DCS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
DCS及现场总线技术第3章
3.2.1控制层软件的功能
控制层软件主要完成PID 回路控制、逻辑控制、顺序 控制和混合控制等多种类型的控制功能，而控制运算 数据必须首先经过现场设备连接的I/O通道处理。
DCS控制层软件还要完成一些辅助功能，如控制器和 重要I/O 模块的冗余功能、网络通信功能及自诊断功 能等。
其功能流程见教材图3-2所示。
3.2.3控制编程语言
IEC 61131-3国际标准编程语言包括图形化编程语言 和文本化编程语言。 图形化编程语言包括：
梯形图（Ladder Diagram，LD） 功能块图（Function Block Diagram，FBD） 顺序功能图（Sequential Function chart，SFC）
由于PC监控大大降低了系统成本，使得市场空间得到扩大， 从远程监视、数据采集与计量、数据分析到过程控制，几 乎无处不用。
各类智能仪表、调节器和PC设备可与组态软件构筑完整的 低成本自动化系统，具有广阔的市场空间。
各类嵌入式系统和现场总线的异军突起，把组态软件推到 了自动化系统主力军的位置，组态软件越来越成为工业自 动化系统中的灵魂。
执行代码分周期性和随机性两部分。 周期性代码：数据采集、转换处理、越限检查、控制算法、网
络通信和状态检测等，这部分是由硬件时钟定时激活的。 随机执行部分：系统故障信号处理、事件顺序信号处理和实时
网络数据的接收等，是由硬件中断激活的。 2、实时数据部分存放在RAM中，在系统复位或开机时，这
些数据的初始值从网络上装入。
3.4.2组态软件的功能
1．实时数据库组态 实时数据库的组态一般分为两部分：控制采集测点的配置
组态和中间计算点的组态。 2．控制组态 控制组态采用内部功能模块的软连接来实现。可以用图形
什么是现场总线现场总线的本质
什么是现场总线现场总线的本质现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
那么你对现场总线了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是现场总线的内容，希望大家喜欢!现场总线的简介现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
现场总线的本质通信网络用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。
设备互联依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。
互操作性用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路，从而可以自由地集成FCS。
分散功能块FCS 废弃了DCS 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站，彻底地实现了分散控制。
通信线供电通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。
开放式互联网现场总线为开放式互联网络，既可以与同层网络互联，也可与不同层网络互联，还可以实现网络数据库的共享。
从以上内容我们可以看到，现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点，而这些正是DCS系统的缺点。
DCS通常是一对一单独传送信号，其所采用的模拟信号精度低，易受干扰，位于操作室的操作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障，处于“失控”状态，很多的仪表厂商自定标准，互换性差，仪表的功能也较单一，难以满足现代的要求，而且几乎所有的控制功能都位于控制站中。
FCS则采取一对多双向传输信号，采用的数字信号精度高、可靠性强，设备也始终处于操作员的远程监控和可控状态，用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联，智能仪表具有通信、控制和运算等丰富的功能，而且控制功能分散到各个智能仪表中去。
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 。
现场总线与DCS的网络集成及应用
Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ Ｆｉｌ ｓ ａ ｄ Ｔｈ ｔ ｒ ｎ ｅ ｒ ｔｏ ｎ ｐ ｉ ｔｏ ｆＴｈ ｅｄ Ｂｕ ｎ ｅ ＤＣＳ ｃ
Ｌ ｉ ｅ ＭＥ ｈ ＵＯ Ｊ． ｉ ， ＮＧ Ｚ ｅ １
