什么是现场总线控制系统
现场总线控制系统的组成及特点
现场总线控制系统的组成及特点一、现场总线控制系统的概念（FCS）现场总线控制是工业.aspx”title=“设备”style=“text-decoration:underline;color:blue”>设备自动化控制的一种计算机局域网络。
它是依靠具有检测、控制、通信能力的微处理芯片，数字化仪表（设备）在现场实现彻底分散控制，并以这些现场分散的测量，控制设备单个点作为网络节点，将这些点以总线形式连接起来，形成一个现场总线控制系统。
它是属于最底层的网络系统，是网络集成式全分布控制系统，它将原来集散型的DCS 系统现场控制机的功能，全部分散在各个网络节点处。
为此，可以将原来封闭、专用的系统变成开放、标准的系统。
使得不同制造商的产品可以互连，是DCS 系统的更新换代，大大简化系统结构，降低成本，更好满足了实事性要求，提高了系统运行的可靠性。
不同通信协议的现场总线控制系统一般通过工业PC 机内总线插槽的PC 接口板与现场总线网段连接。
二、现场总线控制系统的组成现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成，而通信部分的硬、软件是它最有特色的部分。
1、现场总线控制系统：它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。
首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。
通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。
在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。
优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。
2、现场总线的测量系统：其特点为多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多功能，由于采用数字信号，具有高分辨率，准确性高、抗干扰、抗畸变能力强，同时还具有仪表设备的状态信息，可以对处理过程进行调整。
3、设备管理系统：可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设。
什么是现场总线？什么是现场总线控制系统？它的技术特点是什
什么是现场总线？什么是现场总线控制系统？它的技术特点是什现场总线控制系统（FCS:Fieldbus Control System)是继集散控制系统（DCS)后的新一代控制系统，它是电子、仪器仪表、计算机技术和网络技术的发展成果。
现场总线使得现场仪表、执行机构、控制室设备之间构成网络互连系统，实现全数字化、双向、多参数的数字通信，为控制系统的全分布和全数字化运行奠定了基础。
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
它在制造业、过程工业、交通等方面的自动过系统中具有广泛的应用前景。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有数字计算和数字通信的能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并公开规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以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，形成各种适应实际需要的自动化控制系统。
简而言之，它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成控制任务的网络系统和控制系统。
它给自动化领域带来的变化，正如众多分散的计算机被网络连接在一起，使计算机的功能、作用发生的变化。
现场总线则使自控系统与设备具有通信能力，把它们连结成网络系统，加入到信息网络的行列。
因此把现场总线技术说成是一个控制技术新时代的开端并不过分。
现场总线是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的。
随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧下降，计算机与计算机网络系统得到迅速发展，。
浅谈现场总线控制系统
浅谈现场总线控制系统现场总线控制系统，是一种广泛应用于各种自动控制系统中的控制技术。
它以现场总线作为通信介质，实现了各种传感器、执行器和控制器之间的相互通信和协调，从而实现了自动化控制系统的高效运行。
现场总线控制系统已经成为工业控制领域中一种重要的控制技术，被广泛应用于工业生产、能源管理、楼宇自动化等领域。
本文将从现场总线控制系统的基本原理、特点和应用领域等方面进行浅谈。
