分布式控制系统方案

1、分布式控制系统它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级il算机系统，综 合了让算机，通信、显示和控制等4C技术，英基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、 配置灵活以及组态方便。在特殊控制领域，如核电站控制系统，DCS的含义被误叫做数字化控制系统（Digital control system）,其实质仍为分布式操作系统。首先，DCS的计架一系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系 统的实时性、可靠性和扩充性，起着决肚性的作用，因此各厂家都在这方而进行了精心的设 计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确左的时间限度完成信息 的传送。这里所

2、说的“确龙的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间 限度完成，而这个时间限度则是根拯被控制过程的实时性要求确立的。因此，衡量系统网络 性能的指标并不是网络的速率DCS,即通常所说的每秒比特数（bps）,而是系统网络的实时性，即能在多长的时间确保 所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断, 因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充 性的要求，系统网络上可接入的最大卫点数量应比实际使用的廿点数量大若干倍。这样，一 方面可以随时增加新的卩点，另一方而也可以使系统网络运行于较轻的迪值负荷状态，以确 保系统的

3、实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生 的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运 行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（ DDC）功能的网络巧点。 一般一套DCS中要设豊现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可 以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性,也可以使各站点分担数据 采集和控制功能,有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有 关的人机界而（HMI-Human Machine Interfa

4、ce 或 operator interface）功能的网络 ij点。工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络 巧点,其主要功能是提供对DCS进行组态，配宜工作的工具软件（即组态软件）,并在 DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个卩点的运行情况，使系统工程师可以通过工程 师站及时调整系统配置及一些系统参数的设宦，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与 集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组态功能的 系统就不能称其为DCS。DCS自1975年问世以来，已经经历了三十多年的发展历程。在这三十多年中，DCS 虽然在系统的体系结构

5、上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都 得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向 发展。作为生产过程自动化领域的计算机控制系统,传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如 果以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机控制 系统的含义已被大大扩展了,它不仅包括过去DCS中所包含的齐种容，还向下深入到了现 场的每台测量设备、执行机构,向上发展到了生产管理，企业经营的方方而而。传统意义上 的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化,而工业自动化系统的槪念,则应圧 位到企业全面解决方案，即total solu

6、tion的层次。只有从这个角度上提岀问题并解决问题， 才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。EPKS系统结构工厂|工厂飲箝比 舎时用*尖V取 农日访月用护 .nPHD辻程2示W9C黴驱匪I eS(v9rcrKce .(1日H&PM8niegmorH厂便戸宦直溟花五柞Asset .Mmagar &penm SiaronProfii仗字稅如儉Digra* vwk Marker工厂如i/nJSvn集战锂別ACEcon SenesSener兀金金忌芟語滋及历史18西刮毘与曲J CQCSJJSTWob的人Quduy ConwJ Syacwn EXjceoon Srauop Erpeoon Server

7、 4SM Qpffror srrecu切ess 一I 單睡*护亠-血w丄严心甲訓“3白琢尬和心盹iKzeiaTrK PKSr1-B I sarec) *zaragerTPS/TDC300扛走決尹 Erpaoon m LCNDCSDCS具有以下特点：1. 高可靠性。由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用睿 错设汁,因此某一台il算机出现的故障不会导致系统英他功能的丧失。此外，由于系统中各 台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特立结构和软件的型a 计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。2. 开放性。DCS采用开放式，标准化、模块化和系列化设

8、计，系统中各台计算机采 用局域网方式通信,实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增汁算机方便地 连入系统通值网络或从网络中卸下，几乎不影响系统貝他计算机的工作。形态组成DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国自控行业又 称之为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级讣算机系统,综 合了 讣算机(Computer)通讯(Communication) 显示(CRT)和控制(Control)等 4C 技术， 其基本思想是分散控制.集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。)发展历史第一阶段1975-198

