智能传感器、现场总线与FCS
。取代4-20mA模拟信号传输,实现传输信号的数字化,增强信号的抗干扰能力。采用统一的网络化协议,成为FCS的节点,实现传感器与执行器之间信息交换。系统可对之进行校验、组态、测试,从而改善系统的可靠性。接口标准化,具有"即插即用"特性。
现场总线智能传感器是未来工业过程控制系统的主流仪表,它与现场总线组成FCS的两个重要部分,将对传统的控制系统结构和方法带来革命性的变化。但现场总线国际标准的制定却进展缓慢,现场总线标准不统一影响了现场总线智能传感器的应用。
从世界范围看,已流行的几种现场总线都有各自的优点、各具特色,难以统一到某一种现场总线标准上,其原因是多方面的。首先是技术的原因,现有各种现场总线都具有各自的协议规范和行业标准,要统一存在许多技术难题。其次是商业利益,各现场总线与其背后的开发公司息息相关,各企业为今后占有更多的市场份额,都希望在现场总线的国际标准中采用自己的技术。再次是组织上的原因,现场总线的标准化必须有一个统一的国际性组织来完成。然而,多年来,用户迫切需要现场总线有一个统一的国际标准,以实现现场设备的互操作性和互换性。在这种情况下,产生了FF
2、FCS对DCS的影响
传统的DCS系统由各种工作站通过局域网络连接而成,操作站和信息管理站完成系统的组态、监控和运行管理,现场测控站则完成生产过程信息的采集和控制。DCS的主要问题是开放性差,分散不够,需要用大量的电缆传递信号。FCS则突破了DCS系统中通信由专用网络的封闭系统来实现所造成的缺陷,把基于封闭、专用的解决方案变成了基于开放、通用标准化的解决方案,把集散系统结构变成了新型全分布式结构,把DCS控制站中基本且可独立的功能块彻底下放到现场智能仪表中去,从而构成虚拟控制站,更好地体现了DCS思想的精华。
实际上,工业过程控制的发展大体分气动仪表控制-电动仪表控制-计算机集中控制-DCS几个阶段,电动仪表控制以电2型表为主,基本上是简单闭环控制,其最大特点是危险性完全分散在各单回路上,最大弱点是难于实现复杂控制、先进控制及优化控制。为此,60年代出现计算机集中控制,结果可以实现复杂控制、先进控制及优化控制,然而危险性集中未能继承电Ⅲ型系统的危险性完全分散的特点;从而70年代出现DCS系统,综合前两种优点,即实现复杂等控制,又把危险性分散在各控制器上,但还不能彻底分散,且不能完全开放。80年代韧提出即能继承DCS全部功能,并使系统完全开放,又能实现危险性彻底分散在各回路中去(与电皿型系统一样)的系统--FCS.由于FCS具有明显优于DCS的特点,FCS必将代替DCS。
然而在目前,在我国绝大部分过程工业都以DCS作为主流控制系统,电皿型仪表作为主导仪表;加上因认识上的原因和现场总线智能仪表尚为非主导产品,暂不能大量普及FCS。单从利用现有资源角度,DCS系统的消失或完全被取代,短期内也是不合理的,应立足于现有DCS,充分挖掘现有设备的潜力(如可以在DCS与FCS之间安装网关,以实现信息的传递),使即有投资又不至于浪费。另外,DCS是一个不断发展的控制系统,它必然采用现场总线技术对自身进行改造,使DCS能与现场总线智能传感器(智能仪表)和局部FCS连接起来。目前一段时期所有这些情况造成FCS与DCS共存的局面。据估计,用10年左右的时间才能真正过渡到FCS的主导地位。
五、现场总线企业网
现场总线作为今后控制系统的发展方向,以其所具有的开放性,网络化等优点,使它与Intrenet的结合成为可能。企业内部网络系统Intranet-Interconnect Networks)就是二者结合的产物。Intranet作为Internet技术在企业内部的应用,为企业内部管理和信息交流提供了一个完善的技术方案,它已成为连接企业内部各部门交流信息的重要设施。伴随着Intranet的逐渐深入企业,未来的企业信息管理模式将是一种分布式的基于现场总线控制网络的管理模式。Intranet出现后,各企业相互共享信息的Extranet(企业外连网)也应运而生。这样从单一的生产过程到全企业各个生产过程的统一管理控制,再到与企业有关的外部信息的共享,网络技术被大大地拓展了。
因为Intranet采用的是Internet技术,有很好的开放性,支持多种网络协议和标准,因此在组建Intranet时完全可以在企业现有的网络环境下实现。由现场总线技术与Intranet结合构成的分布式网络控制系统将高度分散的工业现场前端的智能型传感器、变送器、执行器等智能仪表通过现场总线网络连接到控制机或管理机构成局域网络控制系统。这种分布式的局域网络系统,可节省大量的传输线,增强整个系统的可扩充性,具有较长的传输距离和较强的抗干扰能力,可实现无上位机的全分布式无主工作,为工业控制和企业管理决策带来了一种全新的解决方案。同时,将现场总线技术和Intranet技术的结合,也大大促进了控制技术的发展和加快了信息时代的步伐。
使用现场总线企业网,给企业的管理与控制带来了很多好处:首先,通过企业网,加强了企业内部及内部与外部之间的信息共享,提高了资源的利用率。其次,将企业的有关信息发布在Intrane 《智能传感器、现场总线与FCS(第2页)》
本文链接地址:http://www.oyaya.net/fanwen/view/140688.html