一、现场总线控制系统的基本原理现场总线控制系统是一种基于数字通信技术的控制技术，它以现场总线作为通信介质，将各种传感器、执行器和控制器连接在一起，通过总线通信来实现各种设备之间的数据交换和控制指令传输。
现场总线控制系统主要包括以下几个组成部分：1. 传感器和执行器：传感器用于采集各种环境参数和工艺数据，执行器用于控制各种执行元件的运行状态。
传感器和执行器是现场总线控制系统的“眼睛”和“手”，通过它们可以实现对系统各种状态的监测和控制。
2. 控制器：控制器是现场总线控制系统的核心部件，它通过采集传感器的数据和执行器的状态信息，实现对系统的自动控制。
控制器通常包括微处理器、控制算法和通信接口等部分，用于实现对系统的实时监测和控制。
通过以上部件的相互配合和协调运作，现场总线控制系统可以实现对各种设备的实时监测和控制，从而实现了自动化控制系统的高效运行。
现场总线控制系统具有以下几个显著的特点：1. 技术先进：现场总线控制系统采用了数字通信技术和计算机控制技术，具有高速传输、高精度控制和高可靠性的特点，能够满足各种复杂控制系统的需求。
2. 灵活性强：现场总线控制系统采用了分布式控制架构，能够实现多个设备之间的并行通信和协调运行，具有较强的通用性和灵活性。
3. 维护方便：现场总线控制系统的各个部件之间通过总线连接，维护和检修方便快捷，能够大大降低系统的维护成本。
4. 数据丰富：现场总线控制系统能够实现对各种传感器和执行器的数据采集和控制，能够提供丰富的数据支持，为系统的监测和控制提供了有力的支持。
第八章现场总线控制系统
Profibus-DP
PLC
从站
PLC
主站
采用主站之间的令牌传递和主从站之间的主、从通信方式。
令牌传递
Publisher
(z.B. Lichtgitter)
Slave
DP-从站 2
PROFIBUS
DP-Master
PROFIBUS-DP 1类主站
PROFIBUS
DP-Master
PROFIBUS-DP 2类主站
费用可节省40%左右
现场总线系统的优势
几点说明
现场总线技术是DCS技术的继承和发展，而不是对DCS的否定或取代。工业上已出现DCS与现场总线系统混合使用的控制系统。 。
现场总线的优点主要是仪表的智能化、网络化、控制的分散化等先进技术所带来的好处，而不单单是节省电缆。
现场总线不能解决企业自动化的所有问题，例如ESD、MES、ERP等等，而是作为底层网络与其它自动化装置一起更好地实现企业综合自动化。
现场总线标准的制订工作起步很早，各大集团公司意见不一，经多年争论，2000年颁布了涵盖多种规范的总线标准，2003年扩展为10种类型的现场总线。
>IEC 61158 的标准现场总线
Type1：IEC 61158 技术报告。
Type2：ControlNet，得到CI组织的支持。
Type3：Profibus，得到PNO组织的支持。
应用行规2
应用行规1
通信协议
传输特性
专用应用行规
通用应用行规（可选）
PROFIBUS DP-V0~V2
RS 485 (PROFIBUS DP)
IEC 61158-2 (PROFIBUS PA)
传输特性(物理层)的DP采用RS-485通信标准，PA采用IEC 61158-2(MBP)传输技术。通信协议(数据链路层):采用DP-V0~V2。应用行规说明各种设备的功能和行为，有通用和专用应用行规。
现场总线控制系统
4. 环境适应性与安全性：现场总线需要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网络则缺少相应的处理措施。
5. 总线供电：工业现场总线网络不仅能传输通信信息，而且要能够为现 场设备传输工作电源。IT网络未考虑总线供电问题。
思考题与习题
14-1现场总线的定义是什么？ 14-2 现场总线的本质特征有哪些？ 14-3 FCS的主要技术特点有哪些？ 14-4 DCS与FCS的主要区别是什么? 14-5现场总线国际标准IEC包括哪几种现场总线？ 14-6现场总线的协议通常分哪几层？各层的基本功能是什么？ 14-7现场总线仪表具备的基本功能是什么？ 14-8 阐述现场总线控制系统的组态设计的基本通用流程。
PID功能控制块 PID110
AO110 模拟量输出功能块
图6-2 FCS的分散功能块控制方案
2、典型硬件连接形式
现场总线系统的一般物理连接形式如图：主要包括常用的实际总线设备，如 总线接口、PLC控制器、电源、输入输出站、终端电阻等。其它系统也可以 包括变频器、限位开关、编码器、人机界面等。
主控器及接口 节点地址0
3．分散功能块
现场设备是微机化设备，既有检测、变换和补偿功能，又 有控制和运算功能。DCS控制站控制功能被分散给现场仪表， 使控制系统结构具备高度的分散性。
从而，废弃了DCS 的I/O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，构成了虚拟控制站，彻底地 实现了分散控制。
