分布式控制系统

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电脑系统，综合 了电脑，通信、显示和控制等 4C技术，其根本思想是分散控制、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Digitalcontrol system，其实质仍为分布式操作系统。概述首先，DCS的骨架一系统网络，它是 DCS的根底和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设 计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信 息的传送。这里所说

2、的确定的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度那么是根据被控制过程的实时性要求确定的。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，即能在多长的时间内确 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 节点数量应比实际使用的节点数量大假设干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实

3、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功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场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 以防止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面 HMI-Human Machi ne In terface或 o

4、perator in terface 功能的 网络节点。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、维护的网络节点，其主要功能是提供对 DCS进行组态，配置工作的工具软件即 组态软件，并在 DCS在线运行时实时地监视 DCS网络上各个节点的运行情况，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定，使DCS随时处在最正确的工作状态之下。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开展历程。在这三十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大

5、改变，但是经过不断的开展和完善，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，更加产品化的方向开展。作为生产过程自动化 领域的电脑控制系统，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，因为现在的电脑控制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上开展到了生产管理，企业经营的方方面面。传统意义上的 DCS现在仅仅是指 生产过程控制 这一局部的自动化，而 工业自动化 系统的概念，那么应定位 到企业全面解决方案，即 total soluti on的

6、层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题， 才能使电脑自动化真正起到其应有的作用。EPKS系统结构工厂产普玄MH乖冷>9*1曲半話忸管扫止<sa9£ 対申 scpgno? sraronAuflr S-Oni由 VWtc四arDCSDCS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电脑上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台电脑出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。此外，由于系统中各台电脑所承当的任务比拟单一，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电脑，从而使系统中每台电脑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

7、列化设计，系统中各台电脑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，可将新增电脑方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他电脑的工作。形态组成DCS是分布式控制系统 的英文缩写Distributed Control System ，在国内自控行业 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电脑系统，综合 了电脑(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。开展历史第一阶段1975-1980年，

8、在这个时期 集散控制系统 的技术特点表现为:DCS1采用微处理器为根底的控制单元，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别离，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，其技术特点表现为：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 操作系统进入九十年代以后，电脑技术突飞猛进，更多新

9、的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序 逻辑控制 开展起来的 电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻 辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后开展十分迅猛，以至于有些人已做出预测： 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，国内一般习惯称为 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电脑系统，综合了 电脑(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等 4C 技术，其 根本思想是分散控制、集中操

10、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电脑上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台电脑出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台电脑所承当的任务比拟单一，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电脑，从而使系统中每台电脑的可靠性也得到提高。开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台电脑采用局域网方式通 信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增电脑方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他电脑的工作。灵活性通过组态软件 根据不同的流程 应用对象进行软硬件组态，即确定测量

11、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根本图形组成所需的各 种监控和报警画面，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 专用电脑，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个电 脑出现故障时，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，并可方便地参加所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由

12、专用的管理电脑站、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，也可由通用的效劳器、 工业控制电脑 和可编程控制器 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，并通过数据通信网络传送到生产监控级电脑。生产监控级对来自 过程控制级 的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着电脑技术的开展，DCS可以按照需要与更高性能的电脑设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如方案调度、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

13、统控制功能的主要实施局部。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，目前国内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 控制站完成的，所以控制程序是由过程 控 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电脑系统，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 一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器调节阀。I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个

14、机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模 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。国内外应用分散控制系统1975年美国最大的仪表控制公司Honeyw ell首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC 2000 ( Toal Distributed Control-2000),这一系统的发表，立即引起美国工业控制界高度评价，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。在此期间有日本 横河公司推出的CEN TUM,美国泰勒仪表公司的 MO S&

15、amp;Euml;,费雪尔 公司的DC&Eacute; 400,贝利公司的N 90,福克斯波罗公司的Cpect rum 和德国西门子 公司 的 Telepermm 。随着电脑特别是 微型电脑 与网络技术的飞速开展，加上各制造商的剧烈竞争，使DCS很快从70年代的第一代开展到 90年代初的第三代 DCS。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：各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。随着电脑的开展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业电脑的技术，80年代

16、末许多公司推出新一代的集散系统，其主要特征是新系统的局部网络采用MA P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 I 90,Ro semoun t 的 RS 3,W est Hoo se 的 WDPF,L eeds &Non th rup 的 MAX 1000,Foxbo ro 的 I&ouml;A 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 9000

17、,MAX 2,LXL,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中完成重要的根底控制和实时生产数据采集、动态监控等功能。与管理类电脑相比，DCS能够提供更加可靠的 生产过程数据，使CIMS系统所作出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 监控系统和在线质量控制都 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。主要厂家国内DCS主要厂家

18、有：上海新华，南京科远自动化集团股份，杭州优稳，浙江中控， 和利时，浙江 威盛，自仪股份、鲁能控制，国电智深，上海华文，上海乐华，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 ，在国内自控行业 又称之为集散控制系统。2. DCS有什么特点？DCS是电脑技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用假设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，

19、各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用电脑操作站，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局部。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，目前国内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.

