現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的架構

現(xiàn)場總線具有高可靠性、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、通信速率快、系統(tǒng)安全符合環(huán)境保護要求、造價低廉和系統(tǒng)維護成本低等特點?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System，F(xiàn)CS)利用現(xiàn)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(tǒng)。其控制過程直接面向現(xiàn)場，現(xiàn)場各智能節(jié)點相互獨立，又可相互組態(tài)。
傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)在現(xiàn)場控制站這一級仍然是一個集中式結構。應用現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)場控制站這一層，采用現(xiàn)場總線技術，將智能I/O模塊、智能傳感器、智能執(zhí)行器以及各種智能化電子設備連接起來，構成延伸到現(xiàn)場儀表這一級的分布式控制站，即把原有的集中式現(xiàn)場控制站變成分布式現(xiàn)場控制站，也就是在傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)網絡的底層再引入一層現(xiàn)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(tǒng)上采用LonWorks現(xiàn)場總線的建筑設備自動化系統(tǒng)未來發(fā)展的示意圖如圖2所示。圖中標準為原有的分散系統(tǒng)，使用BACnet協(xié)議，以利于實現(xiàn)多種供應商有不同類型的子系統(tǒng)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(xiàn)場總線技術使用LonTalk協(xié)議，把控制功能分散到現(xiàn)場儀表級，標準LAN與現(xiàn)場總線之間以路由器相聯(lián)。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(tǒng)。
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(xiàn)故障如同過去一只變送器出現(xiàn)故障一樣，加之取代傳統(tǒng)儀表的智能單元隨時處于自診斷狀態(tài)下，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障并報警在事態(tài)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(tài)。退一步說，即使上位機出現(xiàn)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(zhí)行預定功能，并通過現(xiàn)場總線傳送信息，完成必要的協(xié)調功能。因此，不是像傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)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?？梢?，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(xiàn)場總線的集散控制系統(tǒng)結構示意圖

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圖2 建筑設備自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展的示意圖