4．通信线供电
14.3 现场总线协议
FCS系统详解
FCS摘要FCS（Fidlebus Control System）即现场总线控制系统，它是用现场总线这一开放的、具有互操作性的网络将现场各个控制器和仪表及仪表设备互联，构成现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维修费用。
因此，FCS实质上是一种开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式控制系统，有望成为21世纪控制系统的主流产品。
基本介绍FCS的前身是DCS与PLC，FCS不仅具备两者的特点，而且跨出了革命性的一步。
而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。
新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。
DCS系统的关键是通信。
也可以说数据公路是分散控制系统DCS 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。
通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。
为保证通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。
为了保证系统的安全性，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则，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。
目前在DCS系统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。
关键要点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2、FCS系统的基础是数字智能现场装置3、FCS系统的本质是信息处理现场化实现方式通过使用现场总线，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双绞线，以传送4~20mA信号，现场总线系统中，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。
现场总线控制系统(FCS)发展前景展望
现场总线控制系统（FCS）发展前景展望现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是工业自动化领域中的一种重要技术，其发展前景广阔，正日益受到人们的关注。
以下是对FCS发展前景的展望。
一、背景介绍现场总线控制系统是一种用于工业过程控制的开放型、全数字化网络通信系统。
它将位于现场的各种自动化设备、仪器仪表、传感器等通过一根总线连接起来，实现设备间的信息交互和数据共享。
它具有现场设备分散、信息传输速度快、可扩展性强、可靠性高等优点，因此在石油、化工、电力、制药等许多行业得到了广泛应用。
二、概览随着科学技术的不断进步和工业自动化需求的不断增长，FCS在功能和性能上也不断得到提升。
未来的FCS将朝着更加高效、可靠、安全和智能化的方向发展。
同时，随着工业互联网的普及和发展，FCS将更好地与云计算、大数据、人工智能等先进技术进行融合，实现更加精准、高效、智能的工业过程控制。
三、价值分析FCS的价值不仅在于其技术优势，更在于其能够带来的经济效益和社会效益。
首先，FCS能够提高工业过程控制的精度和效率，减少能源浪费，降低生产成本。
其次，FCS能够提高产品质量和生产效率，增强企业的竞争力。
此外，FCS还能减少人员劳动强度，提高生产安全性和可靠性，改善企业的工作环境。
四、发展趋势1.技术创新未来，FCS将继续在技术创新方面进行探索和实践。
例如，采用更加先进的信号处理技术、通信协议和网络安全技术等，提高FCS的性能和可靠性；同时，探索适应不同工业过程的FCS解决方案，满足个性化的需求。
2.与工业互联网的融合工业互联网的普及和发展为FCS提供了更广阔的发展空间。
未来，FCS将更好地与工业互联网融合，实现各种数据的无缝集成和共享，优化生产流程，提高生产效率和质量。
同时，借助工业互联网平台，FCS可以实现远程监控和维护，提高系统的安全性和可靠性。
3.人工智能的应用人工智能技术的不断进步为FCS带来了新的发展机遇。
浅谈现场总线控制系统
浅谈现场总线控制系统现场总线控制系统是一种集中控制和监测设备的技术，它是通过网络连接各种设备和控制器，实现对设备的远程控制和监测。
浅谈现场总线控制系统，不得不说它在工业自动化领域扮演着极其重要的角色。
随着科技的不断进步和互联网的普及，现场总线控制系统已经逐渐成为工业自动化的主流技术之一。