ｔ ｎ ｆ ｄ ｍ ｄ ｓｒ ｏ ｔ ｌ ｄ ｖ ｌ ｐｎ ． Ａ ａｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｗ ｔ ｒ ｄｔ ｎ ＤＣ ｒ ｍ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓ ｏ ｅｄ ｂ ｓ ｒ ｄ ｏ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｕ ｔ ａ ｃ ｎｒ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ｎ ｉ ｌ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｓ ｌ ｉ ｈ ｔ ｉ ｏ Ｓ ｆ ｌ ｎ ａ ｉ ｏ Ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆｆ ｌ ｕ ， ｉ ｃ ｉ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ａ ｈ ｈ ｒｃｅ ｓ ｃ ｆｎ ｔ ｏ ｋｓｒ ｃ ｕ ｅ ｏｎ ｅ ｕ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｆ ｌ ｕ ｄ ｔ ｅ Ｄ ｅｗｏｋ ｃ ｏｄ ｎ ｓ ｔ ｅｃ ａ ｔｒ ｔ ｓｏ ｅ ｗ ｒ ｔ ｔｒ ．ｐ ｉ ｔｄ ｏ ｔｔｒ ｅ ｒａｉ ｔ ｏ ｆｔ ｅｄ ｂ ｓ ａ ＣＳ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｉ ｕ ｚ ｈ ｉ ｎ ｈ
质特征上分析了其对传统分散控制系统 Ｄ Ｓ Ｃ 的影响 ， 并结合 Ｄ Ｓ Ｃ 的网络结构特点 ， 出了现场 总线与 Ｄ Ｓ 给 Ｃ 网络集
成三种实现方法 ， 总线主要产品。 关键词 ： 现场 总线 ； Ｃ ； Ｄ Ｓ 网关 ； 集成 ； 控制 ； 产品
中图分类号 ：Ｐ ７ ． Ｔ ２３ ５ 文献标识码 ： Ｂ
（ ． ａｙ ｏ－ ｒ ｕ ｔ ｏ ｎｏｍ ｔｎｃｎ ｒＢｉｉ ７ ００ ， ｈｎ ； １ Ｂ ｉ Ｎ ｎｆ ｒ ｓ ａ Ｃ ．ｉｆｒａｉ ｅｔ ，ａ ｎ ３９ ０ Ｃ ｉａ ｌ ｎ ｅ ｏ Ｍｅ ｌ ｏ ｅ ｙ
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。
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
DCS与现场总线综述
Ｂｒ ｉ ｅ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ＤＣＳ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｂ ｕ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ＺＨＡＮＧ Ｚｈ ｅ ｎ， ＮＩ Ｕ Ｙｕ． ｇ ａ ｎ ｇ
（ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ３ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
《 电 气自 动 化 １ ２ ０ １ ３ 年 第３ ５ 卷 第１ 期
综 述
Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ
Ｄ Ｃ Ｓ与 现 场 总 线 综 述
张 桢 ，牛 玉 刚
（ 华东理工大学 信息科学与工程学院 ， 上海 摘
２ ０ ０ ２ ３ ７ ）
要 ：现场总线技术对工业领域的意义是非常 巨大的 。首先 ， 集散控制系统 的概述 、 发展历史和组成结构在文 中一一 简述 ， 接着从形 成背景、 概念 、 特点 、 优势和组成 出发 ， 对现场总线技术 在工业控制 中的应用现状及最新进展进行 了综述 ， 并且介绍了几种 国际 上流行 的现场总线如 Ｃ Ａ Ｎ总线 、 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 总线 、 基金会现场总线 、 Ｈ Ａ Ｒ Ｔ总线 、 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 总线 和它们的通信协议 、 应用领域 和实 时性 ， 以及他们应对技术变革和系统故障采取 的对策 。
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。
DCS及现场总线技术
2.3 DCS旳硬件系统
本节从过程控制站、人机接口设备、系统通信 设备等三个方面，对DCS旳硬件系统和构成作 一种扼要论述。
硬件基础
冗余：通俗来讲，冗余就是热备用，能够了解既 多出又不多出。
2．控制级（层）旳功能
1）过程控制站旳功能 能对现场设备（如传感器、变送器等）传来
