总线专题：第一讲 现场总线的由来

人称之为自动化领域中的一个里程碑。

DCS最初使用一个CPU中央处理器（Central Processor Unit）来控制8个PID（P代表Proportion,即比例；I代表Integral,即积分；D代表Differential，即微分）调节回路（loop）。一个CPU的故障只影响局部8个调节回路而不会影响全厂的控制，使危险得以分散，大大地提高了整个控制系统的可靠性。DCS的数据采集和处理以及调节回路的控制算法都是在控制室内的主机中完成的。操作人员只需看控制室内操作站上的CRT（ Cathod Ray Tube 阴极射线管）屏幕就等于看到了仪表盘上的仪表，而在操作站上的键盘KB（Key Board）操作即等于在仪表盘或操作台上用于操器或按钮进行操作，避免了操作人员频繁地在很长的仪表盘前来回走动，以及用笔来记录和计算班报和日报。控制室的面积也得以缩小。这时控制室内的控制系统已经实现了数字化，但处于现场的大量的变送器与执行器仍然是用模拟信号，每台现场仪表都必须各自用2芯或4芯电缆将4-20mA的直流模拟信号通往控制室。

6.现场总线控制系统

进入20世纪90年代，为了降低产品成本，增加盈利，工业生产的规模越来越大，生产过程也日益强化；并且人们对环境保护和生产安全的意识也更加提高，各国对此也制定了与之有关的规程或法令。此外，随着经济的国际化，企业之间的竞争不可避免，这就迫使企业的生产向着稳产、高效、优质、低耗、节能、环保与安全的方向发展。因此对生产过程进行检测与控制的点数与精度以及可靠性方面的要求也越来越高。以钢铁企业为例，4000m3 以上的大型炼铁高炉，其检测点已在5000以上；而火电厂30万机组的测点也在5000点左右，60万机组的测点也到了7000点，何况80万或90万机组也已经有了；又如乙烯装置也从过去的30万t到现在的90万t了。随着测点的增加，所需的控制电缆数势必随之增涨，以火力发电站30万kwm组为例，其所需的电缆长度已近500㎞以上，试想在电站的锅炉房内，空间有限，已密布着各种水、蒸汽、空气与燃料的管道，还要布置如此众多的电缆，不仅给工程设计带来了困难，而且对安装，调试与维修也带来了极大的不便，而更重要的是如此大量的信息涌向DCS的入口，不可避免地出现了“瓶颈”堵塞的现象，严重地威胁着DCS的正常运行。

因此，寻求现场仪表的数字化、智能化，使大量的一般控制功能从DCS下放到现场仪表中去解决，以减少汽机的负担而增加系统的可靠性；同时也要求减少通往控制室的电缆数。

以上就是产生智能化仪表与现场总线的背景。

三、产生现场总线的基础

既然随着工业生产规模的不断扩大已经显示出需要智能化仪表与现场总线的苗头，恰恰就在这个时候，控制技术、通信技术与计算机技术（有人将Control控制、Communication通信、Computer计算机统称为3C技术；也有人将CRT屏幕技术也加了进来称为4C技术）的发展提供了所需的技术基础。于是现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）就应运而生了。

四、总结

总结以上所述的发展史。可得到以下结论：

（1）生产的发展，市场的需求永远是产生新生事物的动力，决不是相关技术的发展所得到的自然结果。相关技术的发展只能为所需求的新生事物提供技术和物质基础。

（2）事物的发展总是由简到繁，又从繁到简形成一个螺旋式上升的过程，但他决不是简单地重复，而是不断地升华，达到了更高的水平。例如20世纪40年代出现的04型基地式气动仪表，他就在现场集检测、显示与控制的功能于一体，后来又发展到气动、电动单元组合式仪表进行集中控制和DCS，而又到了目前的FCS，又回到了彻底分散，利用在现场的智能化变送器和执行器，在现场实现自主调节，这种从现场分散到集中，又从集中回到分散，似乎又回到原来的情况，但FCS有了分散以后，现场仪表还有受主机监控和向主机提供自诊断等功能，这与过去的现场基地式仪表相比，是不可同日而语了。