現(xiàn)場總線和DCS、FCS的三者之間的聯(lián)系
FCS是由PLC發(fā)展而來的;而在另一些行業(yè),FCS又是由DCS發(fā)展而來的,所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯(lián)系,又存在著本質(zhì)的差異。
FCS是由DCS與PLC發(fā)展而來,F(xiàn)CS不僅具備DCS與PLC的特點,而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS與新型的PLC,都有向?qū)Ψ娇繑n的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控制功能;而新型的PLC,在處理閉環(huán)控制方面也不差,并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡(luò),DCS與PLC的適用范圍,已有很大的交叉。
DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò),因此,數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計就決定了總體的靈活性和安全性。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是:一對絞線、同軸電纜或光纖電纜。
通過數(shù)據(jù)公路的設(shè)計參數(shù),基本上可以了解一個特定DCS系統(tǒng)的相對優(yōu)點與弱點。
(1)系統(tǒng)能處理多少I/O信息。
(2)系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的控制回路的信息。
(3)能適應(yīng)多少用戶和裝置(CRT、控制站等)。
(4)傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的。
(5)數(shù)據(jù)公路的最大允許長度是多少。
(6)數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。
(7)數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它制造廠生產(chǎn)的硬件(可編程序控制器、計算機、數(shù)據(jù)記錄裝置等)。
為保證通信的完整,大部分DCS廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。
為了保證系統(tǒng)的安全性,使用了復(fù)雜的通信規(guī)約和檢錯技術(shù)。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則,用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收,并且被理解得和發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣。
目前在DCS系統(tǒng)中一般使用兩類通信手段,即同步的和異步的,同步通信依靠一個時鐘信號來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收,異步網(wǎng)絡(luò)采用沒有時鐘的報告系統(tǒng)。
·FCS
FCS的關(guān)鍵要點有三點
(1)FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議,即總線標準
前面的章節(jié)已經(jīng)敘述,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)。但由于各種原因,各類總線的總線協(xié)議存在很大的差異。
為了使現(xiàn)場總線滿足可互操作性要求,使其成為真正的開放系統(tǒng),在IEC國際標準,現(xiàn)場總線通訊協(xié)議模型的用戶層中,就明確規(guī)定用戶層具有裝置描述功能。為了實現(xiàn)互操作,每個現(xiàn)場總線裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認為是裝置的一個驅(qū)動器,它包括所有必要的參數(shù)描述和主站所需的操作步驟。由于DD包括描述裝置通信所需的所有信息,并且與主站無關(guān),所以可以使現(xiàn)場裝置實現(xiàn)真正的互操作性。
實際情況是否如上述一致,回答是否定的。目前通過的現(xiàn)場總線國際標準含8種類型,而原IEO國際標準只是8種類型之一,與其它7種類型總線的地位是平等的。其它7種總線,不論其市場占有率有多少,每個總線協(xié)議都有一套軟件、硬件的支撐。它們能夠形成系統(tǒng),形成產(chǎn)品,而原IEC現(xiàn)場總線國際標準,是一個既無軟件支撐也無硬件支撐的空架子。所以,要實現(xiàn)這些總線的相互兼容和互操作,就目前狀態(tài)而言,幾乎是不可能的。
通過上述,我們是否可以得出這樣一種映象:開放的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的互操作性,就一個特定類型的現(xiàn)場總線而言,只要遵循該類型現(xiàn)場總線的總線協(xié)議,對其產(chǎn)品是開放的,并具有互操作性。換句話說,不論什么廠家的產(chǎn)品,也不一家是該現(xiàn)場總線公司的產(chǎn)品,只要遵循該總線的總線協(xié)議,產(chǎn)品之間是開放的,并具有互操作性,就可以組成總線網(wǎng)絡(luò)。
(2)FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置
數(shù)字智能現(xiàn)場裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐,是基礎(chǔ),道理很簡單,F(xiàn)CS系統(tǒng)執(zhí)行的是自動控制裝置與現(xiàn)場裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制。如果現(xiàn)場裝置不遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議,即相關(guān)的通訊規(guī)約,不具備數(shù)字通信功能,那么所謂雙向數(shù)字通信只是一句空話,也不能稱之為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。再一點,現(xiàn)場總線的一大特點就是要增加現(xiàn)場一級控制功能。如果現(xiàn)場裝置不是多功能智能化的產(chǎn)品,那么現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點也就不存在了,所謂簡化系統(tǒng)、方便設(shè)計、利于維護等優(yōu)越性也是虛的。
(3) FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化
對于一個控制系統(tǒng),無論是采用DCS還是采用現(xiàn)場總線,系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的。實際上,采用現(xiàn)場總線后,可以從現(xiàn)場得到更多的信息?,F(xiàn)場總線系統(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)場就地完成處理,減少現(xiàn)場與控制機房之間的信息往返??梢哉f現(xiàn)場總線的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場化。
減少信息往返是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則。減少信息往返常??蓭砀纳葡到y(tǒng)響應(yīng)時間的好處。因此,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先將相互間信息交換量大的節(jié)點,放在同一條支路里。
減少信息往返與減少系統(tǒng)的線纜有時會相互矛盾。這時仍應(yīng)以節(jié)省投資為原則來做選擇。如果所選擇系統(tǒng)的響應(yīng)時間允許的話,應(yīng)選節(jié)省線纜的方案。如所選系統(tǒng)的響應(yīng)時間比較緊張,稍微減少一點信息的傳輸就夠用了,那就應(yīng)選減少信息傳輸?shù)姆桨浮?
現(xiàn)在一些帶現(xiàn)場總線的現(xiàn)場儀表本身裝了許多功能塊,雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會稍有差別,但一個網(wǎng)絡(luò)支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪一個現(xiàn)場儀表上的功能塊,是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問題。
考慮這個問題的原則是:盡量減少總線上的信息往返。一般可以選擇與該功能有關(guān)的信息輸出最多的那臺儀表上的功能塊。 (end)
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