20、 过程 控制站 的组成如何?DCS的过程控制站是一个完整的电脑系统，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：过程通道故障出现最多的是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，至于其内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到达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，这样只能购置备件。好在这类故障只是在调试阶段出现较多， 正常运行中出现几率很低。 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

21、报警后才通知热控人员处理。这样对检修人员和运行人员的素质要求就要提高，运行人员要详细介绍 故障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定要做好平安防护措施否那么会引起系统变化或负荷变化，尤其数字量卡件。2对于操作员站 死机无论国产与进口设备都有相关的报道，那么究其原因比拟多，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，轻那么设备异常，重那么易造成设备停运后果非常严重；对死机后重启，不同厂家的

22、启动时间不同， 少那么几十秒，多那么几分钟， 人为该操作发生的故障在热工专业中的不平安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，一般是由于机械装置长期工作、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查即可。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个方面造成的，一个方面是 软件缺陷，另一方面是硬件本身 故障的状态针对这 样的缺陷通常做法检查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

23、情况处理。6打印机不工作一般是由于配置的原因，这样的故障应检查打印机的设置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，在小的方面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

24、提出问题进一步完善，让该系统更好地为生产效劳。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比照较容易。首先，认真核对保险的配置及容量，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通信设备如 、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

25、，造成不必要的故障。为了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。对电子设备问、工程师站等重点部位，应绝对禁止使用大功率无线电 通信设备。1相关控制系统总述电脑和网络技术的飞速开展，弓I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丨在上世纪九十年代走向 实用化，并正以迅猛的势头快速开展。现场总线控制

26、系统 是目前自动化技术中的一个热点，正越来越受到国内外 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DCSC Distributed Control System 开展而来的。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三大控制系统的根本特点目前，在连续型流程生产工业过

27、程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。它们各自的根本特点如下：PLC1 从开关量控制开展到顺序控制、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

28、PLC也兼有闭环控制 功能。FCS1 . FCS是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。根本任务是：本质本征平安、危 险区域、易变过程、难于对付的非常环境。2丨全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。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X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 通信总线，是互联的、双向的、串行多节点、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

29、集中的控制站。6 把微机处理器转入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信能力，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 in ternet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 汽车制造机器人、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，DC

30、S着重于闭环控制及数据处理。PLC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定了总体的灵活性和平安性。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 高。3采用CRT 操作站有良好的人机界面。4丨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。

31、通过数据公路的设计参数，根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查的。5 数据公路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、电脑、数据记录 装置等。为保证 通信的完整，大局部 DCS或PLC厂家都能提供冗余数据公路。为了保证系统的平安性，使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓 通信规约就是一组规那么，用以保证所传输的数据接收与发送。目前在DCS和PLC系统

32、中一般使用两类 通信手段，即同步的和异步的，同步通信 依靠一个时钟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 FCS FCS具有1很好的开放性、互操作性和互换性。2全数字通信。3丨智能化与功能自治性。4高度分散性。5丨很强的适用性。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、光缆或无线电方式传输数字信号，减少大量导线，提高了可靠性和抗干 扰能力。FCS从传感器、变送器到 调节器一直是数字信号，这就使我们很容易地处理更复 杂、更精确的信号，同时数字通信的过失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Fiel

33、d Device丨中。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的定义，现场总线 是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的 自动控制装置之间的数字式、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 通信能力，提高了信号的测量、 传输和控制精度，提高了系统与设备的功 能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组于1984年开始致力于推出世界上单一的现场 总线标准工作，走过了 16年的艰难历程，

34、于1993年推出了 IEC61158-2 ,之后的标准制定 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 德国Siemens公司支持；类型 4 P-NET 丹麦Process Data 公司 支持；类型 5 FFHSE原FFH2高速以太网 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 In terbus 美国Phoe nix C

35、on tact 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 ； ASI Actuator Sen sor In terface； Device NET。另外，ISO 公布了 ISO 11898 CAN 标准。其中 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。换句话说，不管什么厂家的产 并具有互操作性，就可以组成开放的现场总线控制系统 的互操作性，就一个特定类型

36、的现场总线而言，只要遵循同一类型现场总线的总线协议，对其产品是开放的，并具有互操作性。 品，只要遵循同一类型总线的总线协议，产品之间是开放的，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、互操作性、系统结构的高度分散性、 灵活的网 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出特点。2 . FCS系统的根底是数字智能现场装置控制功能下放到现场仪表中，控制室内仪表装置主要完成数据处理、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，是根底；道理很简单，FC

37、S系统执行的是 自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线 信号制。现场装置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。这就要求一方面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

38、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典型系统比拟通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线， 用单个现场仪表可实现多变量 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。现

39、场总线系统中，每个现场装置到 接线盒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信。通过采用现场总线控制系统，到底能节省多少电缆，编者就不作详细的计算。应用差异上述的比拟是偏重于纯技术性的比拟，下面就DCS与FCS系统在具体应用方面进行比拟。前题是 DCS系统与典型的、理想的 FCS系统进行比拟。具体比拟：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

40、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，各公司产品根本不兼容。而FCS系统是开放式系统，不同厂商、不同品牌的各种产品根本能同时连入同一现场总线，到达最正确的系统集成。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 通信，使精度得到大的提高， 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

41、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过失的功能。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量的隔离器、端子柜、I/O 终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同时也节省了 I/O装置及装置室的空间与占地面积。同时，FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也节省了设计、 安装和维护费用。6. FCS相对于DCS组态简单，由于结构、性能