何為現場總線控制

現場總線技術的專家Dick Caro 聲稱，現場總線控制這個觀念的時代已經到來，在其應用的現實事例面前，其應該成為所有新型過程控制系統設計師的目標。

當國際標準協會標準與實施第50工作組（ISA SP50 ）委員會正計劃設立最終成為了基金會現場總線（Foundation Fieldbus，簡稱FF）科技基礎的標準的時候，委員會中的許多用戶強烈支持在使用工具方面實行閉環調整控制。整個ANSI/ISA 50.02 標準都是建立在支持現場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）控制同時存在，也或者就代替了DCS控制。今天，我們將這項技術稱之為現場總線控制。

這些年來，基金會現場總線FF和Profibus-PA的推行安裝是為了減少安裝費用，因為現場儀表可以共享向控制站實施回饋的線路。其它節省的安裝費用來自“呼叫”現場接線人力開支的降低，因為現場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重要，工程方面的文件也就可以減少到簡單的方塊制圖了。

既然成千上萬的現場總線網絡已經安裝，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現了一小部分。為什么終端用戶在1985年到1990年期間要對采用了現場總線技術的ANSI/ISA 50.02 提出要求呢？對于他們的期望，今天建立在現場總線技術基礎上的控制系統能否滿足呢？答案是：只滿足了一部分。

在國際標準協會標準與實施第50工作組（ISA SP50 ）委員會工作的終端用戶推斷說，現場總線將極大的減少甚至消除用來確保穩定DCS組態實現的昂貴而冗余的多功能控制器。現場總線重建了“單系統完整性”，而這正是過去能夠實行非冗余模擬信號控制的評判標準。可靠性DCS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。我們當時的分析是這樣的，今天這個分析依舊適用，那就是：現場總線可以應用于所有的最終控制系統，所有的次二、三級級聯，以及大多數的簡單前饋控制系統。而DCS多功能控制器負責全部的監控、預控和模態基準控制系統。

事實上，DCS供應商也意識到如果用戶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）或者工序自動化控制器 (PAC), 盡管剛剛開始被大家知道，正在不斷推廣延伸到實施系統啟動階段所有的反饋、前饋、預控、監控和模態基準控制。然后，在成功啟動和調諧后，用戶逐漸將每個控制環轉接到現場儀表。這種策略要求DCS控制器有足夠的能力支撐整個系統，有效避免了用戶不使用控制器。

DCS供應商的第二種策略是推動DCS/PAC獨具的運算控制設備的優勢。用戶通常沒有足夠的經驗，他們無法對這兩種選擇做出評價，無法決定何時何種選擇合適，在這兩種情況下都可以使用基金會現場總線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不再適用于現場總線控制了。

ISA SP50 委員會的終端用戶也渴望現場總線控制技術，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DCS的控制方案。借此，他們要重塑在控制系統市場的競爭力，以此來降低價格。這是當時的狀況，今天亦如此，在某一DCS基礎上發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. 現場總線控制技術的控制方案不依賴DCS, 但是能同與基金會現場總線FF儀器相兼容的DCS共同實施控制。

據估計，在全部的控制環中，大約80% 可以在無DCS支持的情況下，用基金會現場總線FF功能塊執行。控制環各類型中，那些包括流動、壓力和水平等周期時間快的控制環采用了現場總線技術，因為這些對于DCS來說負荷太重。如果快速系統從DCS中脫離，就只剩余監控、預控和模態基準控制，這時使用普通的PC-based 服務器技術就成為可能。即使再冗余的服務器技術也要比多功能處理控制器價格便宜許多。

現場總線控制技術只有使用基金會現場總線FF的儀器才可行。它具有真正的節省開支的潛力，這顯而易見使其成為一種優勢，但是出于許多原因，對其開發還很淺。

現場總線控制的時代已經來臨。這項技術具有廣泛的適用性，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說是新鮮的，那么我就達到了我的目標。現場總線控制是終端用戶群推崇的少數幾個想法之一，并且已經衍生了許多大范圍推廣的產品。有了這些事實的呈現，現場總線控制應該成為所有新型過程控制系統設計師的目標。