工业控制网络

1、工业控制网络技术 学习重点 工业控制网络是一种涉及局域网、广域网、分布 式计算等多方面技术的网络，在工业自动化领域中还 包含现场检测和控制系统。作为一种综合应用的网络 技术，工业控制网络的特点是要适应各类工业企业的 不同应用需求，并确定各具应用特色的技术实现方案。 本章重点对对工业控制网络中的集散控制系统、现场 控制系统、工业以太网的网络组成及工作原理进行论 述。 1.工业控制的需求？ 2. 问什么要研究工业控制网络？ 5 节省成本的潜力 安装 节省 电线 PLC I/O板 安装元件（Ex-/电流隔离器等） 排列机架 空间 减少错误 减少安装时间 工业控制网络的发展 工业控制网络技术是在工业生

2、产的现代化要求情 况下提出来的，与计算机技术、控制技术和网络技 术的发展密切相关。 随着网络技术的发展，Internet正在把全世界的计算 机系统、通信系统逐渐集成起来，形成信息高速公 路，形成公用数据网络。在此基础上，传统的工业 控制领域也正经历一场前所未有的变革，开始向网 络化方向发展，形成了新的控制网络。 工业控制网络一般用来处理现场实时的测控信息,是 网络控制系统进行实时控制信息处理的数据流通 道。它是工业企业网络的一个重要部分（另一部 分是信息网络）。 按照工业自动化与信息化层次模型，控制网络 可以分为两类： 设备层网络，如 Profibus等 面向自动化的主干控制网络 工业控制网络

3、 8 工业控制网与企业网 工业控制网络是网络技术在工业控制领域中的 具体应用，是工业企业网中的一个重要组成部分。 工业网络的结构一般可以分为上层的信息网和下 层的控制网。有如下三种常见的体系结构： 信息网络与控制网络统一组网，再与现场 总线互联构成工业企业网。如图所示。 现场设备的控制采用嵌入式系统加以实现，该嵌入 式系统具有网络通信能力的接口，能够实现与控制 网的信息交换，而控制网与信息网统一构建组网形 成工业企业网。如图 所示。 10 现场总线与内联网集成。在该方案中，动态数据库 一方面根据现场信息，动态地修改自身的数据；另 一方面接收监控站的控制信息对其进行处理并送往 现场。同时，为了保

4、证控制的实时性，控制信息也 可 直 接 下 送 至 现 场 。 如 图 所 示 。 典型工业企业网 工业企业网的产生和发展背景 工业企业网的产生和发展是需求拉动和技术推动的结 果。 从需求上来说，作为企业信息基础设施的企业网 越来越被企业所重视，企业的需求呼唤着企业网的 产生和发展。 从技术上来说，飞速发展的计算机技术、网络与 通信技术和控制技术推动着企业网技术的产生和发 展。工业企业网正是这3种技术在企业中的融合和应 用。 工业企业网的基本概念和特性 工业企业网（Enterprise Network）目前尚无统一定义。 一般是指在一个工业企业范围内将实现信号检测、控制 以及数据传递、处理与计

5、算的设备、装置或系统连接在 一起，以实现企业内的资源共享、信息管理、过程控制、 经营决策，并能够访问企业外的信息资源，使得各项事 务协调运作，从而实现企业集成管理和控制的一种网络 环境。 工业企业网有很多的特性，如：范围确定性、集成性、 安全性以及相对开放性等等。 工业企业网的发展历程 工业企业网的发展有三个阶段： 1. 20世纪 70年代中期开始，企业网只是指企业中传统 的分时共享中心主机及其各终端所构成的网络，基 本上只限于作业处理，其功能和应用是有限的。 2. 随着局域网技术的发展，企业内不仅中小型计算机 而且微型计算机也能够被连入网络，共享信息与资 源，其功能有了很大的扩展。而且由于工

