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2 現場控制系統FCS的出現以及在樓宇自控中的應用
上個世紀七八十年代,伴隨著計算機可靠性提高,價格大幅下降,出現了由多個計算機遞階構成的集中、分散相結合的分布式控制系統(Distributed ControlSystem,簡稱DCS)。DCS是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統。它的測量變送儀表一般是模擬儀表,因此它屬于一種模擬數字混合控制系統,這種系統較以前的各種控制系統有了較大的進步。DCS在工業自動化控制領域獲得了廣泛的應用,也開始應用到樓宇自動化控制領域。但是DCS存在如下一些缺點:
(1)安裝費用高。采用一臺儀表、一對傳輸線的接線方式,導致接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難;
(2)可靠性差。模擬信號傳輸精度低,而且抗干擾性差;
(3)系統封閉。各廠家的產品自成系統,系統封閉、不開放,難以實現產品的互換與互操作以及組成更大范圍的網絡系統。
上個世紀90年代以來,隨著控制技術、計算機技術、通信技術的發展,出現了基于現場總線的控制系統(FCS),FCS克服了DCS的缺點,它是一種全數字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統。目前,現場總線技術已經成為自動化技術中的一個熱點,備受國內外自動化設備制造商與用戶的關注。FCS*地簡化了傳統控制系統繁瑣且技術含量較低的布線工作量,使其系統檢測和控制單元的分布更趨合理。與傳統的DCS(分布式控制系統)相比,FCS具有可靠性高、可維護性好、成本低、實時性好、實現了控制管理一體化的結構體系等優點。現場總線的出現,為工業自動化帶來了一場深層次的革命,從而開創了工業自動控制的新紀元,被譽為自動化領域的計算機局域網。鑒于FCS的許多優點,控制專家們紛紛預言“FCS將取代DCS成為2l世紀控制系統的主流。”現在,FCS已經被應用到樓宇自動化控制領域。
2.1應用于樓字自動化領域的幾種現場總線
由于誘人的市場商機和不同的應用領域的存在,世界一些大公司或公司聯盟紛紛提出自己的現場總線協議標準。據不*統計,目前上有40種宣稱為開放型的現場總線標準。這些協議根據標準化組織(ISO)的計算機網絡開放式互連系統的OSI參考模型來制定的。大多數現場總線只是用其中的一、二和七層協議。于是現場總線呈現雜亂紛呈的局面。在這些現場總線中不乏優異的現場總線,如CAN、、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EiB等現場總線在樓宇自動化領域獲得了、較廣泛的應用。盡管基于現場總線的Fcs克服了DCS的許多缺點,但還是有一些不如人意的地方,*的缺點:多種現場總線并存而互不兼容,導致FCS的可互操作性只能在同一種現場總線系統中實現。后面將對FCS的缺點做進一步說明。