旳信息，按照一定旳控制策略进行分析、处理并 计算出所需旳控制量，经过输出通道将控制量信 息传递给现场旳执行器，完毕系统旳控制任务。 2）数据采集站旳功能
数据采集站能完毕过程数据采集、设备监测、 系统测试和故障诊疗。
拷贝机、键盘、鼠标等。
☞操作站提供了良好旳人机交互界面， 用以实现集中监视、操作和信息管 理等功能。
在有旳小DCS中，操作站兼有工 程师站旳功能，在操作站上也能够 进行系统组态和维护旳部分或全部 工作。
4.工程师站
工程师工作站 （Engineering Work Station，EWS）是由PC机 配置一定数量旳外部设备所 构成，如CRT（或LED）显 示屏、键盘、鼠标、打印机 和绘图机等。
模件机笼用于安装功能模件（主控卡）、数 据转发模（卡）件、端子板和各类I/O模（卡）件 等，均可采用冗余构造配置，构成双冗余主控构 造和冗余I/O构造。
☞综上所述，操作站、工程 师站和管理计算机构成 了DCS旳人机接口，用 以完毕集中监视、操作、 组态和信息综合管理等 任务。现场控制站和数 据采集站构成DCS旳过 程接口，用以完毕数据 采集与处理和分散控制 任务。通信总线是连接 DCS各部分旳纽带，是 实现集中管理、分散控 制目旳旳关键。
DCS与现场总线技术复习提纲
仅供参考,如有错误,及时修正一、填空、名词解释、问答题1、世界上第一台DCS系统。
DCS的设计思想答:Honeywell的TDC-2000.设计思想：集中管理,分散控制2、DCS的硬件主要包括哪几种设备？答：CPU、电源卡件、数据库转发卡、I/O卡件、通讯电缆、机柜机笼等机械结构等.3、4C技术答：Computer，Communication，Control，CRT显示技术4、模拟量输入模块的技术指标主要包括？答:指标一:1、精度；2、分辨率;3、稳定度;4、温度漂移指标二:1、输入阻抗;2、电气隔离;3、抗干扰能力；4、采样率；5、阶跃响应指标；6、建立时间。
5、DCS的体系结构包括哪几层?在哪里?有什么？各层的基本功能？答:生产现场: 包括各种装置（仪表，变送器等）与控制计算机相连,对系统实施控制检测，接受上层的控制信息,向上层传递采集的数据。
现场控制层: 这一层主要由现场控制站(控制计算机)构成。
主要完成控制功能,实现与现场构成闭环回路，向工业现场发出控制指令，向监控层传输采集到的数据。
生产监控层：这一层主要有监控计算机，操作站，工程师站。
实施综合监视过程各站所有信息集中显示操作，控制回路组态和参数修改和优化等功能。
生产管理层: 该层居于中央计算机之上并与办公自动化连接，负责全厂总体协调管理经营管理人事管理等6、在DCS中应用较多的网络拓扑结构有哪四种？各自的特点?（P140）1、每一个节点都通过一条链路连接到中央节点上。
2、任何两个节点之间的通信都要经过中央节点。
3、在中央节点有一个“智能”开关装置，用来接通两个节点之间的通信路径4、中央节点的构造比较复杂,一旦发生故障，整个通信系统就要瘫痪。
5、DCS很少应用这种结构1、所有的节点通过链路组成一个封闭的环路。
2、需要发送信息的节点将信息送到环上，信息在环上只能按某一确定的方向传输.3、当信息到达接收节点时，该节点识别信息中的目的地址。
4、若与自己的地址相同，就将信息取出,并加上确认标记,以便由发送节点清除。
现场总线控制系统FCS与分布式控制系统DCS的区别
现场总线控制系统FCS与分布式控制系统DCS的区别DCS( Distributed Co ntrol System )分布式控制系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。
按系统结构进行垂直分解，它分为过程控制级和控制管理级，各级既相互独立又相互联系，每一级又可水平分解成若干子集。
从功能分散看，纵向分散意味着不同级的不同功能，如实时控制、实时监视、生产过程管理等，横向分则意味着同级设备具有类似功能。
FCS( Field-bus Control System)现场总线控制系统使用数字通信技术取代4-20mA信号，通过工厂底层设备连网，实现全厂信息集成。
现场总线系统(FCS)与传统的集散控制系统(DCS)相比，有以下特点：1.1总线式结构一对传输线(总线)挂接多台现场设备，双向传输多个数字信号。
这种结构比一对一的单向模拟信号传送结构布线简单，安装费用低，维护简便。
1.2开放互操作性现场总线采用统一的协议标准，是开放式的互联网络，对用户是透明的，在传统的DCS中,不同厂家的设备是不能相互访问的。
而FCS采用统一的标准，不同厂家的网络产品可以方便地接入同一网络，集成在同一控制系统中进行互操作，因此简化了系统集成。
1.3彻底的分散控制现场总线将控制功能下放到作为网络节点的现场智能仪表和设备中，做到彻底的分散控制，提高了系统的灵活性、自治性和安全可靠性，减轻了控制站CPU的计算负担。
1.4信息综合、组态灵活通过数字化传输现场数据,FCS能获取现场仪表的各种状态、诊断信息，实现实时的系统监控和管理。