一、现场总线控制系统的概念现场总线控制系统是一种数据通信系统，它起源于20世纪90年代初期，广泛应用于制造业、工厂自动化、楼宇自控等领域。
它通过将各种设备和传感器连接在一起，实现了设备之间的实时通信和数据交换。
这种技术的出现大大提高了工业设备的控制效率和监测能力，使得工业生产更加智能化和自动化。
现场总线控制系统的核心思想是将所有设备和传感器连接起来，形成一个网络，通过网络传输数据和命令，实现设备之间的协调工作。
它实现了对各种设备的远程控制和监测，从而提高了工业生产的效率和品质。
现场总线控制系统通常由控制器、传感器、执行器和网络组成，它们共同构成了一个完整的控制系统。
1. 实时性强：现场总线控制系统可以实现设备间的实时通信和数据交换，从而保证了控制系统的实时性。
在工业生产中，时间就是金钱，能够及时响应和处理各种事件对于提高生产效率至关重要。
2. 灵活性高：现场总线控制系统可以随着工业生产的需求进行灵活的扩展和调整，无需改变原有的设备和布线，能够快速适应工业生产的变化和更新。
3. 信息量大：通过现场总线控制系统，可以实现对各种设备和传感器的数据采集和监测，得到大量的生产信息。
这些信息对于分析生产过程、预测设备故障、优化生产流程等都有重要意义。
4. 可靠性高：现场总线控制系统的网络连接稳定可靠，能够保证设备之间的数据传输和命令控制的可靠性，降低了系统运行的风险。
5. 节能环保：现场总线控制系统可以实现对工业设备的精细化控制，从而节约能源和资源，降低环境污染，符合可持续发展的理念。
现场总线控制系统在工业生产中有着广泛的应用，它可以用于各种生产场景和设备控制。
现场总线控制系统(FCS)
现场总线控制系统（FCS）随着复杂过程工业的不断发展，工业过程控制对大量现场信号的采集、传递和数据转换以及对精度、可靠性、管控一体化都提出了更新、更高的要求。
现有的DCS已不能满足这些要求；况且现有的DCS具有诸如控制不能彻底分散、故障相对集中、系统不彻底开放、成本较高等缺点。
于是通过数字通信技术、传感器技术和微处理器技术的融合，把传统的数字信号和模拟信号的混合系统变成全数字信号系统，从而产生了新一代的控制系统FCS。
1、智能传感器和现场总线是组成FCS的两个重要部分FCS用现场总线在控制现场建立一条高可靠性的数据通信线路，实现各智能传感器之间及智能传感器与主控机之间的数据通信，把单个分散的智能传感器变成网络节点。
智能传感器中的数据处理有助于减轻主控站的工作负担，使大量信息处理就地化，减少了现场仪表与主控站之间的信息往返，降低了对网络数据通信容量的要求。
经过智能传感器预处理的数据通过现场总线汇集到主机上，进行更高级的处理(主要是系统组态、优化、管理、诊断、容错等)，使系统由面到点，再由点到面，对被控对象进行分析判断，提高了系统的可靠性和容偌能力。
这样FCS把各个智能传感器连接成了可以互相沟通信息，共同完成控制任务的网络系统与控制系统，能更好地体现DCS中的'信息集中，控制分散'的功能，提高了信号传输的准确性、实时性和快速性。
以现场总线技术为基础，以微处理器为核心，以数字化通信为传输方式的现场总线智能传感器与一般智能传感器相比，需有以下功能：共用一条总线传递信息，具有多种计算、数据处理及控制功能，从而减少主机的负担。
取代4-20mA模拟信号传输，实现传输信号的数字化，增强信号的抗干扰能力。
采用统一的网络化协议，成为FCS的节点，实现传感器与执行器之间信息交换。
系统可对之进行校验、组态、测试，从而改善系统的可靠性。
接口标准化，具有'即插即用'特性。
现场总线智能传感器是未来工业过程控制系统的主流仪表，它与现场总线组成FCS的两个重要部分，将对传统的控制系统结构和方法带来革命性的变化。
浅谈现场总线控制系统
浅谈现场总线控制系统随着科技的不断发展，现场总线控制系统在工业自动化中扮演着越来越重要的角色。
现场总线控制系统是指一种基于数字通信技术的控制系统，它通过在工业现场设备之间建立通信网络，实现数据的传输和控制指令的下发，从而实现对生产过程的监控和控制。
本文将从现场总线控制系统的基本原理、应用场景以及发展趋势等方面进行较为详细的介绍。
现场总线控制系统的基本原理现场总线控制系统的核心是现场总线，在现场总线控制系统中，各种工控设备如传感器、执行器、控制器等通过现场总线相互连接，形成一个统一的数据通信网络。
通过这个网络，工业自动化系统可以实现对各种设备的数据采集、信息传输和控制指令的下发。
1. 数据采集：现场总线控制系统可以通过各种传感器对现场设备的参数进行实时采集，比如温度、压力、流量等数据。
2. 数据传输：采集到的数据通过现场总线进行传输，可以实现远程监控和实时数据的传输。
3. 控制指令下发：控制器可以通过现场总线向执行器下发控制指令，实现对设备的控制。
现场总线控制系统在工业自动化中有着广泛的应用，下面我们来看一下它的主要应用场景：1. 工厂自动化：工厂中有大量的生产设备，通过现场总线控制系统可以实现这些设备之间的数据通信和控制指令的下发，提高生产效率和灵活性。