6、业以太网、 集散控制系统以及可编程序控制器的产生和发展， 工业企业内的现场控制设备也被集成到一起，使得 企业网发展到了一个新阶段。 工业企业网的发展有三个阶段(续) 从 20世纪 90年代开始，由于 Internet技术的 成熟和迅速推广，出现了 Intranet的概念，进 而在 Intranet的基础上又出现了 Extranet（外 联网）和基础网的概念，而且现场总线技术 也越来越为人们所接受，并被普遍用于过程 自动化、制造自动化、楼宇自动化等系统之 中，于是便分别以Infranet或Extranet技术和 现场总线技术（或工业以太网）为信息网络 和控制网络的依托，形成了当前意义上的企 业网

7、概念。 什么是Extranet、Intranet、 Infranet ？ Extranet（外联网）是一个使用Internet/Intranet技术使 企业与其客户、其他企业相连来完成其共同目标的合作 网络。它通过存取权限的控制，允许合法使用者存取远 程公司的内部网络资源，达到企业与企业间资源共享的 目的。 Intranet（企业内部网）与Internet相比，Internet是面向 全球的网络，而Intranet则是Internet 技术在企业机构内部 的实现,它能够以极少的成本和时间将一个企业内部的大 量信息资源高效合理地传递到每个人。Intranet为企业提 供了一种能充分利用通讯线路、

8、经济而有效地建立企业 内联网的方案 Infranet（基础网）是一个通用的、公共的、数据包交换网络补 充设施，为企业和高要求的私人用户提供一个高安全性、灵活性 和高质量服务的网络环境。 Internet与Intranet及Extranet的比较： Internet Internet Intranet Intranet Extranet Extranet 参与人员参与人员 一般大一般大 众众 公司内部员工公司内部员工 公司内部员工、顾客、战公司内部员工、顾客、战 略联盟厂商略联盟厂商 存取模式存取模式 自由自由授权授权 授权授权 可用带宽可用带宽 少少多多 中等中等 隐私性隐私性 低低高高中等中

9、等 安全性需求安全性需求 高高较低较低较高较高 控制网络与信息网络的互连 1）必要性 可以建立实时信息库有利于决策。 可以及时交换控制信息和生产信息，有利 于了解生产情况。 建立分布式数据库有利于保证数据的一致 性完整性和互操作性。 可以对控制网络进行远程操作，节省资源。 为企业提供完善的信息资源。 2）特点 要求节点有较高的实时性。 容错能力强，有较高的可靠性和安全性。 控制网络协议实用、简单、可靠以及结构的分散 性。 现场控制设备的智能化和功能自治性。 网络数据传输量小和节点处理能力需要减小。 性能价格比高。 3）应用 Internet对传统控制系统的影响 Infranet和 Intran

10、et与现场总线的结合 目前控制系统的设计思想已经趋向于网络化、分散化、 开放性等。网络上的节点不仅有计算机、工作站，还有 智能测控仪表。当传统DCS逐渐走向基于现场总线的 Infranet之后，就可能建立Internet的新型网络结构，通 过网络互连的控制系统功能将远远大于系统中独立个体 功能的总和，我们把这种强大的网络结构称为“网络的 网络”。 工业控制网络的特点分析 1.集散控制系统 计算机 A/D 转 换 D/A 转 换 变 送 器 /执 行 器 检 测 /执 行 元 件 被控对象 计算机集中控制系统结构 工业控制网络的特点分析 1.集散控制系统 集散控制系统结构 现 场 控 制 室 控

11、 制 单元 （控 制） 工 作 站 工业控制网络技术工业控制网络技术 集散控制系统 CRT 操 作 站 临 控 计 算 机 过 程 控 制 单 元 （ PCU） 数 据 采 集 单 元 （ DAU） 高 速 数 据 总 线 （ HW ） 第一代DCS结构 3.2 工业控制网络技术工业控制网络技术 集散控制系统 图 3-5 第二代DCS结构 主计算机 （H C ） 通过操作站 （U S ） 系统管理模块 （S MM） 多功能控制器 （MC ） 网间连接器 （G W） 局域网络（L A N ） G W C P U C R T 显示 器 D A U E O S 增强 型操 作站 其他网络 3.2 工

