現場總線控制系統的架構

現場總線具有高可靠性、系統穩定性好、抗干擾能力強、通信速率快、系統安全符合環境保護要求、造價低廉和系統維護成本低等特點。現場總線控制系統(Fieldbus Control System，FCS)利用現場總線技術，構成了一個開放式、全分布式、可擴展的網絡控制系統。其控制過程直接面向現場，現場各智能節點相互獨立，又可相互組態。
傳統的集散控制系統在現場控制站這一級仍然是一個集中式結構。應用現場總線技術，必將打破原有“控制器”的概念，帶來集散控制系統體系結構上的變化，使之進一步分散化。在具有集中結構的現場控制站這一層，采用現場總線技術，將智能I/O模塊、智能傳感器、智能執行器以及各種智能化電子設備連接起來，構成延伸到現場儀表這一級的分布式控制站，即把原有的集中式現場控制站變成分布式現場控制站，也就是在傳統集散控制系統網絡的底層再引入一層現場總線網絡，其結構示意圖如圖1所示。
一種在原有集散控制系統上采用LonWorks現場總線的建筑設備自動化系統未來發展的示意圖如圖2所示。圖中標準為原有的分散系統，使用BACnet協議，以利于實現多種供應商有不同類型的子系統之間的通信并交換信息把具有控制功能的各個“島”連成一個整體。新增的現場總線技術使用LonTalk協議，把控制功能分散到現場儀表級，標準LAN與現場總線之間以路由器相聯。這樣，BACnet和LonMark兩項標準互相補充、互為依托，構成一個完全分散的、真正開放的建筑設備自動化系統。
完全分散化的效果是十分明顯的，智能控制單元嵌入到設備內部，控制范圍縮小到某一檢測點或某一回路，一個智能單元出現故障如同過去一只變送器出現故障一樣，加之取代傳統儀表的智能單元隨時處于自診斷狀態下，能夠及時發現故障并報警在事態未擴大之前就能得到及時處理，可以把事故消滅在萌芽狀態。退一步說，即使上位機出現了故障，由于智能單元本身具有獨立的控制功能和通信功能。不依賴于上位機，仍可照常執行預定功能，并通過現場總線傳送信息，完成必要的協調功能。因此，不是像傳統集散控制系統那樣，只能依靠雙機熱備份的冗余措施來提高可靠性，而是通過控制功能的極度分散，最大限度地消除了故障根源。可見，控制功能的進一步分散化，不僅帶來了更低的成本，更大的靈活性，更好的實用性，而且具有更高的可靠性。

圖1 應用現場總線的集散控制系統結構示意圖

本文引用地址：http://www.104case.com/article/201612/331534.htm

圖2 建筑設備自動化系統的未來發展的示意圖