何為現場(chǎng)總線(xiàn)控制

現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的專(zhuān)家Dick Caro 聲稱(chēng)，現場(chǎng)總線(xiàn)控制這個(gè)觀(guān)念的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，在其應用的現實(shí)事例面前，其應該成為所有新型過(guò)程控制系統設計師的目標。

當國際標準協(xié)會(huì )標準與實(shí)施第50工作組（ISA SP50 ）委員會(huì )正計劃設立最終成為了基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)（Foundation Fieldbus，簡(jiǎn)稱(chēng)FF）科技基礎的標準的時(shí)候，委員會(huì )中的許多用戶(hù)強烈支持在使用工具方面實(shí)行閉環(huán)調整控制。整個(gè)ANSI/ISA 50.02 標準都是建立在支持現場(chǎng)設備方面的控制這一需求基礎上的，這種控制可能與分布式控制系統（DCS）控制同時(shí)存在，也或者就代替了DCS控制。今天，我們將這項技術(shù)稱(chēng)之為現場(chǎng)總線(xiàn)控制。

這些年來(lái)，基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FF和Profibus-PA的推行安裝是為了減少安裝費用，因為現場(chǎng)儀表可以共享向控制站實(shí)施回饋的線(xiàn)路。其它節省的安裝費用來(lái)自“呼叫”現場(chǎng)接線(xiàn)人力開(kāi)支的降低，因為現場(chǎng)儀表的讀取是根據標記名，而不是輸入/輸出多用轉接器的線(xiàn)路終端。不論4-20 mA的電流模擬信號裝置還是HART 儀表，都是通過(guò)輸入/輸出電纜終端槽盒讀取的。由于電纜終端數據不再至關(guān)重要，工程方面的文件也就可以減少到簡(jiǎn)單的方塊制圖了。

既然成千上萬(wàn)的現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)安裝，我們就可以得出充分的結論：這些預期的節省中我們才只實(shí)現了一小部分。為什么終端用戶(hù)在1985年到1990年期間要對采用了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的ANSI/ISA 50.02 提出要求呢？對于他們的期望，今天建立在現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)基礎上的控制系統能否滿(mǎn)足呢？答案是：只滿(mǎn)足了一部分。

在國際標準協(xié)會(huì )標準與實(shí)施第50工作組（ISA SP50 ）委員會(huì )工作的終端用戶(hù)推斷說(shuō)，現場(chǎng)總線(xiàn)將極大的減少甚至消除用來(lái)確保穩定DCS組態(tài)實(shí)現的昂貴而冗余的多功能控制器?，F場(chǎng)總線(xiàn)重建了“單系統完整性”，而這正是過(guò)去能夠實(shí)行非冗余模擬信號控制的評判標準?？煽啃訢CS模擬使得冗余控制器成為必需，因為其要負責許多控制系統。我們當時(shí)的分析是這樣的，今天這個(gè)分析依舊適用，那就是：現場(chǎng)總線(xiàn)可以應用于所有的最終控制系統，所有的次二、三級級聯(lián)，以及大多數的簡(jiǎn)單前饋控制系統。而DCS多功能控制器負責全部的監控、預控和模態(tài)基準控制系統。

事實(shí)上，DCS供應商也意識到如果用戶(hù)減少使用多功能控制器，他們大部分的生意可能就要泡湯，于是成功的推出了兩種可選策略。分布式控制系統（DCS）或者工序自動(dòng)化控制器 (PAC), 盡管剛剛開(kāi)始被大家知道，正在不斷推廣延伸到實(shí)施系統啟動(dòng)階段所有的反饋、前饋、預控、監控和模態(tài)基準控制。然后，在成功啟動(dòng)和調諧后，用戶(hù)逐漸將每個(gè)控制環(huán)轉接到現場(chǎng)儀表。這種策略要求DCS控制器有足夠的能力支撐整個(gè)系統，有效避免了用戶(hù)不使用控制器。

DCS供應商的第二種策略是推動(dòng)DCS/PAC獨具的運算控制設備的優(yōu)勢。用戶(hù)通常沒(méi)有足夠的經(jīng)驗，他們無(wú)法對這兩種選擇做出評價(jià)，無(wú)法決定何時(shí)何種選擇合適，在這兩種情況下都可以使用基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FF工具中可行的控制功能塊。以前，控制方案是鎖入供應商DCS/PAC中“增強的”運算法則中的，這樣的控制系統已經(jīng)不再適用于現場(chǎng)總線(xiàn)控制了。

ISA SP50 委員會(huì )的終端用戶(hù)也渴望現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)，這樣他們就可以自由地將大部分的控制方案建構成不依賴(lài)DCS的控制方案。借此，他們要重塑在控制系統市場(chǎng)的競爭力，以此來(lái)降低價(jià)格。這是當時(shí)的狀況，今天亦如此，在某一DCS基礎上發(fā)展的控制方案不能完全適用于建立在其它DCS基礎上的控制方案. 現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)的控制方案不依賴(lài)DCS, 但是能同與基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FF儀器相兼容的DCS共同實(shí)施控制。

據估計，在全部的控制環(huán)中，大約80% 可以在無(wú)DCS支持的情況下，用基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FF功能塊執行?？刂骗h(huán)各類(lèi)型中，那些包括流動(dòng)、壓力和水平等周期時(shí)間快的控制環(huán)采用了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，因為這些對于DCS來(lái)說(shuō)負荷太重。如果快速系統從DCS中脫離，就只剩余監控、預控和模態(tài)基準控制，這時(shí)使用普通的PC-based 服務(wù)器技術(shù)就成為可能。即使再冗余的服務(wù)器技術(shù)也要比多功能處理控制器價(jià)格便宜許多。

現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)只有使用基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FF的儀器才可行。它具有真正的節省開(kāi)支的潛力，這顯而易見(jiàn)使其成為一種優(yōu)勢，但是出于許多原因，對其開(kāi)發(fā)還很淺。

現場(chǎng)總線(xiàn)控制的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。這項技術(shù)具有廣泛的適用性，性能也得到了證明，得到了許多主要的DCS/PAC 和儀器供應商的支持。如果這篇文章中提供的信息對您來(lái)說(shuō)是新鮮的，那么我就達到了我的目標?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制是終端用戶(hù)群推崇的少數幾個(gè)想法之一，并且已經(jīng)衍生了許多大范圍推廣的產(chǎn)品。有了這些事實(shí)的呈現，現場(chǎng)總線(xiàn)控制應該成為所有新型過(guò)程控制系統設計師的目標。