9、0年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为:DCS1) 采用微处理器为基础的控制单元,实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独 立完成回路控制，具有自诊断功能2) 采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离,实现集中监视，集中操作3) 采用较先进的冗余通信系统第二阶段1980-1985.,在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：1) 微处理器的位数提高,CRT显示器的分辨率提高2) 强化的模块化系统3) 强化了系统信息管理，加强通信功能第三阶段1985年以后，集散系统进入第三代,英技术特点表现为：1) 采用开放系统管理2) 操作站采用32位微处理器3) 采用实时多用户多任务的操作系统进入九十

10、年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了 DCS之中。PLC 是一种针对顺序逻借控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻 借。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛,以至于有些人已做岀预测：基于 现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。特点介绍DCS是分散控制系统(Distributed Control System)的简称，国一般习惯称为集散控制 系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综 合了 讣算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等 4C

11、 技术， 其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便,DCS特点如下。高可靠性由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某 一台计算机出现的故障不会导致系统苴它功能的丧失。此外，由于系统中各台il算机所承担 的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用讣算机，从而使 系统中每台计算机的可靠性也得到提髙。开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式 通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统迪值 网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。灵活性

12、通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确怎测量与控制信号及相 互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各 种监控和报警画而，从而方便地构成所需的控制系统。易于维护功能单一的小型或微型&用汁算机,具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个 计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。协调性各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享，协调工作，以完成控 制系统的总体功能和优化处理。控制功能齐全控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现串级、前馈、解 耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方

13、便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方 式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据 采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可編程控制器构成。处于底层的过 程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数拯迪 信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理, 如各种优化il算、统讣报表、故障诊断、显示报警等。随着讣算机技术的发展,DCS可以 按照需要与更高性能的讣算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、 仓储管理、能源管理等。结构从结构上划分，DCS包括过程级、操

14、作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O 单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站， 完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统）,作为DCS更高 层次的应用，目前国纸行业应用到这一层的系统较少。DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程揑制堑完成的，所以控制程序是由过程揑 制站执行的。过程控制站的组成：DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统,主要由电源、CPU （中央处理器）、网 络接口和I/O组成I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O般是模 块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通

15、道,用来连接传感器和执行器（调肖阀）。I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成,每个机架可以摆放一立数量的模 块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用 来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。国外应用分散控制系统1975年美国最大的仪表控制公司Honeywell首次向世界推出了它的综合分散控制系 统TDC2000 （Toal Distributed Control-2000）,这一系统的发表，立即引起美国工业控制界 髙度评价，称之为最鼓舞人心的事件”。世界各国的各大公司也纷纷仿效，推出了一个又一 个集散系统，从此过程控制进入了集散系统的新时期。在

16、此期间有日本鏗公司推出的CEN TUM,美国泰勒仪表公司的MO SË,费雪尔 公司的DCÉ 400,贝利公司的N 90,福克斯波罗公司的Cpect rum和徳国西门子 公词的 Telepermmo随着计算机特别是微型讣算机与网络技术的飞速发展,加上各制造商的激烈竞争，使 DCS很快从70年代的第一代发展到90年代初的第三代DCS0尽管在这之前的集散系统 的技术水平已经很高，但其中存在着一个最主要的弊病是：务大公司推出的几十种型号的 系统，几乎都是该公司的专利产品，每个公司为了保护自身的利益，采用的都是专利网络, 这就为全厂、全企业的管理带来问题。随着计算机的发展与网络开

17、发使各控制厂商更多地采用商业讣算机的技术，80年代末 许多公司推岀新一代的集散系统，荘主要特征是新系统的局部网络采用MAP协议：引用 智能变送器与现场总线结构;在控制软件上引入PLC的顺序控制与批量控制，使DCS也 具有PLC的功能。至90年代初各国知名的DCS有：3000,Bailey的IN F I90,Ro semoun t的 RS3,W est Hoo se 的 WDPF,L eeds &Non th rup 的 MAX1000,Foxbo ro 的 löA S,日本横河的CEN TUM.这里所提到的均为大型的DCS,为了适应市场的需要各厂商也开 发了不少中小型的DCS系统如S

