集散控制系统与现场总线
集散控制系统与现场总线控制系统的比较
集 散 控 制 系统 Ｄ Ｃ Ｓ的本 质 是 以微 处 理 为 基 础 ， 综合 ４ Ｃ技术（ 计算机技术 、 测量控制技术 、 通信 网络 技术 、 屏幕显示技术 ） 成果 ， 对 生 产 过 程 进 行 集 中监 视、 操作 、 管理和分散控制 的综合计算 机控 制系统 。 从８ ０ 年代 中期起 ， 在集散控制系统蓬勃发展的基础 上， 一种更为开放 的现场总线 开始出现。现场总线是 种适用于工业现场控制的网络集成式全分布控制 系统 Ｆ Ｃ Ｓ 。 本 论 文通 过 对 集 散 控 制 系统 （ Ｄ Ｃ Ｓ ） 与现 场 总 线 控 制 系统 （ Ｆ Ｃ Ｓ ） 的研 究 ， 阐述 了集 散 控 制 系统 发 展 到 现 场 总线 控制 系 统 的进 步性 。同时 ， 论 文分 析现 场 总 线 的体 系结 构 、 功能 、 类型 ， 比较集散控制 系统与现 场 总线 控 制 系统 的 区别 。
经是 不 可 阻挡 的 了 。 目前 各 家 公 司都 采 用 将 自己 的
（ ７ ） 要求现场总线解决防爆问题 ， 满足本质安全 Ｄ Ｃ Ｓ和各种现场 总线协议通过接 口设备实现连接的 防爆 要求 。 过渡方式 ， 虽 然 在 一个 系统 里 ， 同一 种现 场 总 线 的不
２ ． １ 现场 总 线控 制 系统构 成 现 场 总 线 控 制 系 统 由于 采 用 了智 能 现 场 设 备 ， Βιβλιοθήκη １ 集 散 控 制 系统
１ ． １ 集 散控 制 系统 的构 成 集 散 控制 系 统 Ｄ Ｃ Ｓ或称 分 散控 制 系 统 ，它 是 以
现 场控 制 站 为 核 心 ， 中央 管理 计 算 机 进行 集 中操 作 、 显示 、 报警 、 优化控制功能等一般典型的 Ｄ Ｃ Ｓ 测控系 统 。实 现地 理 和 功能 上相 对分 散 的控 制 系统 ， 通 过数 据通道把各个分散点的信息集 中起来 ，进行集中的 监视 和 操作 。 １ ． ２ 集 散控 制 系统 特点 （ １ ）集 散 控 制 系 统 是 综 合 ４ Ｃ（ Ｃ ｏ ｎ — ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 、 Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ 、 Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ 、 Ｃ Ｒ Ｔ ） 技 术 于 一 身 的综 合 计 算 机 控 制 系统 。 （ ２ ） 可 以 执行 从 常 规 的 Ｐ Ｉ Ｄ运 算 到 Ｓ ｍｉ ｔ ｈ预估 ， 三 阶矩 阵乘 法 等各 种运 算 。 （ ３ ） 具有 树 状拓 扑 和并 行 连 续 的链 路结 构 ， 也有
集散控制系统与现场总线复习题
*1.集散控制系统是计算机、通信、CRT显示和控制技术（简称4C技术）发展起来的产物。
它采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，以及分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代峨工业生产和管理要求。
*2. 集散控制系统通常由过程控制单元、过程接口单元、CRT显示操作站、管理计算机以及高速数据通道等五个主要部分组成。
*3. 集散控制系统四层结构模式（倒三角形的）：连续控制、批量控制、监测开关控制（在最下层）；过程控制级；控制管理级；生产管理级；经营管理级。
*4.DCS的基本功能：1）输入数据处理；2）输出处理；通过组态，数字输出可有三种不同形式：a、瞬时输出式；b、延时输出式；c、锁定输出式。
3）控制功能；4）人-机接口功能；5）通信功能；6）自诊断功能；7）冗余技术。
*5.DCS的现状及发展形势：1）开放化2）小型化3）智能化4）基于现场总线的PLC；5）新一代智能变送器6）管控一体综合集成系统CIMS。
*6.通信介质主要有：双绞线、同轴电缆和光缆三种。
*7网络结构通常有：星形、环形、总线型、树形、组合型等五种网络结构。
*8.通信控制方式有广播式（又分为：自由竞争式、通行标志式、时间分槽式）、存储转发式等。
*9.组态步骤：（1）画出控制系统框图；（2）确定各槽路的有关特性：a要执行的标准算法；bX、Y输入所对应的存储块号及槽路之间的相互关系；c、显示特性；d、选择PV跟踪和预置功能；e、报警类型和高、低极限；f、控制作用及其他的控制要求。
（3）填写组态字；（4）输出组态字。
10.集散系统从结构总体上看，都有三大部分：现场控制站、操作站和通信系统部分。
现场控制站一般由各类多回路控制器、多功能控制器及数据采集站等组成，是集散控制系统与生产过程的接口界面。
系统操作站是系统人机接口，是系统的操作、管理界面。
通信系统是集散系统各单元的连接网络。
*11.多功能控制站MC由控制器文件夹（CCFA）、点卡文件夹（PCFA）、端子板和连接电缆等组成。
浅谈集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS在应用中的发展
