概況
1975年分散型控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）的出現(xiàn)，在測(cè)量和控制系統(tǒng)的領(lǐng)域內(nèi)，引起了一場(chǎng)革命?？刂葡到y(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，但現(xiàn)場(chǎng)儀表卻依然屬于模擬技術(shù)（4～20mA）。直到現(xiàn)場(chǎng)總線的問(wèn)世，才使現(xiàn)場(chǎng)儀表一直到控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線是DCS革命之后的又一次繼續(xù)革命，也是測(cè)控領(lǐng)域中的一個(gè)里程碑。
1984年，作為三個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織之一的國(guó)際電工委員會(huì)IEC開始制定單一的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但由于國(guó)際上一些跨國(guó)大公司為了各自的利益，圍繞著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)展開了一場(chǎng)大戰(zhàn)，這場(chǎng)大戰(zhàn)持續(xù)了16年，最終以妥協(xié)而告終，現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有了8種之多，隨后又增加到10種。一些大公司當(dāng)然是心滿意足了，但卻苦了客戶。由于多標(biāo)準(zhǔn)就等于無(wú)標(biāo)準(zhǔn)，用戶莫不會(huì)感到困惑與無(wú)奈。雖然現(xiàn)場(chǎng)總線是一種新技術(shù)，卻沒有迅速地得到全面推廣，所以最終這些公司也不是贏家。
在現(xiàn)場(chǎng)總線的推廣陷入僵局的時(shí)候，歐洲的一些大公司推出了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)（Real Time Ethernet，簡(jiǎn)稱RTE），以實(shí)現(xiàn)“e網(wǎng)到底”；此時(shí)美國(guó)的一些大公司表面上對(duì)之不動(dòng)聲色，其實(shí)早已經(jīng)開始了另一條技術(shù)路線的探索——無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，簡(jiǎn)稱WSN）。在2007年，HART基金會(huì)首先推出無(wú)線HART。
在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面，現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有10種，加上工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，總共有20種之多。而WSN已有無(wú)線HART7.1版本和WIA-PA（中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)）成為IEC的PAS（Public Available Specification）文件，即公共可用規(guī)范。若在兩年內(nèi)沒有什么問(wèn)題，就能自動(dòng)轉(zhuǎn)化為正式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。而不久的將來(lái)，ISA（美國(guó)儀表學(xué)會(huì)）100亦很有可能也成為PAS，也就是說(shuō)在WSN方面，將有3個(gè)國(guó)際“準(zhǔn)”標(biāo)準(zhǔn)，目前WSN正在快速發(fā)展和不斷完善之中。
在產(chǎn)品方面，有Emerson公司基于HART7.1標(biāo)準(zhǔn)的系列產(chǎn)品，號(hào)稱“無(wú)線，無(wú)限”（Wireless，No Limit），還有Honeywell公司基于ISA100的系列產(chǎn)品，號(hào)稱“One Wireless Solution”，我們可以翻譯為“獨(dú)一無(wú)二的無(wú)線解決方案”。
現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)
現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（Field Control System）與DCS相比有以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先是開放性，F(xiàn)CS的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)是公開的，而DCS則是各公司各自有自己的專利技術(shù)；另外，DCS主機(jī)是數(shù)字的，現(xiàn)場(chǎng)儀表是模擬的，因此DCS是一個(gè)數(shù)?；旌系南到y(tǒng)；在DCS內(nèi)變送器與同一控制回路的執(zhí)行器只能通過(guò)主機(jī)進(jìn)行通信，不能互相直接通信，在FCS內(nèi)主機(jī)與變送器、執(zhí)行器之間或變送器與執(zhí)行器之間均可雙向通信；FCS中的一條現(xiàn)場(chǎng)總線（一根雙絞線）可以連接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表，然后只要用一根電纜通向主機(jī)，而DCS中主機(jī)與每臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表只能用一根兩芯電纜一對(duì)一地連接，因此所用電纜的根數(shù)要多得多；FCS有豐富的功能模塊，而且可以將模塊植入到現(xiàn)場(chǎng)儀表中去，而DCS控制運(yùn)算全部都集中在主機(jī)，如主機(jī)故障則全部癱瘓；在FCS中，現(xiàn)場(chǎng)儀表可以有多變量變送器，又有豐富的自診斷功能，相比之下，DCS的現(xiàn)場(chǎng)儀表智能化程度很低。