18、9000,MAX2丄XL,A 2 PACS等等。流程工业CIMS流程工业CIMS是一个复杂的综合自动化系统，处理的对象是整个企业的全部生产活 动，DCS作为一种有效的工具和实现手段，在流程工业CIMS中完成重要的基础控制和实 时生产数据采集、动态监控等功能。与管理类计算机相比，DCS能够提供更加可靠的生产 过程数据，使CIMS系统所作岀的优化决策也更加可靠。从功能上看，流程工业CIMS中的生产自动化系统、动态监控系统和在线质呈控制都 可以由DCS实现。从流程工业CIMS的层次结构看，DCS主要担负过程控制和过程优化任 务，有些生产调度和生产管理工作也可在DCS上完成。主要厂家国DCS主要厂家有

19、：新华，科远自动化集团股份，优稳,中控，和利时，轆，自仪 股份、鲁能控制，国电智深，华文，乐华，正泰中自等。国外的有：西屋公司、艾默生、FOXBORO. ABB、西门子、霍尼韦尔、横河、罗克 韦尔、山武一霍尼韦尔公司、FISHER-ROSEMOUNT公司等。相关问答1. 什么是DCS?DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System）,在国自控行业又 称之为集散控制系统。2. DCS有什么特点？DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制 器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行 数

20、据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。 因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。3. DCS的结构是怎样的？从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O 单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站， 完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更髙 层次的应用，目前国纸行业应用到这一层的系统较少。4. DCS的控制程序是由谁执行的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。5. 过程控制站的组成如何?

21、DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU （中央处理器）、网 络接口和I/O组成。日常维护1过程通道故障：过程通逍故障出现最多的是I/O卡故障。I/O卡故障一般的判断与处 理：通过系统诊断，更换通道或通过更换备用件处理，至于其部元件老化或是其他原因造成 的损坏，一般控制人员不好判断。I/O卡的检修一般是由厂家处理，目前的热控检修人员的 手段还不能达到像检修常规仪表那样检修。而且生产厂家的I/O卡件已制造成一体化的趋势, 这样只能购买备件。好在这类鯉只是在调试阶段岀现较多，正常运行中岀现几率很低。一 次元件或控制设备出现故障有时不能直接被操作员发现，只有异常或报警后才通知热控

22、人员 处理。这样对检修人员和运行人员的素质要求就要提髙，运行人员要详细介绍鲍前后的状 态便于热控检修人员能够快速、准确地处理缺陷，减少故障的扩大化，另外许多DCS厂家 在产品宣传上都支持卡件热拨，做为控制人员，在运行中更换卡件时一左要做好安全防护措 施否则会引起系统变化或负荷变化，尤其数字虽卡件。2对于操作员站勉无论国产与进口设备都有相关的报道，那么究其原因比较多，硬 盘或卡件故障,冷却风扇负荷过重等等，有时会发生人为操作现象，一般在修改控制逻辑下 装软件重启设备或强制设备保护信号时，最易发生操作事件，轻则设备异常，重则易造成设 备停运后果非常严重：对死机后重启，不同厂家的启动时间不同，少则几

23、十秒，多则几分钟， 人为该操作发生的故障在热工专业中的不安全事件中占有很大比例，在操作中尤为引起高度 重视，减少人为故障。3球标操作不正常，一般是由于机械装垃长期工作、老化、污染、点通断不可靠、电 缆插件不牢等这样的就需要换检査即可。4控制操作失灵：是由于球标的操作信号没有正常改变过程通道的状态，造成操作失 效，这是2个方而造成的，一个方而是软件缺陷,另一方面是硬件本身鯉的状态针对这 样的缺陷通常做法检査过程通道功能正常后，再检查操作远必要时进行重起初始操作。5对于薄膜键盘主要是键盘接触不良信号电缆松动或主机误动键盘或启动不完整都可 以导致其功能不正常应用针对不同情况处理。6打印机不工作一般是