Ｄｓｉｕｅ ｏｔ ｌ ｙｔ ，简称集散系统ＤＣ ｉｒ ｔ Ｃ ｎｒ ｓ ｍｓ ｔｂ ｄ ｏＳ ｅ Ｓ）概述集散 系统是以微处理 器为基础 ，是应用 于过程控制的工程化的分布式计算机控制系统。 １ ）集散控 制系统的特点 。①分散性和集 中性 。系统控制分散 、功 能分散 、负荷分散 ，从 而危险分散 。集中性体现 ：监视集 中 、操作集 中、管理集 中。② 自治性和协调性 。各工作站独立 自主地完成分配给 自 己任务，并通过通信网络传送各种信息 ，协调工作 ，以完成控制系统 的 总体功能和优化处理。③ 简洁性 。集散控制系统采用 了简洁 的人机对话 系统 ，有着 丰富的操作 画面及显示功 能。④灵活性 、可扩充性 和适应 性。集散 系统采用标准式 、开放式 和模块式设计 ，具有灵活 的配置及设 置功能 ，可 以根据不 同用 户的需要 以及 生产要求 ，改变系统 的配置功 能。⑤高效实时性。通过Ｉ 接 Ｖ和人机接 口，可对过程控制对象进行实 ／ ０ １ 时 采 集 、分 析 、记 录 、监 视 、操 作 等 控 制 ，通 过 包括 对 系统 结 构 及 组 态
控 产业 的 日新月异 的发展？ 笔者就针对 以上情况 谈一点 自己的看法 。 关键 词 Ｆ Ｓ（ Ｃ 现场 总线控制 系统 ）；Ｄ Ｓ（ 散控制 系统 ） Ｃ 集 中图 分类 号 Ｔ 文 献标 识 码 Ａ Ｐ 文 章 编号 １７— ６ １（ １）５— １３Ｏ ６３９ ７一２ ０２ ０８一 １ ０１
流。
２ Ｄ Ｓ Ｃ 系 统 的过渡 及 其发 展方 向 Ｃ 向Ｆ Ｓ
如果我们想在Ｔ业 自动化控制系统 中施展才能就必须发展Ｄ Ｓ Ｃ Ｃ 或Ｆ Ｓ 系统。因为它是未来 工控领域 的主流发展方向。至于采用别人 的Ｄ Ｓ Ｃ、 ＦＳ Ｃ 系统还是 自己开发Ｄ Ｓ Ｃ 系统就要看看究竟我们具备什么样 的能 Ｃ 、Ｆ Ｓ 力 ，如果说今后选择控制系统，我认为应该选择代表成熟的集散式控制 系统 Ｄ Ｓ 具备 先 进 的 现 场总 线 控 制 系统 Ｆ Ｓ Ｃ并 Ｃ ，它 们 之 间应 该 相 互兼 容 。
集散控制与现场总线技术-实验指导书
集散控制与现场总线技术实验指导书实验一 建立工程项目一、 实验目的：1、了解WinCC 的特点。
2、熟悉和掌握项目管理器的结构。
3、掌握项目创建的步骤。
二、 实验设备安装了WinCC 软件的计算机三、 实验原理1、 项目管理器（1） 启动WinCC 安装成功后，WinCC 将出现在操作系统的开始菜单上。
启动WinCC 可使用Windows Control 5.0命令，也可通过其他方式启动WinCC 项目管理器。
（2） WinCC 项目管理器的结构使用WinCC 项目管理器，可完成以下工作：● 创建和打开项目。
● 管理项目数据和归档。
● 打开各种编辑器。
● 激活或取消激活项目。
WinCC 项目管理器的用户界面由以下元素组成：标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、 浏览窗口和数据窗口，如图1-1所示。
状态栏浏览窗口数据窗口图1-1 WinCC 项目管理器2、项目类型WinCC中的工程项目分为3种类型：单用户项目、多用户项目和客户机项目。
项目包括“计算机”、“变量管理器”、“编辑器”等组件。
单用户项目是一种只拥有一个操作终端的项目类型。
在此计算机上可以完成组态、操作、与过程总线的连接以及项目数据的存储。
项目的计算机既用作进行数据处理的服务器，又用作操作员的输入站。
其他计算机不能访问该计算机上的项目（通过OPC等访问的除外）。
单用户项目可与多个控制器建立连接。
在单用户项目计算机所在的自动化网络中，一般只有一台PC机。
如果有多台PC机，则PC机上的数据也是相互独立的，不可通过WinCC 进行相互访问。
如果只希望在WinCC项目中使用一台计算机进行工作，可创建单用户项目，运行WinCC。
3、创建项目的步骤第一步：准备工作。
创建项目前应对项目的结构给出一些初步的考虑。
可从如下几个方面进行：（1）项目类型在开始创建项目前，应清楚创建的是单用户项目，还是多用户项目。
（2）项目路径可将WinCC项目创建在一个单独的分区上，不要将WinCC项目放在系统分区上（即不要将项目建立在C盘上）。
总线控制与系统集成复习大纲
总线控制与系统集成复习大纲1．什么是现场总线？现场总线的本质？答：现场会总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、船形、多节点数字通信的技术。
本质：（1）现场设备互连（2）现场通信网络（3）互操作性（4）分散功块（5）总线供电（6）开放式互连网络2．现场总线系统与集散控制系统由什么区别？答：现场总线系统具有更大的开放性和互操作性分散性，对现场环境的适应性更强；而集散控制系统是对系统进行集中控制，集中管理，不具备互操作性。
3．现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响答：（1）现场总线控制系统的信号类型（2）自动控制系统的体系结构（3）自动控制系统的产品结构（4）现场总线技术打破了传统垄断（5）传送和测量精度提高（6）仪表功能增强（7）可远程设定和远程修改组态数据，进行信息存储和记忆。
4．数字信号传送常采用非归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
5．数据传输的方式有串行传输和并行传输；单向传输和双向传输；同步和异步传输。
6．按照通信线路的排列，数据传输的方式可分为串行传输和并行传输。
7．根据传输方向与时间的不同，串行传输可以分为三种传输方式：单工传输、半双工传输、全双工传输。
8．什么是异步传输？阐述传输方法。
答：在异步传输中，信息是以字符为单位，每个信息字符都有自己的起使位和停止位每个字符中的各个位是同步的，相邻两个字符数据传送之间的停顿时间是不确定的。
