现场总线的基础--智能现场装置

在iec1158有关现场总线的定义中提到了现场装置。现场装置包括多类工业产品，它们是流量、压力、温度、振动、转速等或其它各种过程量的转换器或变送器；包括转角发送器和on-off开关；还包括控制阀、执行器和电子马达等。另外也包括现场的简单plc和远方单回路调节器。

这里应该说明的是，上述提到的各类工业产品，与在dcs系统中配套使用的，和上述产品同名称的现场装置，有着本质上的差别。例如：与dcs系统配套使用的，输出为4--20ma的压力变送器和在fcs系统中安装于现场的压力变送器有质的不同。

除了满足对所有现场装置的共性要求外，fcs系统中的现场装置还必须符合下列要求：第一，无论是那个公司生产的现场装置，它必须与它所处的现场总线控制系统具有统一的总线协议，或者是必须遵守相关的通信规约。所以有此要求，这是因为现场总线技术的关键就是自动控制装置与现场装 置之间的双向数字通信现场总线信号制。只有遵循统一的总线协议或通信规约，才能做到开放，完全互操作。第二，用于fcs系统的现场装置必须是多功能智能化的，这是因为现场总线的一大特点就是要增加现场一级的控制功能，大大简化系统集成，方便设计，利于维护。

数字通信是一种有力的工具，一个相互可操作的现场总线产生一种巨大的推动力量，加速了现场装置与控制室仪表的变革，现场装置智能化的趋势越来越明显。同时我们也看到，正是由于现场装置智能化的进展和完善，它已成为现场总线控制系统有力的硬件支撑，是现场总线控制系统的基础。

多功能智能化控制装置产品中，目前已开发有下列一些功能：

1、与自动控制装置之间的双向数字通信功能。这一点是必不可少的（前述）。

2、多变量输出，例如，一个变送器可以同时测量温度、压力与流量，可输出三个独立的信号，或称为“三合一”变送器。

3、多功能。智能化现场装置可以完成诸如信号线性化、工程单位转换、阀门特性补偿、流量补偿以及过程装置监视与诊断等功能。

4、信息差错检测功能。这些信息差错会使测量值不准确或阻止执行机构响应。在每次传送的数据帧中增加“状态”数据值就能达到检测差错的目的。状态可以指示数据是否正确或错误。它也能检测到接线回路中短路或开路情况。状态信息也能帮助技术人员缩短检找故障的时间。

5、提供诊断信息。它可以提供预防维修（pm：以时间间隔为基础）的信息，也可以提供预测维修（pdm：以设备状态为基础）的信息。例如，一台具有多变量输出的气动执行器，当阀门的过程超过一定的距离，如2km（pdm），或腐蚀性介质流过阀门达一定数量，如200m3时（pdm），或运行的时间超过2年（pm），或阀门已经损坏时（pdm）。当上述4种情况中任一种情况或几种情况同时出现时，该智能执行器都可以将信息发送到控制室主机，主机接受到pm与pdm信息后，结合企业对主动维修（pam：以故障根源分析为基础）的安排，合理采取对阀门的维护措施。通过对维修方式综合平衡地运用，改变和优化企业以往的设备故障处理机制，既由对现场装置的故障检修改变为合理的状态维修。

6、控制器功能。可以将pid控制模块植入变送器或执行器中，使智能现场装置具有控制器的功能，这样就使得系统的硬件组态更为灵活。由于控制可在主机（控制器）或智能现场装置中执行，一种较好的选择是将一些简单的控制功能放在智能现场装置之中，以减轻主机（控制器）的工作负担，而主机（控制器）将主要考虑多个回路的协调操作和优化控制功能。使得整个控制系统更为简化和完善。