應(yīng)用FCS的好處
（1）減少I/O（輸入/輸出）等裝置
由于可以將在現(xiàn)場(chǎng)相鄰的一些儀表用一條現(xiàn)場(chǎng)總線相連再通往控制室，這樣可以將隔離器、端子柜、I/O終端及I/O卡件的數(shù)量減少1/2到2/3，從而還可以減少I/O裝置及裝置室的空間。
（2）免去了數(shù)字與模擬的轉(zhuǎn)換
（3）減少了電纜用量
（4）可以產(chǎn)生智能化的儀表
如智能化的執(zhí)行器在閥門的閥桿的行程累計(jì)超過(guò)若干距離，管道內(nèi)有腐蝕性的介質(zhì)流量累計(jì)超過(guò)若干立方米或閥門累計(jì)工作時(shí)間已超過(guò)了規(guī)定時(shí)間，或在單位時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)的動(dòng)作過(guò)分頻繁以及閥門確實(shí)損壞時(shí)都會(huì)向主機(jī)報(bào)告，使操作人員及時(shí)采取措施，使維修預(yù)報(bào)成為可能，從而使生產(chǎn)更為安全，維護(hù)費(fèi)用更為低廉。
（5）改善調(diào)節(jié)的性能
FCS將PID調(diào)節(jié)功能下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表去了，以后可以使調(diào)節(jié)的周期縮短；另外由于主機(jī)的負(fù)荷減輕以后，F(xiàn)CS可以從事更為復(fù)雜的運(yùn)算，如先進(jìn)控制或過(guò)程的優(yōu)化等等。
（6）降低工程費(fèi)用
現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)際應(yīng)用情況
上海中外合資的Seccor公司乙烯裝置是國(guó)際上相同規(guī)模、同步建設(shè)中的幾個(gè)裝置中用FF現(xiàn)場(chǎng)儀表最多的企業(yè)，但FF儀表只占26%，H1總線也有2700條，而每條H1總線平均只能帶5.8臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表，與原規(guī)定的32臺(tái)相差甚遠(yuǎn)，其原因是芯片的功耗高、31.25kb/s的速度太低所致。
但其所有PID的調(diào)節(jié)功能成功地下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表是其成功之處。另外在安裝施工、調(diào)試方面，工作量也確實(shí)減少了好多。
在投資方面，硬件的價(jià)格偏高，甚至連電纜也引進(jìn)，事實(shí)上電纜是不必引進(jìn)的。清華大學(xué)自動(dòng)化系已做過(guò)了實(shí)驗(yàn)證明，普通的雙絞線即可。另外FF所用的一些附件如插接件等，方便的同時(shí)價(jià)格卻比預(yù)計(jì)的要高得多。
因此，國(guó)內(nèi)新建的百萬(wàn)噸級(jí)乙烯項(xiàng)目，除中外合資的福建和廣東南海項(xiàng)目也采用了FF外，新建的如新疆獨(dú)山子、茂名、天津項(xiàng)目都沒有采用FF。這充分說(shuō)明，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的條件下，企業(yè)的業(yè)主理性得多了。根據(jù)國(guó)情的不同，從企業(yè)的具體情況出發(fā)，講究以最少的資金取得最大效益的做法是非常正確的?；貞浬鲜兰o(jì)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，DCS的出現(xiàn)引起了不少企業(yè)一哄而起，為新技術(shù)而新技術(shù)，競(jìng)相采用DCS，以致花了大價(jià)錢卻差不多都在低水平運(yùn)行，沒有很好地發(fā)揮其應(yīng)有的功能。
今后的發(fā)展趨勢(shì)
從制造廠商來(lái)看，目前在技術(shù)與產(chǎn)品方面不會(huì)有大的改進(jìn)，只是大體上維持原狀，大力推廣其產(chǎn)品而已。最多順應(yīng)無(wú)線技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)有無(wú)線FF的出現(xiàn)，但這種無(wú)線FF與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)并不能劃等號(hào)，正像HART儀表加上適配器（無(wú)線收發(fā)器）并不等于新開發(fā)的無(wú)線HART一樣。在用戶方面，至少在國(guó)內(nèi)不會(huì)再有大的用戶群出現(xiàn)。
（轉(zhuǎn)載）