传送方法：是靠发送时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的、9．试阐述RS232C/RS422/RS485的电气特性。
答:：RS232采用单端驱动、单端接收电路，容易受到干扰，传输距离短、数据传输慢；RS422 采用差动发送、差动接收的工作方式并使用+5V的电源，在通信速率、传输距离和抗共模干扰上比RS232有较大提高。
RS485 的逻辑“1”，以两线间的电压差为+（2~6）v表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-（2~6）v接口信号电平比RS232低10．通常使用的数据交换技术有三种：线路交换、报文交换和分组交换。
1集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS的比较
1集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS的比较1．集散控制系统dcs与现场总线控制系统fcs的比较1．1概述fcs、dcsFCS是在DCS的基础上开发的。
FCS符合自动控制系统的发展趋势，将取代DCS。
这是业内人士的基本共识。
然而，任何新事物的发生和发展都是在旧事物的扬弃中进行的，FCS与DCS之间的关系也不例外。
FCS代表了趋势和发展方向，DCS代表了传统和成熟，这也是一个具有独特优势的事物。
特别是在现阶段，FCS还没有统一的国际标准，DCS由于其开发成熟、功能齐全、应用广泛，处于不可完全替代的地位。
我认为FCS应该与DCS兼容。
无论是FCS还是DCS，它们最终都是满足整个生产过程的系统控制（PCS）。
首先，从工程成本和效益的角度来看，现场总线的根本优势是良好的互操作性；结构简单，布线成本低；控制功能分散、灵活可靠，现场信息丰富。
然而，这些优势是基于FCS系统的初始安装。
如果NoO企业已经建立了完善的DCS，现在要向FCS过渡，他们必须仔细考虑现有投资对现有投资的回报率。
我们应该充分利用现有的DCS设施、现有的DCS布线和成熟的DCS控制和管理方法来实现FCS。
虽然现场总线对已有的数字现场协议有优势可言，但向其过渡的代价与风险是必须分析清楚的。
再者，从技术的继承及控制手段上，也要求fcs与dcs应相兼容。
fcs实现控制功能下移至现场层，使dcs的多层网络被扁平化，各个现场设备节点的独立功能得以加强，因此，在fcs中有必要增加和完善现场子层设备间的数据通讯功能。
由于历史原因，DCS通常有大型控制柜来协调各种设备，更强调层到层的数据传输。
由此可见，这两种控制策略各有优势。
DCS适用于较慢的数据传输速率；FCS更适合于更快的数据传输速率和更灵活的数据处理。
但是，当数据量超过一定值且过大时，如果同一层的设备过于独立，很容易导致数据网络堵塞。
为了解决这个问题，有必要建立一个合适的监控层来协调设备之间的相互通信。
集散控制系统与现场总线6
DCS与现场总线
6.3.2 现场总线协议模型
4.用户层 主要任务是制定现场总线设备中数据库信息的存取规则 ， 定 义功能块，提供系统组态语言。 网络管理部分将4个层次有机地结合在一起，协调地工作。
DCS与现场总线
6.3.3 现场总线仪表
1.所有公司生产的现场仪表，具有统一的总线协议，或者是必 须遵守相关的通信规约。
·工作时间记录; · 温度测量：当前温度、最小/最大温度（记忆）、 每个温度段的工作时间、设定点报警检测。 ·在线控制阀座（上、下行程位置）; ·监视或显示可调阈值：累积行程、100％阀位、 动作次数、死区补偿; ·报警1和2（位置报警）的次数。
信息差错检测 可帮助技术人员缩短查找故障的时间。
DCS与现场总线
6.1.1 现场总线的基本定义
2.全数字化 现场总线采用数字信号通信，用数字通信代替4-20mA的连接 标准。 各种开关量、模拟量信号转变为数字信号，然后通过总线传 输。 3.双向传输 一条总线上既可以向上传递各类传感器信号，又可以向下传 递执行器的控制信号。 通过串行通信接口部件，使所有现场设备采用统一的协议标 准。
6.4 现场总线的技术应用
6.4.1 现场总线网络的应用特征
1. 通信介质——双绞线、光纤、无线等，实现成本低；IT网络需要专用电缆
，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。
2. 通信响应的实时性——对实时性要求较高；IT网络的实时性可以忽略。
3. 传输的信息长度
数据传输长度一般都比较小，节点通常也较少，对网络传输吞吐量要求不高
。IT网络传输大批量数据信息，通信量较大。
4. 环境适应性与安全性
较强的环境适应性和安全性，包括防电磁干扰、防潮、防震动等；IT网络则
《集散控制系统及现场总线技术》课程教学大纲
《集散控制系统及现场总线技术》教学大纲课程名称：集散控制系统及现场总线技术（Distribution Control System and Field Bus Technology）课程编码：1502ZY028 课程类别：专业选修学分：2 分总学时：32 学时，其中，理论学时：22 学时；实验学时：10 学时适用专业：自动化、自动化产业班先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、过程控制系统及装置杨三青周永乾一、课程性质《集散控制系统及现场总线技术》是自动化专业的一门专业选修课。
