現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)詳解

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS是以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的開放式、全數(shù)字式的控制系統(tǒng)。它用現(xiàn)場(chǎng)總線這一開放的，具有可互操作的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)各控制器及儀表設(shè)備互連，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，同時(shí)控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，降低了安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。

通常由3部分組成：現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、控制器；現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)；監(jiān)控、組態(tài)計(jì)算機(jī)。其中現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、控制器、計(jì)算機(jī)等都通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡及通信協(xié)議軟件連接到網(wǎng)上，故現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡及通信協(xié)議軟件是FCS的基礎(chǔ)和神經(jīng)中樞。與此同時(shí)，組態(tài)技術(shù)包含有系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)及控制算法組態(tài)，生成的參數(shù)及算法不僅可以在控制器中運(yùn)行，還可以在遠(yuǎn)程I／O或智能設(shè)備上運(yùn)行。

現(xiàn)場(chǎng)總線控制器可對(duì)總線上的多個(gè)操作站、傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等進(jìn)行數(shù)據(jù)存取；通信媒體安裝費(fèi)用較低?，F(xiàn)場(chǎng)總線是一種串行的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通訊鏈路，它溝通了生產(chǎn)過程領(lǐng)域的基本控制設(shè)備（即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備）與更高層次自動(dòng)控制領(lǐng)域的自動(dòng)化控制設(shè)備（即車間設(shè)備）之間的聯(lián)系。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)主要包括一些實(shí)際應(yīng)用的設(shè)備，如PLC、掃描器、電源、輸入輸出站、終端電阻等。其它系統(tǒng)也可以包括變頻器、智能儀表、人機(jī)界面等。

系統(tǒng)中的主控器可以是PLC或PC，通過總線接口對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制。其總線接口，有時(shí)可以稱為掃描器?？梢允欠謩e的卡件，也可以集成于PLC中?？偩€接口作為網(wǎng)絡(luò)管理器和作為主控器到總線的網(wǎng)關(guān)，管理來自總線節(jié)點(diǎn)的信息報(bào)告，并且轉(zhuǎn)換為主控器能夠讀懂的某種數(shù)據(jù)格式傳送到主控器?？偩€接口的缺省地址通常設(shè)為"0"電源，是網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸和接收信息所必須的。通常輸入通道與內(nèi)部芯片所用電源為同一個(gè)電源，習(xí)慣稱為總線電源。而輸出通道使用獨(dú)立的電源，稱為輔助電源。

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的關(guān)鍵要點(diǎn)：

（1）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的核心是現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，即現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)一種類型的總線，只要其總線協(xié)議一經(jīng)確定，相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與有關(guān)的設(shè)備也就被確定。就其總線協(xié)議的基本原理而言，各類總線都是一樣的，都以解決雙向串行數(shù)字化通訊 

傳輸為基本依據(jù)。用現(xiàn)場(chǎng)總線在控制現(xiàn)場(chǎng)建立一條可靠性的數(shù)據(jù)通信線路，實(shí)現(xiàn)各智能傳感器之間及智能傳感器與主控機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，把單個(gè)分散的智能傳感器變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能傳感器，數(shù)字智能傳感器是FCS系統(tǒng)的硬件支撐，是基礎(chǔ)，道理很簡(jiǎn)單，智能傳感器中的數(shù)據(jù)處理有助于減輕主控站的工作負(fù)擔(dān)，經(jīng)過智能傳感器預(yù)處理的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)總線匯集到主機(jī)上，進(jìn)行更高的處理，提高了信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和快速性。

（3）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化無論采用什么類型控制系統(tǒng)，系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的。實(shí)際上，采用現(xiàn)場(chǎng)總線后，可以從現(xiàn)場(chǎng)得到更多的信息?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力，另一方面要讓大量信息在現(xiàn)場(chǎng)就地完成處理，減少現(xiàn)場(chǎng)與控制機(jī)房之間的信息往返?？梢哉f現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化，也是智能化儀表和現(xiàn)場(chǎng)總線所追求的目標(biāo)。

目前，國(guó)內(nèi)各行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈。企業(yè)逐步認(rèn)識(shí)到只有不斷引人新技術(shù)才能使企業(yè)得到持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。企業(yè)有追求新技術(shù)、改造現(xiàn)有系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是未來自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展主流，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的先進(jìn)控制系統(tǒng)以其明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在分布式控制系統(tǒng)市場(chǎng)中將逐步替代PLC產(chǎn)品。