解析現場總線、現場總線控制系統,及技術特點

現場總線控制系統(FCS:Fieldbus Control System)是繼集散控制系統(DCS)后的新一代控制系統，它是電子、儀器儀表、計算機技術和網絡技術的發展成果。現場總線使得現場儀表、執行機構、控制室設備之間構成網絡互連系統，實現全數字化、雙向、多參數的數字通信，為控制系統的全分布和全數字化運行奠定了基礎。

現場總線是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。它在制造業、過程工業、交通等方面的自動過系統中具有廣泛的應用前景。

現場總線技術將專用微處理器置入傳統的測量控制儀表，使它們各自都具有數字計算和數字通信的能力，采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網絡系統，并公開規范的通信協議，在位于現場的多個微機化測量控制設備之間以及現場儀表與遠程監控計算機之間，實現數據傳輸與信息交換，形成各種適應實際需要的自動化控制系統。簡而言之，它把單個分散的測量控制設備變成網絡節點，以現場總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成控制任務的網絡系統和控制系統。它給自動化領域帶來的變化，正如眾多分散的計算機被網絡連接在一起，使計算機的功能、作用發生的變化。現場總線則使自控系統與設備具有通信能力，把它們連結成網絡系統，加入到信息網絡的行列。因此把現場總線技術說成是一個控制技術新時代的開端并不過分。

現場總線是20世紀80年代中期在國際上發展起來的。隨著微處理器與計算機功能的不斷增強和價格的急劇下降，計算機與計算機網絡系統得到迅速發展，而處于生產過程底層的測控自動化系統，難以實現設備之間以及系統與外界之間的信息交換，使每個自動化系統成為“信息孤島”。要實現整個企業的信息集成，要實現綜合自動化，就必須設計出一種能在工業現場環境運行、性能可靠、造價低廉的通信系統，形成工場底層網絡，完成現場自動化設備之間的多點數字通信，實現底層現場設備之間以及生產現場與外界的信息交換。現場總線就是在這種實際需求的驅動下應運而生的。它作為過程自動化、制自動化、樓宇、交通等領域現場智能設備之間的互聯通信網絡，溝通了生產過程現場控制設備之間及其與高層控制管理層網絡之間的聯系，為徹底打破自動化系統的信息孤島創造了條件。

現場總線控制系統既是一個開放的通信網絡，又是一種全分布控制系統。它作為智能設備的聯系紐帶，把掛接在總線上作為網絡節點的智能設備連接為網絡系統，并進一步構成自動化系統，實現基本控制、補償計算、參數修改、報警、顯示、監控、優化及控管一體化的綜合自動化功能。這是一項以智能傳感器、控制、計算機、數字通信、網絡為主要內容的綜合技術。

由于現場總線適應了工業控制系統向分散化、網絡化、智能化發展的方向，它一經產生便成為全球工業自動化技術的熱點，受到全世界的普遍關注。現場總線的出現，導致了目前生產的自動化儀表、集散控制系統(DCS)、可編程控制器(PLC)在產品的體系結構、功能結構方面有較大變革，自動化設備的制造廠家被迫面臨產品更新換代的又一次挑戰。傳統的模擬儀表將被具有網絡數字通信功能的智能化數字儀表所取代。出現了一批集檢測、運算、控制功能于一體的變送控制器;出現了可集檢測溫度、壓力、流量于一身的多變量變送器;出現了帶控制模塊和具有故障信息的執行器，并由此大大改變了現有的設備維護管理方法。