12、业控制网络技术工业控制网络技术 集散控制系统 第三代DCS的四个层次 经 营 管 理 级 过 程 控 制 级 生 产 管 理 级 控 制 管 理 级 与一般的计算机控制系统相比， DCS具有以下特点： （1）松耦合的多处理器系统， 可实现硬件积木化； （2）软件模块化； （3）控制系统用组态方法生成； （4）通信网络的应用； （5）可靠性高。 集散控制系统DCS 集散控制系统是集散控制系统是20世纪世纪70年代中期发展起来的以微处理年代中期发展起来的以微处理 器为基础的、实行集中管理、分散控制的计算机控制系器为基础的、实行集中管理、分散控制的计算机控制系 统。它是统。它是计算机计算机（Comp

13、uter）、）、通信通信（ Communication）、）、 CRT和和控制控制（Control）技术发）技术发 展的产物。由于该系统在发展初期以实行分散控制为主展的产物。由于该系统在发展初期以实行分散控制为主 ，因此又称为分散型控制系统或分布式系统（，因此又称为分散型控制系统或分布式系统（ Distributed Control System，DCS），简称为集散系），简称为集散系 统或统或DCS DCS自问世以来，发展异常 迅速，几经更新换代，技术 性能日臻完善，并以其技术 先进、性能可靠、构成灵活 、操作简便和价格合理的特 点，赢得了广大用户，已被 广泛应用于是有、化工、电 力、冶金和

14、轻工等工业领域 集散控系统的体系结构 集散控制系统经过三十多年的发展，其结构不 断更新。随着 DCS 开放性的增强，其层次化 的体系结构特征更加显著，充分体现了DCS集 中管理、分散控制的设计思想。DCS是纵向分 层、横向分散的大型综合控制系统，它以多层 局部网络为依托，将分布在整个企业范围内的 各种控制设备和数据处理设备连接在一起，实 现各部分的信息共享和协调工作，共同完成各 种控制、管理及决策任务。 下图为一个DCS的典型体系结构。按照DCS各组成 部分的功能分布，所有设备分别处于四个不同的层 次，自下而上分别是：现场控制级、过程控制级、 过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的 四层

15、局部网络分别是现场网络 (Field Network， Fnet)、控制网络 (Control Network，Cnet)、监控网 络 (Supervision Network，Snet) 和管理网络 (Management Network，Mnet)。 集散控制系统的体系结构 DCS的构成与联系的构成与联系 一一.DCS硬件基本构成硬件基本构成 桥梁系统网络：连接各站的 进行应用组态和监控工程师站：对 与计算机的人机交互操作员站：完成操作员 现场测量单元 运算器、存储器 核心现场控制站 DCS :DCS 1.现场控制级 现场控制级设备直接与生产过程相连，是DCS的基础。 典型的现场控制级设备

16、是各类传感器、变送器和执行器 。它们将生产过程中的各种工艺变量转换为适宜于计算 机接收的电信号，送往过程控制站或数据采集站；过程 控制站又将输出的控制器信号送到现场控制级设备，以 驱动控制阀或变频调速装置等，实现对生产过程的控制 。 归纳起来，现场控制级设备的任务主要有以下几个 方面。一是完成过程数据采集与处理。二是直接输 出操作命令、实现分散控制。三是完成与上级设备 的数据通信，实现网络数据库共享。四是完成对现 场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。 现场网络与各类现场传感器、变送器和执行器相连 ，以实现对生产过程的监测与控制。同时与过程控 制级的计算机相连，接收上层的管理信息，传递装 置的

17、实时数据。 现场网络的信息传递有三种方式，一种是传统 的模拟信号 传输方式，第二种是全数字信号（ 现场总线信号）传输方式；第三种是混合信号 （如在 模拟量信号上，叠加调制后的数字量信 号）传输方式。现场信息以现场总线为基础的 全数字传输是今后的发展方向。 2.过程控制级 过程控制级主要由过程控制站、数据采集站和 现场总线接口等构成。 过程控制站接收现场控制级设备送来的信号， 按照预定的控制规律进行运算，并将运算结果 作为控制信号，送回到现场的执行器中去。过 程控制站可以同时实现反馈控制、逻辑控制或 顺序控制等功能。 数据采集站与过程控制站类似，也接收由现场设备送来 的信号，并对其进行必要的转换

