概况

       1975年分散型控制系统DCS（Distributed Control System）的出现，在测量和控制系统的领域内，引起了一场革命。控制系统虽然实现了数字化，但现场仪表却依然属于模拟技术（4～20mA）。直到现场总线的问世，才使现场仪表一直到控制系统实现了全数字化。因此，现场总线是DCS革命之后的又一次继续革命，也是测控领域中的一个里程碑。

       1984年，作为三个国际标准化组织之一的国际电工委员会IEC开始制定单一的现场总线国际标准，但由于国际上一些跨国大公司为了各自的利益，围绕着国际标准展开了一场大战，这场大战持续了16年，最终以妥协而告终，现场总线的国际标准有了8种之多，随后又增加到10种。一些大公司当然是心满意足了，但却苦了客户。由于多标准就等于无标准，用户莫不会感到困惑与无奈。虽然现场总线是一种新技术，却没有迅速地得到全面推广，所以最终这些公司也不是赢家。

       在现场总线的推广陷入僵局的时候，欧洲的一些大公司推出了实时以太网（Real Time Ethernet，简称RTE），以实现“e网到底”；此时美国的一些大公司表面上对之不动声色，其实早已经开始了另一条技术路线的探索——无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）。在2007年，HART基金会首先推出无线HART。

       在国际标准方面，现场总线的国际标准有10种，加上工业实时以太网，总共有20种之多。而WSN已有无线HART7.1版本和WIA-PA（中国的标准）成为IEC的PAS（Public Available Specification）文件，即公共可用规范。若在两年内没有什么问题，就能自动转化为正式国际标准。而不久的将来，ISA（美国仪表学会）100亦很有可能也成为PAS，也就是说在WSN方面，将有3个国际“准”标准，目前WSN正在快速发展和不断完善之中。

       在产品方面，有Emerson公司基于HART7.1标准的系列产品，号称“无线，无限”（Wireless，No Limit），还有Honeywell公司基于ISA100的系列产品，号称“One Wireless Solution”，我们可以翻译为“独一无二的无线解决方案”。

现场总线的特点

       现场总线控制系统FCS（Field Control System）与DCS相比有以下几个特点：首先是开放性，FCS的技术与标准是公开的，而DCS则是各公司各自有自己的专利技术；另外，DCS主机是数字的，现场仪表是模拟的，因此DCS是一个数模混合的系统；在DCS内变送器与同一控制回路的执行器只能通过主机进行通信，不能互相直接通信，在FCS内主机与变送器、执行器之间或变送器与执行器之间均可双向通信；FCS中的一条现场总线（一根双绞线）可以连接多台现场仪表，然后只要用一根电缆通向主机，而DCS中主机与每台现场仪表只能用一根两芯电缆一对一地连接，因此所用电缆的根数要多得多；FCS有丰富的功能模块，而且可以将模块植入到现场仪表中去，而DCS控制运算全部都集中在主机，如主机故障则全部瘫痪；在FCS中，现场仪表可以有多变量变送器，又有丰富的自诊断功能，相比之下，DCS的现场仪表智能化程度很低。

应用FCS的好处

（1）减少I/O（输入/输出）等装置

      由于可以将在现场相邻的一些仪表用一条现场总线相连再通往控制室，这样可以将隔离器、端子柜、I/O终端及I/O卡件的数量减少1/2到2/3，从而还可以减少I/O装置及装置室的空间。

（2）免去了数字与模拟的转换

（3）减少了电缆用量

（4）可以产生智能化的仪表

       如智能化的执行器在阀门的阀杆的行程累计超过若干距离，管道内有腐蚀性的介质流量累计超过若干立方米或阀门累计工作时间已超过了规定时间，或在单位时间内调节的动作过分频繁以及阀门确实损坏时都会向主机报告，使操作人员及时采取措施，使维修预报成为可能，从而使生产更为安全，维护费用更为低廉。

（5）改善调节的性能

       FCS将PID调节功能下放到现场仪表去了，以后可以使调节的周期缩短；另外由于主机的负荷减轻以后，FCS可以从事更为复杂的运算，如先进控制或过程的优化等等。

（6）降低工程费用

现场总线的实际应用情况

       上海中外合资的Seccor公司乙烯装置是国际上相同规模、同步建设中的几个装置中用FF现场仪表最多的企业，但FF仪表只占26%，H1总线也有2700条，而每条H1总线平均只能带5.8台现场仪表，与原规定的32台相差甚远，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的调节功能成功地下放到现场仪表是其成功之处。另外在安装施工、调试方面，工作量也确实减少了好多。

       在投资方面，硬件的价格偏高，甚至连电缆也引进，事实上电缆是不必引进的。清华大学自动化系已做过了实验证明，普通的双绞线即可。另外FF所用的一些附件如插接件等，方便的同时价格却比预计的要高得多。

       因此，国内新建的百万吨级乙烯项目，除中外合资的福建和广东南海项目也采用了FF外，新建的如新疆独山子、茂名、天津项目都没有采用FF。这充分说明，在市场经济的条件下，企业的业主理性得多了。根据国情的不同，从企业的具体情况出发，讲究以最少的资金取得最大效益的做法是非常正确的。回忆上世纪计划经济的时代，DCS的出现引起了不少企业一哄而起，为新技术而新技术，竞相采用DCS，以致花了大价钱却差不多都在低水平运行，没有很好地发挥其应有的功能。

今后的发展趋势

       从制造厂商来看，目前在技术与产品方面不会有大的改进，只是大体上维持原状，大力推广其产品而已。最多顺应无线技术的发展可能会有无线FF的出现，但这种无线FF与无线传感器网络并不能划等号，正像HART仪表加上适配器（无线收发器）并不等于新开发的无线HART一样。在用户方面，至少在国内不会再有大的用户群出现。