現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)--智能現(xiàn)場裝置
 
 
在IEC1158有關(guān)現(xiàn)場總線的定義中提到了現(xiàn)場裝置。現(xiàn)場裝置包括多類工業(yè)產(chǎn)品，它們是流量、壓力、溫度、振動、轉(zhuǎn)速等或其它各種過程量的轉(zhuǎn)換器或變送器；包括轉(zhuǎn)角發(fā)送器和ON-OFF開關(guān)；還包括控制閥、執(zhí)行器和電子馬達(dá)等。另外也包括現(xiàn)場的簡單PLC和遠(yuǎn)方單回路調(diào)節(jié)器。

這里應(yīng)該說明的是，上述提到的各類工業(yè)產(chǎn)品，與在DCS系統(tǒng)中配套使用的，和上述產(chǎn)品同名稱的現(xiàn)場裝置，有著本質(zhì)上的差別。例如：與DCS系統(tǒng)配套使用的，輸出為4--20mA的壓力變送器和在FCS系統(tǒng)中安裝于現(xiàn)場的壓力變送器有質(zhì)的不同。

除了滿足對所有現(xiàn)場裝置的共性要求外，F(xiàn)CS系統(tǒng)中的現(xiàn)場裝置還必須符合下列要求：第一，無論是那個(gè)公司生產(chǎn)的現(xiàn)場裝置，它必須與它所處的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有統(tǒng)一的總線協(xié)議，或者是必須遵守相關(guān)的通信規(guī)約。所以有此要求，這是因?yàn)楝F(xiàn)場總線技術(shù)的關(guān)鍵就是自動控制裝置與現(xiàn)場裝

置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制。只有遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議或通信規(guī)約，才能做到開放，完全互操作。第二，用于FCS系統(tǒng)的現(xiàn)場裝置必須是多功能智能化的，這是因?yàn)楝F(xiàn)場總線的一大特點(diǎn)就是要增加現(xiàn)場一級的控制功能，大大簡化系統(tǒng)集成，方便設(shè)計(jì)，利于維護(hù)。

數(shù)字通信是一種有力的工具，一個(gè)相互可操作的現(xiàn)場總線產(chǎn)生一種巨大的推動力量，加速了現(xiàn)場裝置與控制室儀表的變革，現(xiàn)場裝置智能化的趨勢越來越明顯。同時(shí)我們也看到，正是由于現(xiàn)場裝置智能化的進(jìn)展和完善，它已成為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)有力的硬件支撐，是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

多功能智能化控制裝置產(chǎn)品中，目前已開發(fā)有下列一些功能：

1、與自動控制裝置之間的雙向數(shù)字通信功能。這一點(diǎn)是必不可少的（前述）。

2、多變量輸出，例如，一個(gè)變送器可以同時(shí)測量溫度、壓力與流量，可輸出三個(gè)獨(dú)立的信號，或稱為“三合一”變送器。

3、多功能。智能化現(xiàn)場裝置可以完成諸如信號線性化、工程單位轉(zhuǎn)換、閥門特性補(bǔ)償、流量補(bǔ)償以及過程裝置監(jiān)視與診斷等功能。

4、信息差錯檢測功能。這些信息差錯會使測量值不準(zhǔn)確或阻止執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)。在每次傳送的數(shù)據(jù)幀中增加“狀態(tài)”數(shù)據(jù)值就能達(dá)到檢測差錯的目的。狀態(tài)可以指示數(shù)據(jù)是否正確或錯誤。它也能檢測到接線回路中短路或開路情況。狀態(tài)信息也能幫助技術(shù)人員縮短檢找故障的時(shí)間。

5、提供診斷信息。它可以提供預(yù)防維修（PM：以時(shí)間間隔為基礎(chǔ)）的信息，也可以提供預(yù)測維修（PDM：以設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ)）的信息。例如，一臺具有多變量輸出的氣動執(zhí)行器，當(dāng)閥門的過程超過一定的距離，如2Km（PDM），或腐蝕性介質(zhì)流過閥門達(dá)一定數(shù)量，如200m3時(shí)（PDM），或運(yùn)行的時(shí)間超過2年（PM），或閥門已經(jīng)損壞時(shí)（PDM）。當(dāng)上述4種情況中任一種情況或幾種情況同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，該智能執(zhí)行器都可以將信息發(fā)送到控制室主機(jī)，主機(jī)接受到PM與PDM信息后，結(jié)合企業(yè)對主動維修（PAM：以故障根源分析為基礎(chǔ)）的安排，合理采取對閥門的維護(hù)措施。通過對維修方式綜合平衡地運(yùn)用，改變和優(yōu)化企業(yè)以往的設(shè)備故障處理機(jī)制，既由對現(xiàn)場裝置的故障檢修改變?yōu)楹侠淼臓顟B(tài)維修。

6、控制器功能。可以將PID控制模塊植入變送器或執(zhí)行器中，使智能現(xiàn)場裝置具有控制器的功能，這樣就使得系統(tǒng)的硬件組態(tài)更為靈活。由于控制可在主機(jī)（控制器）或智能現(xiàn)場裝置中執(zhí)行，一種較好的選擇是將一些簡單的控制功能放在智能現(xiàn)場裝置之中，以減輕主機(jī)（控制器）的工作負(fù)擔(dān)，而主機(jī)（控制器）將主要考慮多個(gè)回路的協(xié)調(diào)操作和優(yōu)化控制功能。使得整個(gè)控制系統(tǒng)更為簡化和完善。