此外,FCS引入了功能块的概念，通过统一的组态方法，使系统组态简单灵活，不同现场设备中的功能块可以构成完整的控制回路。
1.5 多种传输媒介和拓扑结构FCS由于采用数字通讯方式，因此可采用多种传输介质进行通信。
根据控制系统中节点的空间分布情况，可采用多种网络拓扑结构。
这种传输介质和网络拓扑结构的多样性给自动化系统的施工带来了极大的方便,据统计,FCS与传统DCS的主从结构相比,只计算布线工程一项即可节省40%的经费。
现场总线在DCS系统中的应用
现场总线在DCS项目中的应用•作者：镇江宏顺热电有限公司/总经理/邵明扬；科远股份/系统设计部/谢占峰•供稿：南京科远•阅读人次：198•发布时间：2009-12-10引言随着科学技术的发展，工业控制过程对现场信号的采集、传输和数据转换提出了更高的要求。
而数字通信技术、网络技术和微处理技术的迅速发展，把传统的数字信号和模拟信号混合的系统变成全数字信号系统成为可能。
基于现场总线技术的控制系统FCS（Fieldbus Control System）就是在这种背景下产生的，并成为当前过程控制领域的热点。
在传统的自动化控制工程项目中，如何将现场总线技术与DCS控制系统紧密结合并发挥出巨大的优势，引起了各用户和系统集成商的高度重视，并将此作为系统竞争力的一个具体体现。
本文结合具体项目，初步阐述了Profibus现场总线和DCS相结合的方案，方案的灵活性、经济性和技术稳定性已在工程运用中得到很好的诠释。
1、现场总线概述1．1 概念现场总线是安装在生产过程区域的现场设备\仪表与控制室内的自动控制装置\系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。
其中，“生产过程”包括断续生产过程和连续生产过程两类。
或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
1．2 现场总线的主要特征在FCS中，现场总线的主要特征是把数字通讯技术、网络技术、微处理技术集合在一起，充分体现了当今科学技术发展中的数字化、模块化、网络化及互换性、兼容性、开放性的特点，是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术，是一次工业现场级设备通信的数字化革命。
可以从4个层面来表述现场总线的含义。
（1）现场通讯网络：传统的DCS项目中，通讯网络的终点是控制站或者IO站，现场仪表仍是采用4-20mA.DC模拟信号送进控制系统。
而现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA\24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能，实现了真正意义上的现场通讯网络，把数字化通讯线一直延伸到了生产现场或者生产设备。
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。
现场总线模块与DCS软件集成
现场总线模块与DCS软件的集成1引言新建的硫磺回收装置是一个规模较小的装置，出于建设成本方面的考虑，我们设计将mtl公司的基于过程i/o的现场总线模块与foxboro公司的dcs控制系统结合，达到了较高的费效比。
现将系统的设计思路简述如下:mtl公司的i/o模块是符合profibus标准的过程i/o模块，它的特点是在现场安装，从而节省电缆、降低成本，而且防爆、耐腐蚀。
foxboro公司的i/a｀s是功能强大的dcs系统，其micro-i/a工作站提供了与其它厂商协议的通讯接口。
将两家的产品集成，实现优势互补，组成一个造价低、功能强的集中分散控制系统是我们的目标。
2profibus总线技术2.1profibus的主要特点<1）profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。
广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。
<2）profibus由三个兼容部分组成，即profibus-dp<decentralizedperiphery）、profibus-pa<processautomation）和profibus-fms<fieldbusmessagespecification）。
<3）profibus-dp:是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式i/o的通信。
使用profibus-dp可取代办24vdc或4-20ma信号传输。
<4）profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。
可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