现场总线智能传感器是未来工业过程控制系统的主流仪表,它与现场总线组成FCS的两个重要部分,将对传统的控制系统结构和方法带来革命性的变化。但现场总线国际标准的制定却进展缓慢,现场总线标准不统一影响了现场总线智能传感器的应用。
从世界范围看,已流行的几种现场总线都有各自的优点、各具特色,难以统一到某一种现场总线标准上,其原因是多方面的。首先是技术的原因,现有各种现场总线都具有各自的协议规范和行业标准,要统一存在许多技术难题。其次是商业利益,各现场总线与其背后的开发公司息息相关,各企业为今后占有更多的市场份额,都希望在现场总线的国际标准中采用自己的技术。再次是组织上的原因,现场总线的标准化必须有一个统一的国际性组织来完成。然而,多年来,用户迫切需要现场总线有一个统一的国际标准,以实现现场设备的互操作性和互换性。在这种情况下,产生了FF
(Foundation Fieldbus--基金会现场总线),FF的宗旨就是开发一种统一的现场总线标准,并推动现场总线的应用。目前,FF包括了世界上95%的仪表及控制系统制造商,已制定了低速H1标准(31.25kb/s),高速H2标准正在制定中。现场总线统一标准曲最终制定必将全面推进FCS的应用,使用户在实现控制策赂和系统开发方面发生巨大的变化。
2、FCS对DCS的影响
传统的DCS系统由各种工作站通过局域网络连接而成,操作站和信息管理站完成系统的组态、监控和运行管理,现场测控站则完成生产过程信息的采集和控制。DCS的主要问题是开放性差,分散不够,需要用大量的电缆传递信号。FCS则突破了DCS系统中通信由专用网络的封闭系统来实现所造成的缺陷,把基于封闭、专用的解决方案变成了基于开放、通用标准化的解决方案,把集散系统结构变成了新型全分布式结构,把DCS控制站中基本且可独立的功能块彻底下放到现场智能仪表中去,从而构成虚拟控制站,更好地体现了DCS思想的精华。
实际上,工业过程控制的发展大体分气动仪表控制-电动仪表控制-计算机集中控制-DCS几个阶段,电动仪表控制以电2型表为主,基本上是简单闭环控制,其最大特点是危险性完全分散在各单回路上,最大弱点是难于实现复杂控制、先进控制及优化控制。为此,60年代出现计算机集中控制,结果可以实现复杂控制、先进控制及优化控制,然而危险性集中未能继承电Ⅲ型系统的危险性完全分散的特点;从而70年代出现DCS系统,综合前两种优点,即实现复杂等控制,又把危险性分散在各控制器上,但还不能彻底分散,且不能完全开放。80年代韧提出即能继承DCS全部功能,并使系统完全开放,又能实现危险性彻底分散在各回路中去(与电皿型系统一样)的系统--FCS.由于FCS具有明显优于DCS的特点,FCS必将代替DCS。
然而在目前,在我国绝大部分过程工业都以DCS作为主流控制系统,电皿型仪表作为主导仪表;加上因认识上的原因和现场总线智能仪表尚为非主导产品,暂不能大量普及FCS。单从利用现有资源角度,DCS系统的消失或完全被取代,短期内也是不合理的,应立足于现有DCS,充分挖掘现有设备的潜力(如可以在DCS与FCS之间安装网关,以实现信息的传递),使即有投资又不至于浪费。另外,DCS是一个不断发展的控制系统,它必然采用现场总线技术对自身进行改造,使DCS能与现场总线智能传感器(智能仪表)和局部FCS连接起来。目前一段时期所有这些情况造成FCS与DCS共存的局面。据估计,用10年左右的时间才能真正过渡到FCS的主导地位。
五、现场总线企业网
现场总线作为今后控制系统的发展方向,以其所具有的开放性,网络化等优点,使它与Intrenet的结合成为可能。企业内部网络系统Intranet-Interconnect Networks)就是二者结合的产物。Intranet作为Internet技术在企业内部的应用,为企业内部管理和信息交流提供了一个完善的技术方案,它已成为连接企业内部各部门交流信息的重要设施。伴随着Intranet的逐渐深入企业,未来的企业信息管理模式将是一种分布式的基于现场总线控制网络的管理模式。Intranet出现后,各企业相互共享信息的Extranet(企业外连网)也应运而生。这样从单一的生产过程到全企业各个生产过程的统一管理控制,再到与企业有关的外部信息的共享,网络技术被大大地拓展了。
因为Intranet采用的是Internet技术,有很好的开放性,支持多种网络协议和标准,因此在组建Intranet时完全可以在企业现有的网络环境下实现。由现场总线技术与Intranet结合构成的分布式网络控制系统将高度分散的工业现场前端的智能型传感器、变送器、执行器等智能仪表通过现场总线网络连接到控制机或管理机构成局域网络控制系统。这种分布式的局域网络系统,可节省大量的传输线,增强整个系统的可扩充性,具有较长的传输距离和较强的抗干扰能力,可实现无上位机的全分布式无主工作,为工业控制和企业管理决策带来了一种全新的解决方案。同时,将现场总线技术和Intranet技术的结合,也大大促进了控制技术的发展和加快了信息时代的步伐。
使用现场总线企业网,给企业的管理与控制带来了很多好处:首先,通过企业网,加强了企业内部及内部与外部之间的信息共享,提高了资源的利用率。其次,将企业的有关信息发布在Intrane 《智能传感器、现场总线与FCS(第2页)》