24、由于配置的原因，这样的缠应检査打印机的设巻及其硬件是 否正常进行处理。报表软件功能不强主要表现在由于打印机打印报表和SOE等造成死机， 或者打印机的SOE记录时问与实际情况不符；SOE打印浏览后不能返回历史曲线：SOE 时间顺序不一致有时偏差很大，这会延误事故分析的进展时，有时还会误导分析方向，SOE 问题既与系统设计不合理,SOE点没完全集中在一个DPU上的有关，也与系统硬件及软件 设计考虑不周有关。这种故障的出现,通过分析认为这主要是对电厂的总体方面考虑的不太 完美，在小的方而还不够仔细会出现这样那样的故障，针对这种情况要认真对待，不放过蛛 丝马迹，与厂家认真研究提岀问题进一步完善，让该系

25、统更好地为生产服务。7电源故障：电源故障问题较多，保险配置不合理，备用电源不能自投，电源波动引 起保护误动及接插头接触不良易造成无电源。针对电源故障处理相对比较容易。首先，认真 核对保险的配宜及容量，真正起到保险的作用；其次，UPS的配备很重要，它可以在电源 波动时也能保证系统正常供电，而且要考虑冗余和备用问题。8干扰造成的故障：对于干扰主要是接地问题，备用电源的切换和大功率的无线離 设备如手机、对讲机等。另外还有DCS系统的干扰信号可能由本身造成的。那么对于DCS 系统的接地问题越来越引起人们的重视，尤其在电力行业，大功率电器设备的启动和停止都 会干扰DCS的控制信号,适成不必要的故障。为了

26、防止干扰信号串入系统，严格执行屏蔽 和接地要求和方式，信号线远离干扰源，同时采取防电源波动措施。主/从过程处理机之间 在机组运行时，除非万不得以，尽量不要人为切换，已防产生干扰，如必须切换，应采取措 施，先将控制切手动，以免对机组运行工况产生影响。对里理釜问、工程师站等重点部位， 应绝对禁止使用大功率无线电離设备。相关控制系统总述计算机和网络技术的飞速发展，引起了自动化控制系统结构的变革,一种世界上最新 型的控制系统即现场总线控制系统(Fieldbus Control System, FCS)在上世纪九十年代泄 向实用化,并正以迅猛的势头快速发展。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点,

27、 正越来越受到国外自动化设备制造商与用户的关注。现场总线控制系统的出现,将给自动化 领域在过程控制系统上带来又一次革命,其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自 动化的新纪元。FCS可以说是第五代过程控制系统，是由PLC (Programmable Controller)或DCS (Distributed Control System)发展而来的。FCS与PLC及DCS之间有千丝万缕的联系, 又存在着本质的差异。本文针对PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点、性能和差异作一 分析。1 PLC、FCS三大控制系统的基本特点目前，在连续型流程生产工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DC

28、S和FCS。 它们各自的基本特点如下：PLC1. 从开关量控制发展到顺序控制、运算处理，是从下往上的。2. 逻辑控制、定时控制、计数控制、步进(顺序)控制、连续PID控制、数据控 制一一PLC具有数据处理能力、通信和联网等多功能。3. 可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。4. 也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作 主站方便之处是：有用户编程时,不必知道通信协议,只要按说明书格式写就行。5. PLC网络既可作为独立DCS/TDCS,也可作为DCS/TDCS的子系统。6. 主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。FCS1. FCS是

29、第五代过程控制系统，它是21世纪自动化控制系统的方向。是3C技术 (Communication, Computer, Control)的融合。基本任务是：本质(本征)安全、危 险区域、易变过程、难于对付的非常环境。(2) 全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装豊。3. 用两根线联接分散的现场仪表、控制装置，取代每台仪表的两根线。“现场控制”取 代分散控制”；数据的传输采用总线”方式。4. 从控制室到现场设备的双向数字迪值总线，是互联的、双向的、串行多盯点、开放 的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。5. 用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。6. 把微机处理器转