<5）与其它现场总线系统相比，profibus的最大优点在于具有稳定的国际标准en50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。
目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和自动化等。
DCS技术和现场总线技术的结合
DCS技术和现场总线技术的结合摘要：本文从现场总线技术与DCS系统的概念入手，分析现场总线技术和DCS系统的特点，再结合两者的在实际中的应用，从中了解到两者之间的内在联系，发现两者在将来的发展是一个统一的整体，DCS系统中必然用到现场总线技术，现场总线技术也将依附与DCS系统中。
最后得出DCS系统和现场总线控制系统结合发展的结论。
现场总线的概念根据国际电工委员会IEC61158标准的定义，现场总线是指应用在制造过程区域现场装置和控制室内自动控制装置之间的包括数字式、多点、串行通信的数据总线，即工业数据总线。
是开放式、数字化、多点通信的底层通信网络。
以现场总线为技术核心的工业控制系统，称为现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System），它是自20世纪80年代末发展起来的新型网络集成式全分布控制系统。
其中，现场总线系统一般被称为第五代控制系统。
第一代控制系统为50年代前的气动信号控制系统PCS，第二代为4~20mA等电动模拟信号控制系统，第三代为数字计算机集中式控制系统，第四代为70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS。
DCS的概念DCS即所谓分布式控制系统，或称之为集散系统，是相对于集中控制系统而言的一种非常成熟的计算机控制系统，它是集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
1995年国际标准化组织（ISO）定义：DCS系统式一类满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化角度出发，按功能集散，管理集中的原则构思，具有高度可靠性指标，将微处理技术、数字通讯技术、人机接口技术相结合，用于采集、过程控制和生产管理的综合控制系统。
生产发展的需要，电子技术、计算机技术的发展，最早的基于大型机的直接数字控制技术即DDC技术，集中管理，集中控制，这些都促进了DCS技术的发展。
现场总线技术的特点现场总线技术具有系统的开放性，互可操作性与互用性，现场设备的智能化与功能自治性，系统结构的高度分散性以及对现场环境的适应性等。
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• 1）DDC直接与过程相连，实现过程直接数字控制， 要求DDC级实时性好﹑可靠性高﹑环境适应性强； • 2）SCC级计算机也称上位机，它根据DDC级提供的 生产过程状况和已定的数学模型，进行优化分析﹑ 计算，输出最优设定值SP，交与DDC级执行。SCC 计算机承担高级控制和管理任务，要求数据处理功 能强﹑存储量大﹑运行速度快。 • 3）SCC为两级控制，系统的可靠性较DDC高。即一 旦SCC计算机出现故障，DDC计算机仍能独立完成 任务；而DDC计算机出现故障，则由SCC计算机替 代DDC计算机完成控制任务。
图1.2 计算机控制系统的组成框图
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•
工业控制机硬件：硬件是指计算机本 身及外围设备。
过程输出接 口
过程输入接 口
人机接口
计算机硬件
计算机
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存储器
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1.2.2
软件系统
是专门用来使用和管理计算机 的程序，包括操作系统、监控 管理程序、语言处理程序和故 障诊断程序等。
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☞ 而采用一台计算机工作、 另一台计算机备用的双机 双工系统，或采用常规仪 表备用方式，虽可提高控 制系统的可靠性，但成本 太高，如果工厂的生产规 模不大，则经济性更差， 用户难以接受。因此，有 必要吸收常规模拟仪表和 计算机控制系统的优点， 并且克服它们的弱点，利 用各种新技术和新理论， 研制出新型的控制系统。 2014-6-30
系统软件
软 件
应用软件
应用软件是用户根据要 解决的实际问题而编写 的各种程序。
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软件是指能完成各种功 能的计算机程序的总和.
