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分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展與智能化（2）

FCS想要在實際中取代DCS，既要具備DCS所具有的功能，又要能克服DCS的缺點。FCS由于采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，在開放性、控制分散等方面優(yōu)于傳統(tǒng)DCS。但是FCS是一種新技術(shù)，目前甚至連標(biāo)準(zhǔn)本身都還沒有制定完畢，因此與成熟的DCS相比，在技術(shù)、開發(fā)、生產(chǎn)供應(yīng)、應(yīng)用經(jīng)驗等諸方面都還存在一些欠缺。由于這些原因，F(xiàn)CS取代DCS將是一個逐漸的過程。在這一過程中，會出現(xiàn)一些過渡型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如在DCS中以FCS取代DCS中的某些子系統(tǒng)。用戶將現(xiàn)場總線連接到獨立的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，服務(wù)器配有DCS中連接操作站的上層網(wǎng)絡(luò)的接口，與操作站直接通信，見圖4。

圖4 支持現(xiàn)場總線儀表的DCS

4、智能控制 - 維護(hù) - 管理集成系統(tǒng)

智能控制—維護(hù)—管理集成系統(tǒng)90年代發(fā)展起來的一項新概念、新方法、新技術(shù)。它以智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的手段，使企業(yè)和生產(chǎn)過程獲得高性能、高可靠和高效益。它是21世紀(jì)企業(yè)發(fā)展的方向。ICMMS以分布式的智能測量與操縱系統(tǒng)(intelligent actuation and measurement system， IAMS)為基礎(chǔ)，通過信息交換與共享，將控制、維護(hù)和技術(shù)管理系統(tǒng)(control maintenance and technical management system， CMMS)集成為一個有機整體，即ICMMS。

在ICMMS體系結(jié)構(gòu)中，控制、維護(hù)和技術(shù)管理子系統(tǒng)分別由相應(yīng)的工作站和一系列相應(yīng)的子功能組成。其中，各工作站通過現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)與現(xiàn)場的智能執(zhí)行器和智能傳感器以及其他的工作站交換信息，實現(xiàn)較高級的控制、維護(hù)和技術(shù)管理功能；而一系列相應(yīng)的子功能則被分布到各智能執(zhí)行器和傳感器中。與常規(guī)設(shè)備不同，智能化設(shè)備具有信息處理、存儲和通信功能，它們一方面為上級功能模塊提供信息，另一方面實現(xiàn)一定的對現(xiàn)場設(shè)備的控制、維護(hù)與管理功能。

控制、維護(hù)和管理是相互聯(lián)系的，相互制約的。CMMS就是把控制、維護(hù)和管理三者集成為一個統(tǒng)一的系統(tǒng)。CMMS是在三者的交集上來考察和處理問題，充分利用各部分的信息，做出最優(yōu)決策，獲得最高效益。

IAMS包括四個智能模塊：

    a. 目標(biāo)分析模塊：分析用戶要求與裝置及生產(chǎn)過程的一致性和相關(guān)性。
    b. 態(tài)勢分析模塊：提供給用戶關(guān)于裝置及生產(chǎn)過程狀態(tài)、特性的綜合報告 ( 含歷史、現(xiàn)狀、趨勢及仿真 ) 。
    c. 狀態(tài)及故障分析模塊：根據(jù)技術(shù)的有效性(閥值、濾波)、操作運行的有效性(硬件冗余校核)、功能有效性(功能與過程狀態(tài)的相關(guān)性)確定觀察是否有效，對故障的類型、性質(zhì)、部位進(jìn)行診斷和分析。
    d. 決策分析模塊。用來支持選擇控制策略，以便根據(jù)有效的觀察達(dá)到有效的目標(biāo)。

上述4個模塊之間的信息是相互交流的，且是一致的。因而，所作出的決策將是在綜合考慮了受控對象狀態(tài)和運行要求后，能實現(xiàn)最優(yōu)目標(biāo)的最優(yōu)決策。

將CMMS和IAMS兩子系統(tǒng)結(jié)合起來，就構(gòu)成了完整的ICMMS系統(tǒng)，如圖5所示。其中，集成模式子系統(tǒng)CMMS將控制、維護(hù)和技術(shù)管理功能集成在一起，使企業(yè)和生產(chǎn)過程獲得高性能、高利用率和高效益；分布模式子系統(tǒng)IAMS作為CMMS的支持系統(tǒng)主要完成過程的測量和執(zhí)行，為CMMS系統(tǒng)提供所需的信息。

圖5 CMMS-IAMS系統(tǒng)

ICMMS的總體體系結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖6中，自下而上的第1層是生產(chǎn)過程，在此存在著不同形式的物質(zhì)流和能量流。第2層是一個基于現(xiàn)場總線的分布式系統(tǒng)，由若干智能執(zhí)行器(intelligent actuator，縮寫為IA)和智能傳感器(intelligent sensor，縮寫為IS)組成，它們一方面對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)加以采集，并經(jīng)過適當(dāng)處理后送到總線上，以提供一致的和有效的信息；另一方面對從現(xiàn)場總線上取得的操作命令加以處理并執(zhí)行。第3層是與現(xiàn)場總線和企業(yè)網(wǎng)同時相連的負(fù)責(zé)實現(xiàn)控制、維護(hù)和技術(shù)管理的工作站，它們從現(xiàn)場總線獲取生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)場總線和企業(yè)網(wǎng)彼此交換信息和發(fā)出指令，并為運行管理人員提供良好的人機界面。最上層是整個企業(yè)的管理層。從其構(gòu)成可以看出，在ICMMS，只存在數(shù)據(jù)流和信息流，因而可以將其理解為一種工業(yè)自動化領(lǐng)域的信息集成技術(shù)。

圖6 ICMMS體系結(jié)構(gòu)示意圖