18、和处理之后送到集散控 制系统中的其他工作站（如过程管理级设备）。数据采 集站接收大量的非控制过程信息，并通过过程管理级设 备传递给运行人员，它不直接完成控制功能。 在DCS的监控网络上可以挂接现场总线服务器 (Fieldbus Server，FS)，实现DCS网络与现场总线的集成。现场 总线服务器是一台安装了现场总线接口卡与DCS监控网 络接口卡的完整的计算机。现场设备中的输入、输出、 运算、控制等功能模块，可以在现场总线上独立构成控 制回路，不必借用DCS控制站的功能。 过程控制级的主要功能表现在以下几个方面。一是采 集过程数据，进行数据转换与处理；二是对生产过程 进行监测和控制，输出控制信

19、号，实现反馈控制、逻 辑控制、顺序控制和批量控制功能；三是现场设备及 I/O 卡件的自诊断；四是与过程操作管理级进行数据通 信。 3.过程管理级 过程管理级的主要设备有操作站、工程师站和监控计算机等 。 操作站是操作人员与DCS相互交换信息的人机接口设备，是 DCS的核心显示、操作和管理装置。操作人员通过操作站来 监视和控制生产过程，可以在操作站上观察生产过程的运行 情况，了解每个过程变量的数值和状态，判断每个控制回路 是否工作正常，并且可以根据需要随时进行手动、自动、串 级、后备串级等控制方式的无扰动切换，修改设定值，调整 控制信号，操控现场设备，以实现对生产过程的干预。另外 还可以打印各种

20、报表，复制屏幕上的画面和曲线等。 为了实现以上功能，操作站是由一台具有较强图形处 理功能的微型机，以及相应的外部设备组成的，一般 配有 CRT或LCD 显示器、大屏幕显示装置 (选件)、打 印机、键盘、鼠标等，开放型DCS采用个人计算机作 为其人机接口。 工程师站是为了控制工程师对DCS进行配置、组态、 调试、维护所设置的工作站。工程师站的另一个作用 是对各种设计文件进行归类和管理，形成各种设计、 组态文件，如各种图样、表格等。工程师站一般由 PC 机配置一定数量的外部设备组成，例如打印机、绘图 仪等。 监控计算机的主要任务是实现对生产过程的监督控制 ，如机组运行优化和性能计算，先进控制策略的

21、实现 等。根据产品、原材料库存以及能源的使用情况，以 优化准则来协调装置间的相互关系，以实现全企业的 优化管理。另外，监控计算机通过获取过程控制级的 实时数据，进行生产过程的监视、故障检测和数据存 档。由于监控计算机的主要功能是完成复杂的数据处 理和运算功能，因此，对它主要是运算能力和运算速 度的要求。一般，监控计算机由超级微型机或小型机 构成。 4.经营管理级 经营管理级是全厂自动化系统的最高一层。只 有大规模的集散控制系统才具备这一级。经营 管理级的设备可能是厂级管理计算机，也可能 是若干个生产装置的管理计算机。它们所面向 的使用者是厂长、经理、总工程师等行政管理 或运行管理人员。 经营管

22、理级也可分为实时监控和日常管理两部分。实时监控是 全厂各机组和公用辅助工艺系统的运行管理层，承担全厂性能 监视、运行优化、全厂负荷分配和日常运行管理等任务。日常 管理承担全厂的管理决策、计划管理、行政管理等任务，主要 是为厂长和各管理部门服务。 对管理计算机的要求是具有能够对控制系统做出高速反应的实 时操作系统，能够对大量 数据进行高速处理与存储，具有能 够连续运行可冗余的高可靠性系统，能够长期保存生产数 据 ，并具有优良的、高性能的、方便的人机接口，丰富的数据库 管理软件，过程数据收集软件，人机接口软件以及生产管理系 统生成等工具软件，能够实现整个工厂的网络化和计算机的集 成化。 集散控制系

