1.FCS與DCS的比較
如圖7-28所示，F(xiàn)CS打破了傳統(tǒng)DCS（集散控制系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)形式。DCS中位于現(xiàn)場的設(shè)備與位于控制室的控制器之間均為一對一的物理連接。FCS采用了智能設(shè)備，把原DCS中處于控制室的控制模塊、輸入/輸出模塊置于現(xiàn)場設(shè)備中，加上現(xiàn)場設(shè)備具有通信能力，現(xiàn)場設(shè)備之間可直接傳送信號，因而控制系統(tǒng)的功能可不依賴于控制室里的計算機(jī)或控制器，直接在現(xiàn)場完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。另外，由于FCS采用數(shù)字信號代替模擬信號，可以實(shí)現(xiàn)一對電線上傳輸多個信號，同時又為多個設(shè)備供電。這為簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)約硬件設(shè)備、節(jié)約連接電纜與各種安裝、維護(hù)費(fèi)用創(chuàng)造了條件。表7-4詳細(xì)說明了FCS與DCS的對比。
圖7-28DCS與FCS結(jié)構(gòu)比較
表7-4DCS與FCS的比較
DCS | FCS |
結(jié)構(gòu) | 一對一：一對傳輸線接一臺儀表，單向傳輸 一個信號 | 一對多：一對傳輸線接多臺儀表，雙向傳輸多個信號 |
可靠性 | 可靠性差：模擬信號傳輸不僅精度低，而且 容易受干擾 | 可靠性好：數(shù)字信號傳輸抗干擾能力強(qiáng)，精度高 |
失控狀態(tài) | 操作員在控制室既不了解模擬儀表的工作 狀況，也不能對其進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，更不能預(yù)測 故障，導(dǎo)致操作員對儀表處于“失控”狀態(tài) | 操作員在控制室既可以了解現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表的工 作狀況，也能對設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，還可以預(yù)測或?qū)ふ夜?/p> 障，始終處于操作員的遠(yuǎn)程監(jiān)視與可控狀態(tài)之中 |
互換性 | 盡管模擬儀表統(tǒng)一了信號標(biāo)準(zhǔn)(4～20) mA DC，可是大部分技術(shù)參數(shù)仍由制造廠自定，致 使不同品牌的儀表無法互換 | 用戶可以同自由選擇不同制造商提供的性能價格比最 優(yōu)的現(xiàn)場設(shè)備和儀表，并將不同品牌的儀表互連。即使 某臺儀表故障，換上其他品牌的同類儀表照樣工作，實(shí)現(xiàn) “即接即用” |
儀表 | 模擬儀表只具有檢測、交換、補(bǔ)償?shù)裙δ?/p> | 智能儀表除了具有模擬儀表的檢測、變換、補(bǔ)償?shù)裙δ?/p> 外，還具有數(shù)字通信能力，并且具有控制和運(yùn)算的能力 |
控制 | 所有的控制功能集中在控制站中 | 控制功能分散在各個智能儀表中 |
2.現(xiàn)場總線的特點(diǎn)
現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，其在技術(shù)上具有以下特點(diǎn)：
（1）系統(tǒng)的開放性現(xiàn)場總線致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)。用戶可根據(jù)自己的需要，通過現(xiàn)場總線把來自不同廠商的產(chǎn)品組成大小隨意的開放互連系統(tǒng)。
（2）互操作性與互用性互操作性是指實(shí)現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通；而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)相互替換。
（3）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性它將傳感測量、補(bǔ)償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性現(xiàn)場總線構(gòu)成一種新的全分散式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，從根本上改變了集中與分散相結(jié)合的DCS體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。
（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性現(xiàn)場總線是專為現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的，支持各種通信介質(zhì)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)供電與通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求等。
3.現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)
由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，使控制系統(tǒng)從設(shè)計、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出優(yōu)越性?，F(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)如下：
（1）節(jié)省硬件數(shù)量與投資由于分散在現(xiàn)場的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感、測量、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器、計算單元等，也不再需要DCS系統(tǒng)的信號調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離等功能單元及其復(fù)雜接線，還可以用工控PC機(jī)作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，并可減少控制室的占地面積。
（2）節(jié)省安裝費(fèi)用現(xiàn)場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設(shè)計與接頭校對的工作量也大大減少。當(dāng)需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時，無需增設(shè)新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，又減少了設(shè)計、安裝的工作量。據(jù)有關(guān)典型試驗工程的測算資料表明，可節(jié)約安裝費(fèi)用60％以上。
（3）節(jié)省維護(hù)開銷現(xiàn)場控制設(shè)備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數(shù)字通信將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室，用戶可以查詢所有設(shè)備的運(yùn)行，診斷維護(hù)信息，以便早期分析故障原因并快速排除，縮短了維護(hù)停工時間，同時由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，連線簡單而減少了維護(hù)工作量。
（4）用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)。避免因選擇了某一品牌的產(chǎn)品而限制了使用設(shè)備的選擇范圍，不會為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展，使系統(tǒng)集成過程中的主動權(quán)牢牢掌握在用戶手中。
（5）提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性現(xiàn)場設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差。簡化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。
此外，由于它的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，功能模塊化，因而還具有設(shè)計簡單，易于重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。