本课程介绍集散控制系统及现场总线的基本概念、特点及发展情况；详细阐明了系统构成、数据通信、控制算法、系统的操作、显示及信息综合管理及应用。
旨在培养从事工业企业集散控制系统及现场总线的生产、建设、管理、维护第一线需要的有理论、重实践的高技能型人才，使学生获得集散控制系统及现场总线的基本知识和实际应用能力，为今后从事职场工作打下坚实基础。
二、课程目标（一）育人目标紧紧围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，将育人要素嵌入到集散控制系统及现场总线技术课堂教学中。
通过积极培育和践行社会主义核心价值观，运用马克思主义哲学的方法论，引导学生正确做人和做事；注重在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力；注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。
让学生成为德才兼备、又红又专、全面发展的人才。
（二）知识和能力目标1.了解集散控制系统及现场总线的基本概念，体系结构，各种信号传输标准（支撑毕业要求2.1）2.掌握集散控制系统及现场总线硬件组成、数据通信，网络架构，熟悉各种通信协议。
（支撑毕业要求2.1）3.掌握集散控制系统及现场总线软件组成，了解各种控制算法、系统的操作、显示及信息综合管理等技术。
现场总线控制系统FCS和集散控制系统DCS的差异
关键 词 ：现 场总 线 现 场 控制 系统 Ｆ ＣＳ 集 散控 制系 统 ＤＣ Ｓ
Ａｂｓｔ ｒ ａｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｉ ｆ ｅｌ ｄ ｂｕ ｓ ｔ ｅ ｃｈ ｎ ｏｌ ｏｇｙ ｈ ａｓ ｂ ｅｃ ｏｍｅ ａｎ ｉ ｎｔ ｅｒ ｎａ ｔ ｉ ｏｎ ａｌ ｓ ｔ ａｎ ｄ ａｒ ｄ ｄｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｉ ｓ ｈｉ ｇｈ
现场总线控制系统Ｆ Ｃ Ｓ 和集散控制系统Ｄ Ｃ Ｓ 的差异
Ｄｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ ｂ ｕ ｓ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ＦＣＳ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ＤＣＳ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
实际需要 的自动控制 系统 。现场总 线 控制 系统 的出现 ，将会给 自动化领域 带 来又一 次革命 ，其深度和广度将超过任
何 一 次 ，从 而 开 创 自动化 的新 纪元 。
广泛的应用 ，特别是在制造业 自动化 、 过程控 制 自动化、 电力、楼宇 、铁路交 通 等方面 Ｊ 。现场 总线技术将 专用微处 理器置 人传统的测量控制仪表 ，使 它们 各 自具 有了数字计算和数字通讯能 力 ，
现场总线控 制系统Ｆ Ｃ Ｓ，是 目前 世 界 上
Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｂ ｕ ｓ 、Ｆ Ｆ 、Ｃ ＡＮＩ ￣控 制器 局 域 网技
于现场 的多个微机化测量控制设 备之间 及现场仪 表与远程 监控计算机之 间 ，实
现 数 据 传 输 与 信 息 交 换 ，形 成 各 种 适 应
术口 Ｊ 。现 场总线是 应运 而生 的 ，作 为工
河南 煤 业化 工集 团中 原大 化公司 张亚 停
集散控制系统与现场总线试题习题及答案全解
集散控制系统与现场总线试题习题及答案全解本答案仅供参考。
第1章绪论1.1 什么是过程计算机控制系统？它由哪⼏部分组成？通过具体⽰例说明。
答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执⾏装置构成，以实现⽣产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和⽣产⼯艺过程。
例如温度控制系统。
1.2 计算机控制⼯业⽣产过程有哪些种类型？答：计算机控制⼯业⽣产过程⼀般有五种类型：操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统。
1.3 计算机控制系统的硬件⼀般有哪⼏⼤主要组成部分？各部分是怎样互相联系的？其中过程通道有⼏种基本类型？它们在系统中起什么作⽤？答：计算机控制系统的硬件⼀般包括：主机、外部设备、过程输⼊输出设备。
两个过程通道，⼀个是输⼊通道，另⼀个为输出过程通道。
输⼊过程通道包括：A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输⼊；DI通道-----直接输⼊开关量信号或数字量信号。
输出过程通道包括：D/A通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出；DO通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。
1.4 直接数字控制系统的硬件由哪⼏部分组成？答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机）、过程输⼊输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。