2. 过程控制：在化工、制药等行业，生产过程中的各种参数需要实时监控和调节，现场总线控制系统可以很好地满足这种需求。
3. 智能建筑：现场总线控制系统可以用于智能建筑中的空调、照明、安防等设备的智能控制，提高能源利用效率和舒适度。
4. 车辆控制：在交通运输领域，现场总线控制系统可以用于车辆的自动控制和智能交通系统。
以上只是现场总线控制系统的一些应用场景，随着技术的发展和行业的需求，它的应用领域还在不断扩展和深化。
随着工业自动化的普及和技术的不断进步，现场总线控制系统也在不断发展和完善，主要体现在以下几个方面：1. 通信技术的进步：随着通信技术的发展，现场总线控制系统的通信速度、稳定性、抗干扰能力等都得到了很大提升，可以更好地满足工业生产的需求。
现场总线控制系统
现场总线控制系统---------电气导论概述现场总线是连接现场设备和控制系统之间的一种开放、全数字化、双向传输、多分支的通信网络。
现场总线技术是新事物，但酝酿已有时日。
它是电子、仪器仪表、控制技术、计算机技术和网络技术的发展成果，是工业自动化事业的进展需要，也是技术发展的必然。
现场总线控制系统（FCS）是继分散控制系统（DCS）之后出现的新一代控制系统，它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，给自动化系统的最终用户带来了更大的实惠和更多方便，因而促使目前生产的自动化仪表、DCS、可编程控制器（PLC）产品面临体系结构、功能等方面的重大变革。
但是过程控制经过50 多年的发展和积累，用户已经在传统的模拟仪表加DCS的体系结构上投入了巨大的资金, 无论国内与国外，DCS 仍是用于过程控制的主流设备，而且现场总线控制系统在功能上还不能完全取代已经发展得比较完善的DCS。
所以，尽管现场总线技术有种种优点，但是现场总线控制系统不可能一蹴而就取代现有的DCS，DCS 和FCS 必将并存一段时期。
这样的话，如何既充分利用当今先进的现场总线技术而又充分发挥DCS 在生产控制中的作用,即将现场总线技术与DCS 进行集成，就成为当前非常迫切的任务之一。
然而将现场总线与DCS 进行集成的方法有多种，侧重点也各有不同。
本设计则着重解决在保留原有控制系统丰富的监测、控制、协调管理功能的基础上，如何实现上位机与现场仪表通信的问题。
由于常规模拟仪表的局限性，DCS 仅能从过程控制站得到现场仪表传送的被测参数值以及向它发出调节信号，而对现场仪表的工作状态则一无所知，这就大大地制约了DCS 工作能力的进一步发挥，影响到综合自动化系统的完整性和可靠性。
因此，解决与现场仪表通信的问题就成了控制技术发展必须解决的问题。
一、现场总线的原理根据国际电工委员会IEC (International Eletrotechnical Commission)标准的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
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。
《现场总线控制系统》课件
结论
1 现场总线控制系统是未来工业化发展的趋势，具有广阔的应用前景。 2 它在工业控制、农业自动化和环境监测等领域发挥着重要作用。
特点
现场总线控制系统具有实时性好、稳定性高、故障诊断方便等特点，可实现高效的工业控制。
应用领域
现场总线控制系统广泛应用于工业控制、农业自动化和环境监测等领域，推动着工业化的发 展。
现场总线控制系统的体系结构
总线结构
现场总线控制系统 通过总线结构将控 制器和仪器设备连 接在一起，实现数 据交互和控制指令 下达。
数据传输
2
集仪器设备的数据，包括温度、压力 等。
采集到的数据通过总线结构传输到控
制器，确保数据的实时性和准确性。
3
控制指令下达
控制器根据采集到的数据进行逻辑判
断，并下达相应的控制指令，控制仪
故障处理
4
器设备的运行。
现场总线控制系统能够及时诊断和处 理发生的故障，确保系统稳定运行。
现场总线控制系统的优势和不足
现场总线控制系统在未来的发展
1 无线化
2 分布式控制
随着无线通信技术的发 展，现场总线控制系统 将向无线化方向发展， 提高灵活性和可扩展性。
分布式控制是现场总线 控制系统未来的趋势， 将更多的控制功能分散 到仪器设备中。
3 大数据分析
现场总线控制系统将借 助大数据技术，对大量 的数据进行分析和处理， 提供更智能化的控制策 略。
《现场总线控制系统》 PPT课件
现场总线控制系统是未来工业化发展的趋势，它是一种用于自动化控制和数 据传输的先进技术。本课件将介绍现场总线控制系统的定义、特点、应用领 域以及其优势和不足。
什么是现场总线控制系统？
定义
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。
现场总线控制系统应用实例
现场总线控制系统应用实例一、引言现场总线控制系统是一种基于计算机网络技术的自动化控制系统，它通过将各种现场设备与控制系统连接起来，实现数据传输和控制指令的交互。