23、统的硬件结构 DCS 的硬件系统主要由集中操作管理装置、分散过程 控制装置和通信接口设备等组成，通过通信网络系统 将这些硬件设备连接起来，共同实现数据采集、分散 控制和集中监视、操作及管理等功能。由于不同 DCS 厂家采用的计算机硬件不尽相同，因此，DCS 的硬件 系统之间的差别也很大。为了从功能上和类型上来介 绍 DCS 的硬件构成，只能抛开各种具体的 DCS 的硬 件组成及特点。集中操作管理装置的主要设备是操作 站，而分散过程控制装置的主要设备是现场控制站。 这里，着重介绍DCS 的现场控制站和操作站。 现场控制站现场控制站 从功能上讲，分散过程控制装置主要包括现场 控制站、数据采集站、顺

24、序逻辑控制站和批量 控制站等，其中现场控制站功能最为齐全，为 了便于结构的划分, 下面统称之为现场控制站 。现场控制站是DCS与生产过程之间的接口， 它是DCS的核心。分析现场控制站的构成，有 助于理解DCS的特性。 现场控制站是一个可独立运行的计算机检测控 制系统。由于它是专为过程检测、控制而设计 的通用型设备，所以其机柜、电源、输入输出 通道和控制计算机等与一般的计算机系统有所 不同。 1.机柜 现场控制站的机拒内部均装有多层机架，以供安装各 种模块及电源之用。为了给机柜内部的电子设备提供 完善的电磁屏蔽，其外壳均采用金属材料 (如钢板或铝 材)，并且活动部分 (如柜门与机柜主体) 之间要

25、保证有 良好的电气连接。同时，机柜还要求可靠接地，接地 电阻应小于 4。 为保证柜中电子设备的散热降温，一般柜内均装有风 扇，以提供强制风冷。同时为防止灰尘侵入，在与柜 外进行空气交换时，要采用正压送风，将柜外低温空 气经过滤网过滤后引入柜内。 在灰尘多、潮湿或有腐蚀性气体的场合 (例如 安装在室外使用时)，一些厂家还提供有密封式 机柜，冷却空气仅在机柜内循环，通过机柜外 壳的散热叶片与外界交换热量。为了保证在特 别冷或热的室外环境下正常工作，还为这种密 封式机柜设计了专门的空调装置，以保证柜内 温度维持在正常值。另外，现场控制站机柜内 大多设有温度自动检测装置，当机柜内温度超 过正常范围时，

26、会产生报警信号。 2.电源 只有保持电源 ( 交流电源和直流电源 )稳定、可靠，才 能确保现场控制站正常工作。 为了保证电源系统的可靠性，通常采取以下几种性措施 (1)每一个现场控制站均采用双电源供电，互为冗余。 (2)如果现场控制站机拒附近有经常开关的大功率用电设 备，应采用超级隔离变压器，将其初级、次级线圈间的 屏蔽层可靠接地，以克服共模干扰的影响。 (3)如果电网电压波动很严重，应采用交流调压器，快速 稳定供电电压。 3.控制计算机 控制计算机是现场控制站的核心，一般是由 CPU、存 储器、输入 / 输出通道等基本部分组成。 。 操作站操作站 DCS 操作站一般分为操作员站和工程师站两

27、种。其中工程师站主要是技术人员与控制系统 的人机接口，或者对应用系统进行监视。工程 师站上配有组态软件，为用户提供了一个灵活 的、功能齐全的工作平台，通过它来实现用户 所要求的各种控制策略。为节省投资，许多系 统的工程师站可以用一个操作员站代替。 运行在PC硬件平台、NT操作系统下的通用操作站的出现 ，给DCS用户带来了许多方便。由于通用操作站的适用面 广，相对生产量大，成本下降，因而可以节省用户的经费 。维护费用也比较少。采用通用系统要比使用各种不同的 专用系统更为简单，用户也可减少人员培训的费用。开放 性能好，很容易建立生产管理信息系统，更新和升级容易 。因此，通用操作站是DCS的发展方向

