博大精深 細(xì)致入微
現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生
2022-09-21
隨著信息與科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,信息交換方式日新月異,并朝著全球化與數(shù)字化的方向發(fā)展,自動(dòng)控制系統(tǒng)作為信息與科學(xué)技術(shù)發(fā)展的融合產(chǎn)物,自19世紀(jì)以來(lái)的近兩百年里也發(fā)生了巨大變革。總的來(lái)說(shuō),一般可將其劃分為5代:
(1)氣動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)(PCS )
氣動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)是于19世紀(jì)中期出現(xiàn)的基于5-13psi的第一代控制系統(tǒng)
(2)電動(dòng)模擬儀表過(guò)程控制系統(tǒng)(ACS)
電動(dòng)模擬過(guò)程控制系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代,一出現(xiàn)便很快占據(jù)控制領(lǐng)域的主導(dǎo)地位它利用0-10mA或4-20mA的電流模擬信號(hào)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備信號(hào)的采集與控制,是第二代控制系統(tǒng)但由于模擬信號(hào)精度較低并易受干擾,所以很快便被新的控制系統(tǒng)取代
(3)集中式數(shù)字控制系統(tǒng)(CCS)
隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,20世紀(jì)70年代左右集中式數(shù)字控制系統(tǒng)(CCS)出現(xiàn)并占據(jù)主導(dǎo)地位,稱為第三代控制系統(tǒng)。集中式數(shù)字控制系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行及時(shí)控制和計(jì)算判斷,并且在控制方式和時(shí)機(jī)的選擇上能進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)籌安排。另外,由于采用單片機(jī)等作控制器,數(shù)字信號(hào)的傳輸在控制器內(nèi)部進(jìn)行,這樣不僅克服了ACS系統(tǒng)中模擬信號(hào)精度低的缺點(diǎn),而且也提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但由于該系統(tǒng)對(duì)控制器本身有很高的要求,而當(dāng)任務(wù)增加時(shí),控制器的效率將明顯下降,很難保證滿足對(duì)控制器足夠的處理能力和極高的可靠性的要求
(4)分散式控制系統(tǒng)(DCS)
20世紀(jì)80年代初,微處理機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用促使了第四代控制系統(tǒng)——分散式控制系統(tǒng)(DCS)的產(chǎn)生。DCS系統(tǒng)采用集中管理、分散控制,即將管理與控制相分離:上位機(jī)執(zhí)行集中監(jiān)視管理,下位機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分散控制,它們之間用控制網(wǎng)絡(luò)相連實(shí)現(xiàn)信息傳遞。與之前幾代控制系統(tǒng)不同,分散式的控制系統(tǒng)降低了系統(tǒng)中對(duì)控制器處理能力和可靠性的要求。
(5)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)
20世紀(jì)80年代中后期,隨著微電子技術(shù)和大規(guī)模以及超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展,順應(yīng)以上需求,國(guó)際上發(fā)展起來(lái)一種以微處理器為核心,使用集成電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息的采集傳輸處理以及控制等功能的智能信號(hào)傳輸技術(shù)——現(xiàn)場(chǎng)總線,并利用這一開(kāi)放的、具有可互操作性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各控制器和現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備實(shí)現(xiàn)互連,構(gòu)成了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)的出現(xiàn)引起了傳統(tǒng)的DCS等控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的革命性變化,把控制功能徹底下放到了現(xiàn)場(chǎng)。
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