30、入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字逊能力，信号传输 精度高，远程传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。7. 可上局域网，再可与iMemet相通。既是通信网络,又是控制网络。8. 3类FCS的典型应用：1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆 技术是绝对重要的；2）分立的工艺动作自动控制如空制造机器人、汽车；3）多点控制 如楼宇自动化。这三大控制系统，尤其是DCS、PLC,都在电站得到了广泛应用，而且效果也非常好。系统差异差异2.1.1 DCS 或 PLCPLC系统与DCS系统的结构差异不大,只是在功能的着重点上的不同，DCS着重于 闭环控制及数据处理。PL

31、C着重于逻辑控制及开关量的控制，也可实现模拟量控制。DCS或PLC系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS及PLC的 脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络,因此，数据公路自身的设计就决 泄了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。DCS的特点是：（1）控制功能强。可实现复杂的控制规律，如串级、前馈、解耦、 自适应、最优和非线性控制等。也可实现顺序控制。（2）系统可靠性髙。（3）采用CRT 操作站有良好的人机界而。（4）软硬件采用模块化积木式结构。（5）系统容易开发。（6） 用组态软件,编程简单，操作方便。（7）有良好的性价比。通过数

32、据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS或PLC系统的相对优点与 弱点。1. 系统能处理多少I/O信息。2. 系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。3. 能适应多少用户和装置（CRT、控制站等）。4. 传输数据的完整性是怎样彻底检査的。5. 数据公趾的最大允许长度是多少。6. 数据公路能支持多少支路。7. 数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记 录装宜等）。为保证通信的完整,大部分DCS或PLC厂家都能提供證数据公路。为了保证系统的安全性，使用了复杂的邂规约和检错技术。所谓通信规约就是一组 规则，用以保证所传输的数据接收与发送。目前在DCS和PLC系

33、统中一般使用两类迪值手段，即同步的和异步的，同步通信依 靠一个业信号来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。2.1.2 FCSFCS具有（1）很好的开放性、互操作性和互换性。（2）全数字通信。（3）智能化与功能自治性。（4）高度分散性。（5）很强的适用性。FCS的关键要点有三点：1. FCS系统的核心是总线协议,即总线标准。采用双绞线、變或无线电方式传输数字信号，减少大疑导线，提高了可靠性和抗干 扰能力。FCS从传感器、变送器到调肖器一直是数字信号,这就使我们很容易地处理更复 杂、更精确的信号，同时数字通值的差错功能可检出传输中的误码。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备（

34、Field Device）中。基于现场总线的FCS 又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一 对一的420mA模拟信号线,给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。根据IEC61158的左义，现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室的自 动控制装宜之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了 数字计算和数字迪值能力，提高了信号的测量、传输和控制精度，提髙了系统与设备的功能、 性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组于1984年开始致力于推岀世界上单一的现场总线 标准工作，走过了 16年的艰难历程，于19

35、93年推岀了 IEC61158-2,之后的标准制泄就陷 于混乱。2000年初公布的IEC61158现场总线国际标准子集有八种，分别为：类型1 IEC技术报告（FFH1）：类型2 Control-NET（美国Rockwell公司支持）； 类型3 Profibus （徳国Siemens公司支持）；类型4 P-NET （丹麦Process Data公司 支持）；类型5 FFHSE （原FFH2）髙速以太网（美国Fisher Rosemount公司支持）； 类型6 Swift-Net （美国波音公司支持）：类型7 WorldFIP （法国Alsto公司支持）； 类型8 Interbus （美国Phoe

36、nix Contact公司支持）。除了 IEC61158的8种现场总线外,IEC TC17B通过了三种总线标准:SDS （Smart Distributed System） : AS I（ Actuator Sensor Interface） : Device NET.另外，ISO 公布 T ISO 11898 CAN标准。英中Device NET于2002年10月8日被中国批准为国家标准, 并于2003年4月1日开始实施。所以，要实现这些总线类型的相互兼容和互操作，就目前状态而言，几乎是不可能的。 开放的现场总线控制系统的互操作性,就一个特左类型的现场总线而言，只要遵循同一类型 现场总线的总