28、。 为了实现监视和管理等功能，操作站必须配置有以下设备 。 1.操作台 操作台用来安装、承载和保护各种计算机和外 部设备。目前流行的操作台有桌式操作台、集 成式操作台和双屏操作台等，用户可以根据需 要选择使用。 2.微处理机系统 DCS 操作站的功能越来越强，这就对操作站 的微处理机系统提出了更高的要求。一般的 DCS操作站采用 32 位或 64 位微处理机。 3.外部存储设备 为了很好的完成 DCS 操作站的历史数据存储 功能，许多 DCS 的操作站都配有一到两个大 容量的外部存储设备，有些系统还配备了历史 数据记录仪。 4.图形显示设备 当前DCS的图形显示设备主要是LCD，有些 DCS还

29、在使用CRT。有些DCS操作站配备有厂 家专用的图形显示器。 5.操作键盘和鼠标 (l)操作员键盘 操作员键盘一般都采用具有防水、防尘能力 、有明确图案或标志的薄膜键盘。这种键盘从键的分配和布 置上都充分考虑到操作直观、方便，外表美观，并且在键体 内装有电子蜂鸣器，以提示报警信息和操作响应。 (2)工程师键盘 工程师键盘一般为常用的击打式键盘，主要 用来进行编程和组态。 现代的DCS操作站已采用了通用PC机系统，因此，无论是 操作员键盘，还是工程师键盘都在使用通用标准键盘和鼠标 。 6.打印输出设备 有些DCS 操作站配有两台打印机，一台用于打 印生产记录报表和报警报表；另一台用来拷贝 流程画

30、面。随着激光等非击打式打印机的性能 不断提高，价格不断下降，有的 DCS 己经采 用这类打印机，以求得清晰、美观的打印质量 和降低噪声。 集散控制系统的软件体系 一个计算机系统的软件一般包括系统软件和应 用软件两部分。由于集散控制系统采用分布式 结构，在其软件体系中既包括了上述两种软件 ，还增加了诸如通信管理软件、组态生成软件 及诊断软件等。 集散控制系统的系统软件集散控制系统的系统软件 集散控制系统的系统软件是一组支持开发、生 成、测试、运行和维护程序的工具软件，它与 一般应用对象无关，主要由实时多任务操作系 统、面向过程的编程语言和工具软件等部分组 成。 集散控制系统的组态软件集散控制系统

31、的组态软件 DCS组态是指根据实际生产过程控制的需要， 利用DCS所提供的硬件和软件资源，预先将这 些硬件设备和软件功能模块组织起来，以完成 特定的任务。这种设计过程习惯上称作组态或 组态设计。从大的方面讲，DCS的组态功能主 要包括硬件组态(又叫配置)和软件组态两个方 面。 DCS软件一般采用模块化结构。系统的图形显 示功能、数据库管理功能、控制运算功能、历 史存储功能等都有成熟的软件模块。但不同的 应用对象，对这些内容的要求有较大的区别。 因此，一般的DCS具有一个(或一组)功能很强 的软件工具包(即组态软件)，该软件具有一个 友好的用户界面，使用户在不需要什么代码程 序的情况下便可以生成

32、自己需要的应用“程序 ”。 操作系统是一组程序的集合，用来控制计算机 系统中用户程序的执行顺序，为用户程序 与系 统硬件提供接口软件，并允许这些程序 ( 包括 系统程序和用户程序 ) 之间交换信息。用户程 序也称为应用程序，用来完成某些应用功能。 在实时工业计算机系统中，应用程序用来完成 功能规范中所规定的功能，而操作系统则是控 制计算机自身运行的系统软件。 集散控制系统的基本功能 集散控制系统自问世至今，市场上的产品不计 其数。它们结构类型各具特色，功能特性有弱 有强，但一些基本功能是必须具备的。这里主 要介绍现场控制站和操作站的基本功能。 现场控制站的基本功能现场控制站的基本功能 现代DC

33、S的现场控制站是多功能型的，其基本 功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批 量控制、数据采集与处理和数据通信等功能。 1.反馈控制 在生产过程控制诸多类型中，反馈控制仍然是 数量最多、最基本、最重要的控制方式。现场 控制站的反馈控制功能主要包括输入信号处理 、报警处理、控制运算、控制回路组态和输出 信号处理等。 (1)输入信号处理 对于过程的模拟量信号，一般要进行采样、模 / 数转换、数字滤波、合理性检验、规格化、 工程量变换、零偏修正、非线性处理、补偿运 算等。对于数字信号则进行状态报警及输出方 式处理。对于脉冲序列，需进行瞬时值变换及 累积计算。 (2)报警处理 集散控制系统具有完备的报