如下图所⽰。
1.5 数字PID 控制算法有⼏种形式？各有什么特点？答：数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。
PID 位置式根据偏差计算阀门的位置，PID 增量式根据偏差计算阀门的变化；PID 速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。
1.6 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。
答：模拟PI 控制算法为])(1)([)(0?+=tI p dt t e T t e k t u 其中，p k ----⽐例增益I T ----积分时间常数在采样周期相当短暂时，⽤矩形法近似代替积分项∑?=≈ki t i Te dt t e 00)()(，其中T 为采样周期，k 为采样序号。
集散控制系统22现场总线控制系统FCS
集散控制系统
• 1.1 DCS概述 自从美国的HoneyWell公 司于1975年成功地推出了世界上第一套集 散型控制系统以来，经历了20多年的时间， DCS已经走向成熟并获得了广泛的应用。 DCS的发展历程也是不断地由小到大规模 的过程，从最初的小规模控制系统发展到 综合控制管理系统，从而使工业控制系统 进入了信息管理与综合控制的时代。本节 主要介绍DCS的体系结构、特点和典型形 式。
集散控制系统
• 其具体组成包括：①监控计算机；②工程 师显示操作站；③操作员显示操作站。 • (3)综合信息管理级 这一级由管理计算机、 办公自动化系统、工厂自动化服务系统构 成，从而实现整个企业的综合信息管理。 综合信息管理主要包括生产管理和经营管 理。
集散控制系统
• (4)通信网络系统 DCS各级之间的信息传 输主要依靠通信网络系统来支持。根据各 级的不同要求，通信网也分成低速、中速、 高速通信网络。低速网络面向分散过程控 制级；中速网络面向集中操作监控级；高 速网络面向管理级。
集散控制系统
• 1.1.1 DCS的体系结构 DCS的体系结构 通常为三级。第一级为分散过程控制级； 第二级为集中操作监控级；第三级为综合 信息管理级。各级之间由通信网络连接， 级内各装置之间由本级的通信网络进行通 信联系。其典型的DCS体系结构如图 10．43所示。
集散控制系统
集散控制系统
• (1)分散过程控制级 如图10．43所示， 此级是直接面向生产过程的，是DCS的基 础，它直接完成生产过程的数据采集、调 节控制、顺序控制等功能，其过程输入信 息是面向传感器的信号，如热电偶、热电 阻、变送器(温度、压力、液位)及开关量等 信号，其输出是驱动执行结构。构成这一 级的主要装置有：①现场控制站(工业控制 机)；②可编程序控制器(PLC)；③智能调 节器；④其他测控监控级。
现场总线控制系统FCS和集散控制系统DCS的差异
现场总线控制系统FCS和集散控制系统DCS的差异摘要：现场总线具有高性能和高可靠性特点，现已形成国际标准。
现场控制总线系统比传统的集散控制系统的能力好，准确度高，误码率低。
本论文通过对集散控制系统（DCS）与现场总线控制系统（FCS）的研究，阐述了集散控制系统发展到现场总线控制系统的进步性。
同时，论文分析现场总线的体系结构、功能、类型，比较集散控制系统与现场总线控制系统的区别。
本文从系统可靠性、管理维护要求、信息传输精度等方面进行了的对比分析，认为DCS在维持一定的活跃性同时，FCS也将成为工业控制领域发展的主流。
关键词：集散控制系统（DCS）；现场总线控制系统（FCS）；比较研究集散控制系统DCS的本质是以微处理为基础，综合4C技术（计算机技术、测量控制技术、通信网络技术、屏幕显示技术）成果，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的综合计算机控制系统。
从80年代中期起，在集散控制系统蓬勃发展的基础上，一种更为开放的现场总线开始出现。
现场总线是一种适用于工业现场控制的网络集成式全分布控制系统FCS。
本文对集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS的构成和特点进行比较和分析，分析了两种系统之间的优劣并阐述了二者之间的联系和发展趋势。
一、FCS的特点研究现场总线控制系统FCS（Field Bus Con-trol System）是基于现场总线技术的控制系统。
现场总线是用于现场仪表与控制系统之间的一种分散、全数字化、智能、双向互联、多变量、多点、多站的通信网络系统。
现场总线控制系统由于采用了智能现场设备，把控制功能直接置于现场设备之中，各输入输出模块置入现场设备，现场设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与阀门等执行机构直接传送信号，实现了彻底的分散控制。
采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信号同时为多个设备提供电源，且不在需要A/D，D/A转换部件，概括而言FCS具有以下8个特点：（1）具有较高的数据传输率，合理资源分配，源能够及时收发信息。
集散控制系统和现场总线控制系统
集散控制系统现场总线控制系统PLC控制系统DCS：集散控制系统，是以计算机为核心的分布式控制系统。
FCS：是现场总线控制系统，是各个控制器或智能设备以总线方式互联，能互操作，系统的控制功能彻底分散到各个现场设备上了。
PLC：是以PLC为控制核心的系统。
PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。
它们各自的基本特点如下：1 PLC（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。
（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。
（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网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS 的子系统。
（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
（8）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。
（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON （日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。
2 DCS或TDCS（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C （Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术。
（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
FCS、DCS、PCS与PLC
FCS、DCS 、PCS、 PLCFCS (现场总线控制系统)、DCS (集散控制系统)、PCS(过程控制系统)、 PLC(可编程逻辑控制器)1．集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS的比较1．1 概述FCS、DCS FCS 是在DCS的基础上发展起来的，FCS顺应了自动控制系统的发展潮流，它必将替代DCS。
这已是业内人士的基本共识。
然而，任何新事物的发生，发展都是在 对旧事物的扬弃中进行的，FCS与DCS的关系必然也不例外。
FCS代表潮流与发展方向，而DCS则代表传统与成熟，也是独具优势的事物。
特别是现阶段， FCS尚没有统一的国际标准而呈群雄逐鹿之势，DCS则以其成熟的发展，完备的功能及广泛的应用而占居着一个尚不可完全替代的地位。
本人认为：现场总线控 制系统FCS应该与集散式控制系统DCS相互兼容。
无论是FCS或者是DCS，它们最终是为了满足整个生产过程而进行的系统控制（PCS）。
首先以工程成本与效益看，现场总线的根本优势是良好的互操作性；结构简单，从而布线费用低；控制功能分散，灵活可靠，以及现场信息丰富。
然而这些优势是 建立在 FCS系统初装的前提下，如果企业建立有完善的DCS系统，现在要向FCS过渡，则必须仔细考虑现有投资对已有投资的回报率。
充分利用已有的DCS设施、现有 DCS的布线以及成熟的DCS控制管理方式来实现FCS是我们应选择的方式。
虽然现场总线对已有的数字现场协议有优势可言，但向其过渡的代价与风险是必须分析清楚的。
再者，从技术的继承及控制手段上，也要求FCS与DCS应相兼容。
FCS实现控制功能下移至现场层，使DCS的 多层网络被扁平化，各个现场设备节点的独立功能得以加强，因此，在FCS 中有必要增加和完善现场子层设备间的数据通讯功能。
由于历史的原因，DCS 通常拥有大型控制柜用以协调各个设备，同时更强调层与层的数据传输。
可见，两种控制在策略上各具优势。
DCS 适用于较慢的数据传输速率；FCS则更适用于 较快的数据传输速率，以及更灵活的处理数据。
集散控制与现场总线 习题答案
习题答案第1章1. 集散控制系统的主要特点是什么？为什么集散控制系统要分散控制、集中管理？集散控制系统的主要特点是分散控制和集中管理。
分散控制可以将危险分散，避免故障对系统其他部分的影响，集中管理可以利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作，可以减少管理人员的数量和工作量。
2. 开放系统的主要特点是什么？集散控制系统为什么是开放系统?开放系统的主要特点是：(1)可移植性(Portability)，(2)可适宜性（Scalability），(3)可得到性(Availability），（4）互操作性（Interconvertibility）因为集散控制系统符合这些特点。
3. 集散控制系统的发展方向是什么？向集成化、综合化、智能化的方向发展。
4. 为什么说现场总线控制系统是集散控制系统对控制的彻底分散?按照传统观点，现场设备不属于集散控制系统的范畴，但随着现场总线技术的飞速发展，网络技术已经延伸到现场，微处理机已经进入变送器和执行器，现场信息已经成为整个系统信息中不可缺少的一部分，实现了对控制的彻底分散。
5. 集散控制系统的体系结构是什么？集散控制系统的体系结构自下而上分别是：现场级、控制级、监控级和管理级。
6. 如何组成集散控制系统硬件结构？集散控制系统的硬件结构采用模块化的结构。
因为硬件模块的选择与系统的价格较为密切，加上硬件的配置与现场的要求联系较紧，因此硬件的基本配置在合同谈判阶段就已确定。
硬件配置包括下列几个方面的内容：工程师站的选择；操作员站的选择；现场控制站的配置。
