基金會(huì)現(xiàn)場總線FF(Foundation Fieldbus)以ISO/OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)模式為基礎(chǔ),取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次,并在應(yīng)用層上增加了用戶層。用戶層主要針對自動(dòng)化測控應(yīng)用的需要,定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則,采用設(shè)備描述語言規(guī)定了通用的功能塊集。
現(xiàn)場總線大都用于過程自動(dòng)化、醫(yī)藥領(lǐng)域、加工制造、交通運(yùn)輸、國防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域,大概不到十種的總線占有80%左右的市場。
現(xiàn)場總線(Field bus)是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線,它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn),因而受到了許多標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計(jì)算機(jī)廠商的高度重視。它是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線,是自動(dòng)化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。
基金會(huì)現(xiàn)場總線按照基金會(huì)總線組織的定義,F(xiàn)F總線是一種全數(shù)字、串行、雙向傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng),是一種能連接現(xiàn)場各種現(xiàn)場儀表的信號傳輸系統(tǒng),其最根本的特點(diǎn)是專門針對工業(yè)過程自動(dòng)化而開發(fā)的,在滿足要求苛刻的使用環(huán)境、本質(zhì)安全、總線供電等方面都有完善的措施。
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System,FCS)是分布控制系統(tǒng)(DCS) 的更新?lián)Q代產(chǎn)品,并且已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化領(lǐng)域中一個(gè)新的熱點(diǎn)?,F(xiàn)場總線技術(shù)是20 世紀(jì)90年代興起的一種先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù),它將現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)通信與管理的觀念引入工業(yè)控制領(lǐng)域。
數(shù)據(jù)采集通常有兩種解釋:一種是從數(shù)據(jù)源收集、識別和選取數(shù)據(jù)的過程。另一種是數(shù)字化、電子掃描系統(tǒng)的記錄過程以及內(nèi)容和屬性的編碼過程。
DCS在控制上的最大特點(diǎn)是依靠各種控制、運(yùn)算模塊的靈活組態(tài),可實(shí)現(xiàn)多樣化的控制策略以滿足不同情況下的需要,使得在單元組合儀表實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)繁瑣與復(fù)雜的命題變得簡單。隨著企業(yè)提出的高柔性、高效益的要求,以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的控制方案已經(jīng)不能適應(yīng),以多變量預(yù)測控制為代表的先進(jìn)控制策略的提出和成功應(yīng)用之后,先進(jìn)過程控制受到了過程工業(yè)界的普遍關(guān)注。
工業(yè)自動(dòng)化儀表(industrial process measurement and control instrument)是在工業(yè)生產(chǎn)過程中,對工藝參數(shù)進(jìn)行檢測、顯示、記錄或控制的儀表,又稱工業(yè)儀表對工藝參數(shù)進(jìn)行檢測、顯示、記錄或控制的儀表,或(工業(yè))過程檢測控制儀表。 工藝生產(chǎn)過程的檢測是了解和控制工業(yè)生產(chǎn)的基本手段,只有在任何時(shí)刻都能準(zhǔn)確地了解工藝過程的全貌,并進(jìn)行控制,才能保證生產(chǎn)過程順利,并以高的生產(chǎn)率、小的消耗生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
閉環(huán)控制是指控制論的一個(gè)基本概念。指作為被控的輸出量以一定方式返回到作為控制的輸入端,并對輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。帶有反饋信息的系統(tǒng)控制方式。當(dāng)操作者啟動(dòng)系統(tǒng)后,通過系統(tǒng)運(yùn)行將控制信息輸向受控對象,并將受控對象的狀態(tài)信息反饋到輸入中,以修正操作過程,使系統(tǒng)的輸出符合預(yù)期要求。閉環(huán)控制是一種比較靈活、工作績效較高的控制方式,工業(yè)生產(chǎn)中的多數(shù)控制方式采用閉環(huán)控制的設(shè)計(jì)。
分散控制系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ),采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)簡稱DCS,也可直譯為“分散控制系統(tǒng)”或“分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”。它采用控制分散、操作和管理集中的基本設(shè)計(jì)思想,采用多層分級、合作自治的結(jié)構(gòu)形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。DCS在電力、冶金、石化等各行各業(yè)都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。
直接數(shù)字控制(Direct Digit Control),簡稱為DDC系統(tǒng),是用一臺計(jì)算機(jī)對被控參數(shù)進(jìn)行檢測,再根據(jù)設(shè)定值和控制算法進(jìn)行運(yùn)算,然后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)對生產(chǎn)進(jìn)行控制,使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。利用計(jì)算機(jī)的分時(shí)處理功能直接對多個(gè)控制回路實(shí)現(xiàn)多種形式控制的多功能數(shù)字控制系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)的輸出直接作用于控制對象,故稱直接數(shù)字控制,英文縮寫 DDC。
隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場競爭的日益激烈,產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的檔次發(fā)展,制造產(chǎn)品的工藝過程變得越來越復(fù)雜,為滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗,以及安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等要求,作為工業(yè)自動(dòng)化重要分支的過程控制的任務(wù)也愈來愈繁重。
以保證生產(chǎn)過程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內(nèi)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。這里“過程”是指在生產(chǎn)裝置或設(shè)備中進(jìn)行的物質(zhì)和能量的相互作用和轉(zhuǎn)換過程。表征過程的主要參量有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。通過對過程參量的控制,可使生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的產(chǎn)量增加、質(zhì)量提高和能耗減少。一般的過程控制系統(tǒng)通常采用反饋控制的形式,這是過程控制的主要方式。
智能化是指事物在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的支持下,所具有的能滿足人的各種需求的屬性。比如無人駕駛汽車,就是一種智能化的事物,它將傳感器物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)融為一體,從而能動(dòng)地滿足人的出行需求。
自動(dòng)化(Automation)是指機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過程(生產(chǎn)、管理過程)在沒有人或較少人的直接參與下,按照人的要求,經(jīng)過自動(dòng)檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制,實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)的過程。
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