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智能傳感器、信號與測量
（作者未知） 2008/11/10
（接上頁）分散、故障相對集中、系統(tǒng)不徹底開放、成本較高等缺點。于是通過數(shù)字通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和微處理器技術(shù)的融合，把傳統(tǒng)的數(shù)字信號和模擬信號的混合系統(tǒng)變成全數(shù)字信號系統(tǒng)，從而產(chǎn)生了新一代的控制系統(tǒng)FCS。
1、智能傳感器和現(xiàn)場總線是組成FCS的兩個重要部分
FCS用現(xiàn)場總線在控制現(xiàn)場建立一條高可靠性的數(shù)通信線路，實現(xiàn)各智能傳感器之間及智能傳感器與主控機之間的數(shù)據(jù)通信，把單個分散的智能傳感器變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。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擔，使大量信息處理就地化，減少了現(xiàn)場儀表與主控站之間的信息往返，降低了對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信容量的要求。經(jīng)過智能傳感器預處理的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線匯集到主機上，進行更高級的處理(主要是系統(tǒng)組態(tài)、優(yōu)化、管理、診斷、容錯等)，使系統(tǒng)由面到點，再由點到面，對被控對象進行分析判斷，提高了系統(tǒng)的可靠性和容偌能力。這樣FCS把各個智能傳感器連接成了可以互相溝通信息，共同完成控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，能更好地體現(xiàn)DCS中的"信息集中，控制分散"的功能，提高了信號傳輸?shù)臏蚀_性、實時性和快速性。
以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)，以微處理器為核心，以數(shù)字化通信為傳輸方式的現(xiàn)場總線智能傳感器與一般智能傳感器相比，需有以下功能：
共用一條總線傳遞信息，具有多種計算、數(shù)據(jù)處理及控制功能，從而減少主機的負擔。取代4-20mA模擬信號傳輸，實現(xiàn)傳輸信號的數(shù)字化，增強信號的抗干擾能力。采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)議，成為FCS的節(jié)點，實現(xiàn)傳感器與執(zhí)行器之間信息交換。系統(tǒng)可對之進行校驗、組態(tài)、測試，從而改善系統(tǒng)的可靠性。接口標準化，具有"即插即用"特性。
現(xiàn)場總線智能傳感器是未來工業(yè)過程控制系統(tǒng)的主流儀表，它與現(xiàn)場總線組成FCS的兩個重要部分，將對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方法帶來革命性的變化。但現(xiàn)場總線國際標準的制定卻進展緩慢，現(xiàn)場總線標準不統(tǒng)一影響了現(xiàn)場總線智能傳感器的應(yīng)用。
從世界范圍看，已流行的幾種現(xiàn)場總線都有各自的優(yōu)點、各具特色，難以統(tǒng)一到某一種現(xiàn)場總線標準上，其原因是多方面的。首先是技術(shù)的原因，現(xiàn)有各種現(xiàn)場總線都具有各自的協(xié)議規(guī)范和行業(yè)標準，要統(tǒng)一存在許多技術(shù)難題。其次是商業(yè)利益，各現(xiàn)場總線與其背后的開發(fā)公司息息相關(guān)，各企業(yè)為今后占有更多的市場份額，都希望在現(xiàn)場總線的國際標準中采用自己的技術(shù)。再次是組織上的原因，現(xiàn)場總線的標準化必須有一個統(tǒng)一的國際性組織來完成。然而，多年來，用戶迫切需要現(xiàn)場總線有一個統(tǒng)一的國際標準，以實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的互操作性和互換性。在這種情況下，產(chǎn)生了FF（FoundationFieldbus——基金會現(xiàn)場總線），F(xiàn)F的宗旨就是開發(fā)一種統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標準，并推動現(xiàn)場總線的應(yīng)用。目前，F(xiàn)F包括了世界上95%的儀表及控制系統(tǒng)制造商，已制定了低速H1標準（31．25kb/s），高速H2標準正在制定中�，F(xiàn)場總線統(tǒng)一標準曲最終制定必將全面推進FCS的應(yīng)用，使用戶在實現(xiàn)控制策賂和系統(tǒng)開發(fā)方面發(fā)生巨大的變化。
2、FCS對DCS的影響
傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)由各種工作站通過局域網(wǎng)絡(luò)連接而成，操作站和信息管理站完成系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)控和運行管理，現(xiàn)場測控站則完成生產(chǎn)過程信息的采集和控制。DCS的主要問題是開放性差，分散不夠，需要用大量的電纜傳遞信號。FCS則突破了DCS系統(tǒng)中通信由專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)來實現(xiàn)所造成的缺陷，把基于封閉、專用的解決方案變成了基于開放、通用標準化的解決方案，把集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把DCS控制站中基本且可獨立的功能塊徹底下放到現(xiàn)場智能儀表中去，從而構(gòu)成虛擬控制站，更好地體現(xiàn)了DCS思想的精華。
實際上，工業(yè)過程控制的發(fā)展大體分氣動儀表控制-電動儀表控制-計算機集中控制-DCS幾個階段，電動儀表控制以電2型表為主，基本上是簡單閉環(huán)控制，其最大特點是危險性完全分散在各單回路上，最大弱點是難于實現(xiàn)復雜控制、先進控制及優(yōu)化控制。為此，60年代出現(xiàn)計算機集中控制，結(jié)果可以實現(xiàn)復雜控制、先進控制及優(yōu)化控制，然而危險性集中未能繼承電Ⅲ型系統(tǒng)的危險性完全分散的特點；從而70年代出現(xiàn)DCS系統(tǒng)，綜合前兩種優(yōu)點，即實現(xiàn)復雜等控制，又把危險性分散在各控制器上，但還不能徹底分散，且不能完全開放。80年代韌提出即能繼承DCS全部功能，并使系統(tǒng)完全開放，又能實現(xiàn)危險性徹底分散在各回路中去（與電皿型系統(tǒng)一樣）的系統(tǒng)——FCS．由于FCS具有明顯優(yōu)于DCS的特點，F(xiàn)CS必將代替DCS。
然而在目前，在我國絕大部分過程工業(yè)都以DCS作為主流控制系統(tǒng)，電皿型儀表作為主導儀表；加上因認識上的原因和現(xiàn)場總線智能儀表尚為非主導產(chǎn)品，暫不能大量普及FCS。單從利用現(xiàn)有資源角度，DCS系統(tǒng)的消失或完全被取（未完，下一頁）
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