7. 过程控制站、数据采集站、运行员操作站、工程师站、计算站的主要功能是什么？过程控制站接收由现场设备，如传感器、变送器来的信号，按照一定的控制策略计算出所需的控制量，并送回到现场的执行器中去。
过程控制站可以同时完成连续控制、顺序控制或逻辑控制功能，也可能仅完成其中的一种控制功能。
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，并对其进行一些必要的转换和处理之后送到集散型控制系统中的其他部分，主要是监控主设备。
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HEFEI UNIVERSITY集散控制系统与现场总线题目组态王软件使用分析姓名1234学号1005073028完成时间 2013/11/27指导老师丁健摘要组态王组态软件是在流行的微机上建立工业控制对象的人机接口的一种智能软件包。
它是以windows98/windowsnt4.0中文操作系统为其操作平台。
充分利用了windows的图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。
它使采用微机开发的系统工程比以往的使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大地减少了工控软件开发者的重复性工作并可运用微机丰富的软件资源进行开发。
组态王软件是完成数据采集与过程控制的专用软件，它是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业控制系统。
同时组态王软件开发的监控系统软件以标准的工业计算机软、硬件平台构成的开放式系统取代传统的封闭式系统，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态。
本文通过介绍组态王的特点、基本功能及单片机与组态王的应用实例，详细直观的把组态王软件的特性展示出来。
关键词：组态王控制系统监控系统系统工程正文一、组态王软件简介组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。
组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。
该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。
组态王软件是利用系统软件提供的工具，用户通过简单的形象组织组合工作，即可实现所需的软件功能。
工业过程控制系统中，常常要求有如下功能：数据采集与数据处理功能、数据存储功能、包括数据查询、数据管理和数据显示等系统故障或事故报警、现场动态图形功能、显示现场生产过程或实时状态、自动或召唤出实时和历史报表功能或数据曲线显示功能、友好的人机界面等。
过去在开发控制系统软件时开发者要选择一种程序设计语言来实现上述功能。
往往软件的编程量很大软件开发成本高、开发周期长、软件的维护量大组态软件就是在这当种需求下产生。
组态软件将士主常用功能组合在一起形成一个新的软件平台用户只须在这个软件平台下进行二次开发，系统所需的软件即可。
组态软件正在代替各种计算机语言的软件开发。
组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。
组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口；该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。
组态王在保留了原报表所有功能的基础上新增了报表向导功能，能够以组态王的历史库或KingHistorian为数据源，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。
此外，还可以实现值的行列统计功能。
组态王在web发布方面取得新的突破，全新版的Web发布可以实现画面发布，数据发布和OCX控件发布，同时保留了组态王Web的所有功能：IE浏览客户端可以获得与组态王运行系统相同的监控画面，IE客户端与Web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与Web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等，同时可以方便快捷的向工业现场发布控制命令，实现实时控制的功能。
组态王集成了对KingHistorian的支持，且支持数据同时存储到组态王历史库和工业库，极大地提高了组态王的数据存储能力，能够更好地满足大点数用户对存储容量和存储速度的要求。
KingHistorian是亚控新近推出的独立开发的工业数据库。
具有单个服务器支持高达100万点、256个并发客户同时存储和检索数据、每秒检索单个变量超过20,000 条记录的强大功能。
能够更好地满足高端客户对存储速度和存储容量的要求，完全满足了客户实时查看和检索历史运行数据的要求。
二、组态王的特点它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。
通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。
组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。
而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。