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1.3 计算机控制系统的应用类型
计算机监督控 根据应用特点、控制功 分级控制系 能和系统结构，计算机 制系统 统 控制系统主要分为六种 类型 集散型控制 直接数字控 系统 制系统 计算机控制系统
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☞ 1975 年 12 月， 美 国 霍 尼 威 尔 (Honeywell) 公 司 正式向市场推出了 世界上第一套集散 控制系统 ——TDC2000 （ Total Distributed Control 2000 ） 系统，成为最早提 出集散控制系统设 计思想的开发商。
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计算机控制系统的工作原理
可归纳为以下三个步骤：
(1) 实时数据采集 对测量变送装臵输出的信号 经A/D转换后进行处理。 (2) 实时控制决策 对被控变量的测量值进行分析、 运算和处理，并按预定的控制规律进行运算。 (3) 实时控制输出 实时地输出运算后的控制信号，经 D/A转换后驱动执行机构，完成控制任务。 上述过程不断重复，使被控变量稳定在设定值上。
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☞20 世纪 70 年代初，大规模集成电路的问世及微处理 器的诞生，为新型控制系统的研制创造了物质条件。 同时， CRT 图形显示技术和数字通信技术的发展，为 新型控制系统的研制提供了技术条件，现代控制理论 的发展为新型控制系统的研制和开发提供了理论依据 和技术指导。根据“危险分散”的设计思想，过去由 一台大型计算机完成的功能，现在可以由几十台甚至 几百台微处理机来完成。各微处理机之间可以用通信 网络连接起来，从而构成一个完整的系统。
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1.2.1
硬件系统
工业控制机
生 产 过 程
指按生产过程控制的特 点和要求而设计的计算 机它包括硬件和软件两 部分。
生产过程
包括被控对象，测量变 送、执行机构、电气开 关等装臵。
图1.2
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计算机控制系统的组成框图
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将计算机的处理结果转 换成可以对被控对象进 包括磁盘、光盘、磁带， 包括显示操作台、屏幕 行控制的信号。 接收输入的指令和工业 生产过程包括被控对象， 从被控对象采集的模拟 主要用于存储大量的程 显示器 (CRT)或数码显 对象的信息，向系统各 测量变送、执行机构、 量或数字量信号转换为 序和数据。 示器、键盘、打印机、 部分发送命令和数据。 电气开关等装臵。 计算机能够接收的数字 记录仪等。 量
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☞系统中的一台微处理机只需控制几个至几十个回路，即 使某一微处理机发生故障，只影响它所控制的少数回路， 而不会对整个系统造成严重影响，从而在很大程度上使危 险分散。
☞这种新型控制系统采用多台彩色图形显示器监视着过 程和系统的运行，实现了操作和信息综合管理的集中， 利用通信系统将各微机连接起来，按控制功能或按区域 将微处理机进行分散配臵，实行分散控制，增强了全系 统的安全可靠性。
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DDC特点
•
• •
•
1).进行数据采集﹑处理﹑报警，实现生产过 程集中监视； 2).计算机直接参与控制，实现过程闭环控制； 3).一台计算机可以替代多台PID模拟控制器， 实现多回路的控制，并易引入复杂控制算法和 方式，由软件编程实现即可，无需增加硬件设 备； 4).显示﹑控制集中，危险也集中（一旦计算 机出现故障，整个系统将瘫痪），对系统的可 靠性要求较高。
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•
• •
1.3.6 现场总线控制系统
现场总线控制系统(FCS)，是新一代分布式控制结构，采用工 作站-现场总线智能仪表的二层结构模式。
工作站
服务器
现场数字传感器
现场数字执行器
现场数字控制功能模块
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FCS系统特点：
• • • • 1）采用一对N的设备连接方式﹑成本低。 2）实现了彻底的分散控制。 3）开放性与互操作性简化了系统的集成。 4）信息综合，组态灵活。
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2