34、警功能，使操作管 理人员能得到及时、准确又简洁的报警信息， 从而保证了安全操作。DCS 的报警可选择各 种报警类型、报警限值和报警优先级。 操作站的基本功能操作站的基本功能 操作站的基本功能主要表现为显示、操作、报 警、组态、系统维护和报告生成等几个方面。 1.显示 操作站的彩色显示器(CRT或LCD)具有很强的显示 功能。DCS能将系统信息集中地反映在屏幕上，并 自动地对信息进行分析、判断和综合。它以模拟方 式、数字方式及趋势曲线实时显示每个控制回路的 测量值(PV)、设定值(SV)及控制输出值(MV)。所有 控制回路以标记形式显示于总貌画面中，而每个回 路中的信息又可以详尽地显示于分组画面

35、中。非控 制变量的实时测量值以及经处理后的输出值也可以 各种方式在屏幕上显示。 2.操作 操作站可对全系统每个控制回路进行操作，对 设定值、控制输出值、控制算式中的常数值、 顺控条件值和操作值进行调整，对控制回路中 的各种操作方式 ( 如手动、自动、串级、计算 机、顺序手动等 ) 进行切换。对报警限设定值 、顺控定时器及计数器的设定值进行修改和再 设定。为了保证生产的安全，还可以采取紧急 操作措施。 3.报警 操作站以画面方式、色彩 ( 或闪光 ) 方式、模 拟方式、数字方式及音响信号方式对各种变量 的越限和设备状态异常进行各种类型的报警。 4.报告生成 根据生产管理需要，操作站可以打印各种班

36、报 、日报、操作日记及历史记录，还可以拷贝流 程图画面等。 工业控制网络的特点分析 2.现场总线控制系统 现场总线控制网络结构 信 息 层 控 制 层 设 备 层 设 备 层 现场总线概述现场总线概述 控制网络与现场总线控制网络与现场总线 控制网络与计算机网络的区别控制网络与计算机网络的区别 现场总线数据通信系统现场总线数据通信系统 现场总线现场总线 现场总线现场总线 现场总线数据通信系统现场总线数据通信系统 现场总线现场总线 数据通信系统的组成数据通信系统的组成 数据通信系统的组成数据通信系统的组成 发送设备发送设备 接收设备接收设备 传输介质传输介质 传输报文传输报文 通信协议通信协议 数

37、据通信系统实数据通信系统实 际上是一个硬软际上是一个硬软 件的结合体件的结合体 接收设备 发送设备 传输介质 报文 协议 现场总线与上层网络的三种连接方式与上层网络的三种连接方式 3.2 工业控制网络技术工业控制网络技术 现场总线系统的特点 （1）系统的开放性：开放是指与相关标准的一致性、 公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统， 是指它可以与世界上任何地方遵守相同标准的其他设 备或系统连接。通信协议一致公开，各不同厂家的设 备之间可实现信息交换。 （2）互可操作性与互用性：互可操作性，是指实现互 连设备间、系统间的信息传送与沟通；而互用则意味 着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替

38、换。 现场总线系统的特点 （3）现场设备的智能化与功能自治性：它将传感测量、 补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备 中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能， 并可随时诊断设备的运行状态。 （4）系统结构的高度分散性：现场总线已构成一种新 的全分散性控制系统的体系结构，从根本上改变了现 有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了 系统结构，提高了可靠性。 （5）对现场环境的适应性：工作在生产现场前端，作 为工厂网络底层的现场总线是专为现场环境而设计的， 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电 力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现 供电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。 现场总线的特点和优点 FCS与DCS的详细对比 1.结构 FCS：一对多：一对传输线接多台仪表， 双向传输多个信号。 DCS：一对一:一对传输线接一台仪表，单 项传输一个信号。 现场总线的特点和优点 FCS与DCS的详细对比 2.可靠性 FCS：操作员