FCS统一体系结构

    笔者在文献[1]中详述了FF-H1两种设计思路所形成的体系结构。把I/O点分散予以数字化再赋以智能化的H1园卡思路就仪表智能化而言是可取的;然而就构成控制回路而言则难以恭维;它还不如现已从人们记忆中淡忘了的单回路数字调节器。后者构成一个闭环控制单回路或一个简单串级控制回路勿须借助通信就能实施。这种分散到无以复加而必须把PV值从变送器借助通信按时送到阀门上的H1园卡才能进行闭环控制运算，不但加重了通信的负荷，更增加了其复杂程度。形成闭环控制的及时性(Timelines)要求必须进行实时性的强制通信，随机性的不时之需的人机操作及/或修改以及传送报警与历史趋势要求的三种通信要求无疑使通信复杂化;逐点分散构成一个控制系统就必须统一号令——统一时钟与调度，即LAS;而为了控制的可靠性则必须对现行LAS者有冗余措施，而且这种冗余是在线冗余或称任务冗余，其技术难度远大于常规的离线冗余(Back-up)。凡此种种，均是由逐点彻底分散而酿成的。

    笔者对仪表数字化、智能化并无贬意。无须赘言：要智能化必须先数字化。文献[2]提到无A/D、D/A而提高精度，这种提法欠妥。事实上，就测量而言，非电量变成电量几乎全是模拟值电量，将此微弱电平经前置放大后(1伏电平左右)直接进行逐次比较型的A/D转换，与对4~20mA或1~5V输入进行A/D转换比较，只不过是避免了中间级或后置放大的误差而已。至于数字化以后的智能化，则全是软件考虑了，这就有赖于“仁者见仁，智者见智”。

    如文献[1]图8所示，把DCS控制站整体搬至现场的局部集中体系结构将是FCS的主流结构，除已述之外尚有以下特点：

    (1) 控制站的控制功能与构成系统的性能及采用通信协议是各自独立的，因而已为现行各种通信协议的FCS所采用。

    (2) 把DCS与PLC在结构形式上予以统一。长期以来，人们一直把DCS与PLC予以区分，这其实是一种误解。事实上，两者均是可编程控制器，只是PLC多偏重处理开关量，大多进行逻辑运算，因而价格较之DCS便宜一些。然而，随着PLC处理模拟量能力的增强，两者在功能上已难分伯仲了!反之，倒是结构与安装上不同而使人们仍加以区分。一般，DCS多是大机柜安装在控制机房内，而PLC常挂壁安装，如该图下部所示，FCS在外形、安装上已消除这种区分了。可能有人会问，控制装置的生命之泉——电源如何考虑?使用现有的24V仪表电源或高于12V的电源并以12V的蓄电池与之并联供电就可简单解决。

    (3) 该控制站是局部集中控制的，当无Timelines要求时，可采用以太网予以联网通信，这已为各种标准的FCS所认同。这样，从物理层至链路层采用以太网协议，而网络层采用IP，传输层采用TCP或UDP。OPC服务器主要引入DCOM技术，后者使得基础的网络通信协议对OPC客户机/服务器透明。 DCOM可以使用如UDP、TCP/IP和IPX各种传输工具发送信息，DCOM使用的是相同的OPC应用程序。如此，不但OPC就交换数据信息而言提供了一个全开放的统一系统平台，而且连具体传输信息的通信协议也都采用以太网+TCP(UDP)/IP了!这在具体实施上也都趋于一致，无疑极大方便了用户正常的维护处理。

    然而，就以太网的应用，笔者还有一些逆耳之言。早在1991年，国产第一套DCS——友立2000在沧州炼油厂FCC装置投运时，笔者就实际体会过。该系统的MMI—操作站与控制站就用全输速率为10M的以太网联网，各控制站之间无Timelines要求的信息要交换，而且该局域网总共站点数小于10个，其使用相当成功!但是，近几年来，以太网成了大热门，并企望一网到底，甚至像FF-H1那样赋予本安性能。笔者不但在 [1]中，而且还在上面再次阐明：就IEEE802.3规约而言，随机取得通信权的以太网通信不能满足有Timelines要求形成闭环控制回路的需求。通信全输速率即使达到1G，但最大1024个网站的局域网中若有300个I/O点各自都作为网站需要抢通信权的话，其碰撞是无法避免了，这有损于闭环控制。可能有人争辩说，可采用优先级，但是，优先级多，就无优先可言了，这也不是IEEE802.3本意。至于采取其它措施，例如HUB(集线器)等，则成本上升，采用以太网的优势也就减弱了，另则能否安装于工业现场?笔者对于以太网传输距离在100m以内能否应用于工业现场已心存疑虑了，至于一网到底乃至在国家已经多处立项进行攻关开发，实在是感叹不已!笔者可能不幸而言中：最终只可能一纸报告交帐了!