在一般情况下该控制系统主要是将总线技术作为主要的核心技术,主要是智能化的传感器、I/O、仪表作为核心内容。并在开展相关工作时合理的采用计算机系统,并将其用作维护、监控指挥中心的相关动态。
  一、FCS控制系统的基本特点
  (1)基础工作,其可以应用到危险、安全、容易发生突变情况、难以应对的复杂环境中。
  (2)其自身具备智能化、全数字性、以及多功能性的功能,并能够有效的取代单功能的仪表、仪器,以及相关的控制类型的装置。
  (3)使用两根线将分散的控制性装置、现场的仪表设备、以及PID和控制中心连接在一起,将其用作取到各个仪器的连接线。
  (4)针对PID和儀表设施、仪器设置,以及相关的控制装置都是平等的关系。
  (5)多个变量、多个节点、串行系统代替了单个变量、单个节点、并行的系统。
  (6)具备双向性取代类单向性、双向向取代了封闭性。。
  (7)采用分布式的虚拟性的控制站代替了集中性质的控制站。
  二、FCS的关键要点
  (1)在FCS系统中核心内容是总线类型的协议,其主要指的是总线的标准。只要将其中的一个总线协议确定后,也就说明了其他一些相关的设备以及关键性的技术被确定了。根据总线协议的原理能够看出,实际上,各个类型的总线都是一致的,其都是以双向通讯的传输方式为主要依据。但是由于受到各种因素的影响,导致各种类型的总线协议出现很大的偏差。
  针对开放类型的总线系统来说,其具有一定的互操作性,针对特殊类型的现场总线来说,应遵循现场总线的协议,对他的产生属于是开放性的,并应确保其具备一定的互操作性。从另一个角度来说,不管是哪个厂家出厂的产品,其所生产的总线,只要能够遵循总线的协议即可。各个产品相互间具备一定的开放性,并还具备一定的互操作性,进而才能确保组成完整的总线网络。
  (2)FCS系统属于智能化现场装置的核心内容,该装置属于FCS系统的基础,也是硬件支撑点。也就是说FCS系统可以控制现场装置与自动化的控制装置相互间的总线信号。在开展相关工作的过程中,如果现场装置与总线协议存在差异,那么难以满足双向通信的要求,并且也不能将其称为总线的控制系统。此外,现场总线的一个特点是应增加现场的控制功能,在开展相关工作时如果现场的装置不属于智能化产品,那么其也就没有现场总线的控制功能,因此,其也就不存在其他功能。
  (3)FCS的自身的基本性能,属于对现场信息进行处理,针对一个控制性的系统来说,不管是采用现场的总线,还是采用DCS,系统所处理的信息量的数量都是一致的。实际上使用现场总线之后,可以在现场取得较多的信息。针对现场总线系统信息量出现增加的现象,并减少了传输信息的线缆,针对这种现象就应该提升线缆对信息传输的能力。此外,还应就地处理大量的现象信息,并减少控制机房与现场的信息往返量,从另一个角度来看,现场总线的实际是具备对现场信息处理的功能。
  三、DCS、FCS具体比较
  (1)DCS属于一个较大的系统,它的控制功能较为强大,在整个系统中起着重要的作用。在整个系统中数据公路也属于是一个关键点额系统。,由于系统启动后在进行扩容的难度较大,因此,应确保一次安装到位。此外,由于FCS的下放功能较为彻底,并在现场处理相关信息,现场并广泛的使用了数字化现场装置,促使功能器的智能器的功能逐渐减弱。所以,FCS系统的投入较低,在使用的过程中可以一同使用、一同扩容、一同投运。
  (2)DCS系统属于一种封闭性的系统,由于各个厂家所生产的产品兼容性较差。但是FCS系统属于开放性的系统,用户可以选择不同的品牌、厂家的设备接入到现场的总线上,进而满足系统集成的目的。
  (3)在DCS系统中的所有信息都输由模拟信号与二进制构成的,应由D/A与A/D与进行转换。但是FCS的系统全部都属于数字化类型,因此,就将DCS系统中的转化的流程省去,该系统的集成化性能较强,其可以促使精度能够从±0.5%提升到±0.1%。
  (4)应用FCS系统能够将PID的控制功能装入到执行器与变送器当中,大大的节约了控制周期。使用DCS可以达到每秒2到5次。而采用FCS可由达到每秒10到20次,进而可以有效的完善调节的性能。
  (5)适应DCS可以监视与控制工艺得到整个过程,并还具备自我诊断、组态、维护的功能。但是由于自身还存在着一定的缺点,它的I/O信号主要采用了以往的信号。所以,难以满足在DCS的工程师站上对远方进行组态、维护、以及诊断。但是如果采用FCS系统,主要采用了全数字化的技术,以及数字化现场智能装置,用此来发送多变量的信息,其所发送的多变量信息不仅如此还能传送多变量的信息,并且其自身还具备对信息差检测的功能。该系统属于双向信号的现场总制。所以,采用该系统可以对现场的执行机构、变送器等现场装置进行远方的维护、诊断,以及维护等。由此能够看出,FCS系统与DSC系统相比,FCS的优越性高过DCS的优越性。
  (6) 由于采用FCS系统,可以现场化对信息进行处理,和DCS系统进行对比采用该系统可以节约安装与I/O有关系统的占地面积。
  (7)和上诉研究的原理一样,采用FCS系统,可以有效的减少电缆的敷设所使用的桥架,同时也节约了安全、维护以及设计的费用。此外,还有的专家认为采用FCS系统可省去66%的投入。根据(6)与(7)应补充的是,使用FCS系统,可以节约投入是必然的,大多数专家认为采用该系统可以节省60%–66%之间,但是这些都是在一些文章中提现的,但是这些得出的数字都是编者相互之间转转载的内容。当前还未能找到这些数据原始的出处,所以应从实践的角度出发,了解才能知道这些数据是否真实可靠。
  四、结束语
  在现场总线的控制系统中FCS系统的产生,虽然其具备较多的优势,但是DCS系统并不能被完全取代,仅是将处在控制中的DCS系统转移到了另一个点处。未来火电厂控制系统中FCS系统,将取代了DCS系统的中心位置,属于一种全新的控制系统,进而为现场总控制系统创造更多的价值。
  参考文献
  杨庆柏.第一代现场控制系统自动化与仪器表,1998(2).
  杨庆柏. LD302现场总线仪表的原理及应用[J].化工自动化与仪表,1998(2).
  杨庆柏. LD302现场总线仪表的特点仪器仪表用户,1997(4).
  张玉铎.热工自动控制系统.北京:水电出版社,1997.
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