它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。
在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。
通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。
三、组态王功能简介组态王软件是真正的32位程序支持多任务、多线程、运行于windows98等操作系统。
充分利用面向对象的技术和控件动态连接技术如：棒图控件、温度曲线控件、窗口类控件、多媒体控件等。
它提供良好的显示画面和编程环境，从而方便灵活地实现多任务操作。
这就是组态王的多任务的软件运行环境。
组态王也有强大的通讯能力和良好的开发性，它可以与一些常用I/O设备直接进行通讯，I/O设备包括：可编程控制器PLC、智能模块、板卡、智能仪表等等。
组态王的驱动程序采用ActiveX技术，使通讯程序和组态王构成一个完整的系统，保证运行系统的高效率。
为了方便用户使用组态王中增加了设备配置向导，用户只需要按照安装向导的提示就可以完成I/O 设备的配置工作。
在系统运行的过程中组态王通过内嵌的设备管理程序负责与I/O 设备的实时数据交换。
配置的I/O设备在工程浏览器的设备节点中分类列出用户可以随时查询和修改。
组态王可运行在基于EtherNET网络结构和TCP\IP网络协议网上。
在此网络中直接参与现场控制的PC机作为网络服务器。
其它站点作为网络客户机，它可共享服务器中的数据，这就是组态王优化的网络功能。
四、组态王在焦炉监控系统中的应用随着近几年工业的迅速发展，煤炭，冶金行业规模空前的扩大，焦碳的用量也日趋提高，人们对焦炉的要求也越来越高，环保、节能、稳定性高的焦炉受到了大家的普遍认同，因此，怎样实现对焦炉的监控及实时控制就显得非常重要。
本项目是焦化厂1#焦炉的监控系统，我们设计采用组态王做上位的人机界面，下位机采用西门子S7-300系列编程软件，通过Profibus-DP协议与组态王进行通讯，从而实现对焦炉的监控和控制。
一、系统控制工艺：焦炉监控系统组成主要有两大部分：一、压力、温度的采集监控；二、管道上执行器的自动调节。
下面分别进行介绍：1、温度、压力的监控部分主要是有下位机（PLC）通过模拟量模块对现场热电偶、热电阻及压力变送器的数据采集，并对其进行一定方式的转换使其与现场数据保持一致，以保证显示的精确度，在上位机（组态王）上建立相关的变量与之相联接。
焦炉监控系统主要的监控点有：蓄热室顶部的吸力、温度，集气管、主管的压力、温度，机侧烟道、焦侧烟道的吸力、温度，高压氨水、低压氨水管道的压力、温度等。
监控画面如下：蓄热室监控画面：管道监控画面：2、焦炉管道上执行器的调节分为手动调节和自动调节两种方式，通过在调节画面中的转换开关来对此进行选择，当转换开关置在手动位置上时，可以在画面上手动设定的文本上写入数据，此数据是想要开阀门的百分数，经输出后控制阀门的开度；当转换开关置在自动位置上时，可以在画面上的设定值文本上写入所要求的实际数值，下位机会进行换算后根据设定值和反馈值的比较进行输出控制，实现对执行器的自动调节功能。
焦炉系统中控制的执行器主要有：集气管压力执行器、主管压力执行器、焦侧烟道吸力执行器、机侧烟道吸力执行器。
调节画面：另外可以通过改变比例、积分（微分一般不用）参数的数值，对执行器调节波形的振荡进行实时的直观的动态监控，从而能够进行更为精确的调整。
PID调节画面：五、发展趋势自2000年以来，国内监控组态软件产品、技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。
充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。
监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分，其发展受到很多因素的制约，归根结底，是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。
关于新技术的不断涌现和快速发展对监控组态软件会产生何种影响，有人认为随着技术的发展，通用组态软件会退出市场，例如有的自动化装置直接内嵌“Web Server”实时画面供中控室操作人员访问。
用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有的画面要求，最终用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式，因此最终用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的。
这就是监控组态软件不可能退出市场的主要原因，因为需求是存在且不断增长的。
监控组态软件是在信息化社会的大背景下，随着工业IT技术的不断发展而诞生、发展起来的。
在整个工业自动化软件大家庭中，监控组态软件属于基础型工具平台。
监控组态软件给工业自动化、信息化、及社会信息化带来的影响是深远的，它带动着整个社会生产、生活方式的变化，这种变化仍在继续发展。
因此组态软件作为新生事物尚处于高速发展时期，目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨，更没有形成独立、专门的理论研究机构。
近5年来，一些与监控组态软件密切相关的技术如OPC、OPC-XML、现场总线等技术也取得了飞速的发展，是监控组态软件发展的有力支撑。