DCS的发展与基本组成
☞集散控制系统是 20 世纪 70 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 的计算机控制系统 。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
控制系统 (Distributed Control System ， DCS) ，简称
DCS与现场总线
主讲：卢均治
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第一章DCS系统概述及与PLC的关系
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学 习 目 标
• ➢知识点：
• ●了解计算机控制系统的基本概念及其分 类 • ●了解DCS的概念、现状及发展 • ●掌握DCS的基本组成及特点
• ●理解DCS和PLC 之间的关系
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1.3.5 集散控制系统
采集非控制 过程信息
协调各控制站的工作 达到过程的动态最优化
人机接口装臵， 完成操作、显 示和监视任务
完成过程的现 场控制任务
集散控制系统是分布式结构系统。 实现了地理上和功能上分散的控制，将各个分散的信息集中 起来，进行集中的监视和操作。
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1.
计算机控制系统的组成
• 1.1 基本概念
• ☞计算机控制系统是用计算机 (通常称为 工业控制计算机 )来实现工业过程自动控 制的系统。
什么是自动控制? 自动控制系统由 哪些部分组成?
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计算机 设定值
-
被控变量
控制器 D/A
执行机构
被控对象
A/ D
测量变送
图1.1 计算机闭环控制系统结构图
磁盘
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1.3.2 直接数字控制系统（DDC）
采用计算机代替模拟仪表控制，只要改变 程序就可以对控制对象进行控制，因此计算机 可以控制几百个回路，并可以对上下限进行监 视和报警。
工业生产现场环境恶劣，干扰频繁，直接威胁着计算机的可靠 运行。因此，必须采取抗干扰措施。
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• ➢ 集散控制系统是一种典型的分级分布 式控制结构。 • ➢ 集散控制系统有计算机控制系统控制 算法先进、精度高、响应速度快的优 点．又有仪表控制系统安全可靠、维护 方便的优点。
• ➢ 集散控制系统容易实现复杂的控制规 律，系统是积木式结构，结构灵活，可 大可小，易于扩展。
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图1-6 TDC-3000系统构成图
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2.2 集散控制系统的基本构成
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☞ 集散控制系统自问世 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， 巳被广泛应用于石油、 化工、电力、冶金和 轻工等工业领域。
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2.1 集散控制系统产生的背景
20 世纪 60 年代初，人们开始将电子计算机用于过程控 制，试图利用计算机所具有的能执行复杂运算、处理速度快、 集中显示操作、易于通信、易于实现多种控制算法、易于改 变控制方案、控制精度高等特点，来克服常规模拟仪表的局 限性。 一台计算机控制着几十甚至几百个回路，整个生产过程 的监视、操作、报警、控制和管理等功能都集中在这台计算 机上。 一旦计算机的公共部分发生故障时，轻则造成装臵或整个 工厂停工，重则导致设备的损坏甚至发生火灾、爆炸等恶性事 故，这就是所谓“危险集中”。
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(1) 装臵控制级 (DDC 级 ) 对生产 过程进行直接控制，使所控制的 生产过程在最优工作状况下工作。
(3) 工厂集中控制级 它可根据上 (4)企业管理级 制定长期发展现 级下达的任务和本厂情况，制定生 划、生产销计划，发命令至各工厂， 产计划、安排本厂工作、进行人员 并接受反馈信息，实现全企业的总 （2)车间监督级(SCC级) 它根据 调配及各车间的协调，并及时向上 调度。 厂级计算机下达的命令和通过装臵 级报告。 控制级获得的生产过程数据，进行 最优化控制。