37、线协议，对英产品是开放的，并具有互操作性。换句话说，不论什么厂家的产 品，只要遵循同一类型总线的总线协议，产品之间是开放的，并具有互操作性,就可以组成 总线网络。另外,FCS还可以通过网关和企业的上级管理网络相连，以便管理者掌握第一手资料， 为决策提供依据。所以现场总线具有开放性、直操作性、系统结构的髙度分散性、灵活的翌 络拓扑结构、现场设备的高度智能化、对环境的高度适应性等诸多突岀特点。2. FCS系统的基础是数字智能现场装置控制功能下放到现场仪表中，控制室仪表装宜主要完成数据处理、监督控制、优化控 制、协调控制和管理自动化等功能。数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑，是基础；道理很简单，

38、FCS系统执行的是 自动控制装置与现场装巻之间的双向数字迪魁场总线信号制。现场装苣必须遵循统一的总 线协议，即相关的通讯规约，具备数字通信功能,能实现双向数字通。再一点，现场总线的 一大特点就是要增加现场一级控制功能。3. FCS系统的本质是信息处理现场化对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线,系统需要处理的信息量至少 是一样多的。实际上，采用现场总线后,可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息 量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方而要大大提高线 缆传输信息的能力，另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间 的信息往返。可以说现

39、场总线的本质就是信息处理的现场化。由现场智能仪表完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出等功能。现场仪表的 数据（包括采集的数据和诊断数据）通过现场总线传送到控制室的控制设备上,控制室的控 制设备用来监视各个现场仪表的运行状态，保存智能仪表上传的数据，同时完成少量现场仪 表无法完成的高级控制功能。2.2典型系统比较通过使用现场总线,用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变虽:通信, 不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化, 并且维护十分简便。传统的过程控制仪表系统每个现场装置到控制室都需使用一对专用的电缆或双绞线， 以传送4mA20mA信号。

40、现场总线系统中，每个现场装置到鑿逾的双绞线仍然可以使用， 但是从现场接线盒到中央控制室仅用一根双绞线完成数字通值。通过采用现场总线控制系统,到底能肖省多少电缆，编者就不作详细的计算。应用差异上述的比较是偏重于纯技术性的比较，下而就DCS与FCS系统在具体应用方而进行 比较。前题是DCS系统与典型的、理想的FCS系统进行比较。具体比较：1. DCS系统是个大系统，其控制器的功能强而且在系统中的作用十分重要，数据公 路更是系统的关键，所以，必须整体投资一步到位，事后的扩容难度较大。而FCS功能下 放较彻底，信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采用，使得控制器功能与重要性相对 减弱。因此，FCS系

41、统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。2. DCS系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系统,不 同厂商、不同品牌的各种产品基本能同时连入同一现场总线,达到最佳的系统集成。3. DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，必须通过D/A与A/D转换。而 FCS系统将D/A与A/D转换在现场一次表完成，实现全数字化逊，使精度得到大的提髙， 可提高到0.1%.并且FCS系统可以将PID闭环控制功能装入现场设备中，缩短了控制周 期，提高运算速度，从而改善调节性能。4. DCS它可以控制和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于 自身的致命弱点，其I/O信号采用传统的模拟量信号,因此，它无法在DCS工程师站上对 现场仪表(含变送器、执行器等)进行远方诊断、维护和组态。FCS采用全数字化技术, 数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功 能。FCS采用的是双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置(含变送器、 执行机构等)进行远方诊断、维护和组态。5. FCS由于信息处理现场化，与DCS相比可以省去相当数疑的隔离器、端子柜、I/O 终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同时也石省了 I/O装置及装置室的空间与占地而积。同 时，FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也肖省了设计、安装和维护费用