它广泛应用于工业生产、楼宇自动化、交通运输等领域，提高了生产效率和自动化程度。
本文将以几个实际应用案例为例，介绍现场总线控制系统在不同领域的应用情况。
二、工业生产领域1. 汽车制造工厂汽车制造工厂是一个典型的工业生产场景，其中各种机械设备、传感器和执行器需要进行数据交互和控制。
现场总线控制系统在汽车制造工厂中的应用可以实现设备的远程监控和控制，提高生产线的自动化程度和生产效率。
例如，通过现场总线系统可以实时监测机械设备的运行状态和温度，及时采取措施防止故障发生。
同时，通过控制指令可以远程控制设备的启停和调整参数，提高生产线的灵活性和适应性。
2. 石油化工厂石油化工厂是一个复杂的工业生产场景，涉及到各种化工设备、管道和控制系统。
现场总线控制系统在石油化工厂中的应用可以实现设备的集中监控和控制，提高生产过程的安全性和稳定性。
例如，通过现场总线系统可以实时监测管道的压力和流量，及时发现异常情况并采取措施。
同时，通过控制指令可以远程控制设备的开关和调整工艺参数，提高生产效率和产品质量。
三、楼宇自动化领域1. 商业综合体商业综合体是一个集购物、娱乐、办公于一体的大型建筑群，其中涉及到多个子系统的控制和管理。
现场总线控制系统在商业综合体中的应用可以实现各个子系统的集中控制和监测，提高楼宇设施的管理效率和能源利用率。
例如，通过现场总线系统可以实时监测楼宇的温度、湿度和照明情况，根据需求自动调整空调和照明设备的工作状态，节约能源并提供舒适的室内环境。
2. 医院建筑医院是一个复杂的建筑群，涉及到多个科室、楼层和设备的控制和管理。
现场总线控制系统在医院建筑中的应用可以实现科室设备的集中控制和监测，提高医院的运行效率和服务质量。
例如，通过现场总线系统可以实时监测病房的温度和湿度，自动调整空调设备的工作状态，提供舒适的病房环境。
第四章 现场总线控制系统(FCS)
第四章现场总线控制系统（FCS）第一节现场总线控制系统基础现场总线控制系统(FCS)是基于现场总线技术的计算机控制系统，它是集计算机技术、网络技术和控制技术为一体的先进的计算机控制系统。
是一种全分散、全数字、全开放的控制系统。
它适用于工业过程控制、制造业及楼宇自动化等领域，将逐渐成为计算机控制系统的主流形式。
一、现场总线控制系统的特点根据IEC标准和现场总线基金会的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
现场总线控制系统是在现场总线的基础上发展起来的，它所带来的改进首先体现在现场通信网络方面，其次在结构、装置、功能等方面也有优势。
概括地说，它具有以下技术特点：(1)FCS采用的现场总线是一个全数字化的现场通信网络。
现场总线是用于过程控制系统和制造自动化系统中现场设备或现场仪表间互连的数字化通信网络，其传输抗干扰性强，测量精度高，大大提高了控制系统的性能。
(2)FCS的现场总线网络是开放式互连网络。
用户可以自由集成不同制造商的通信网络，通过网络将不同厂商生产的现场设备和功能块设备有机地融合为一体，构成统一的现场总线控制系统。
(3)FCS的所有现场设备直接通过一对传输线(现场总线)互连。
一对传输线互连多台现场设备，双向传输数据信息，大大减少连线数量，从而降低安装费用，更易于维护，并提高了可靠性。
(4)FCS普遍采用智能仪表，增强了系统的自治性，系统控制功能更加分散。
智能化的现场设备具有更加完善的功能，包括部分控制功能，从而将较简单的控制任务改由现场设备完成，使现场设备既有检测、变换功能，又有运算和控制功能，一机多用。
这样既节约了成本，又使控制更加安全和可靠。
FCS废除了DCS的I／O单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散到现场设备，实现了彻底的分散控制。
二、FCS与DCS的分析比较FCS系统利用现场总线技术，针对现存的DCS的某些不足，改进控制系统的结构，提高了性能和通用性。
现场总线控制系统(FCS)
现场总线控制系统(FCS)现场总线控制系统是继DCS之后的又一种新型工业控制系统，它的出现带来了工业控制领域的一场深刻革命。
现场总线代表一种突破意义的控制思想，改变了原有控制体系结构，使模拟与数字混合的DCS更新换代为全数字现场总线控制系统，真正做到危险分散、控制分散、集中监控和全数字化。
1. 应用现状现场总线发展迅速，现处于群雄并起、百家争鸣的阶段。
目前已开发出40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、Modbus、ARCent、P-Net、FIP、ISP等，其中最有影响力的有5种，分别为FF、Profibus、HART、CAN、LonWorks，如表所示。
FCS全数字化通信使过程控制具有更高可靠性，从传感器、变送器到调节器，均为数字信号，这就使得复杂、精确的信号处理得以实现。
因采用数字总线式通信线路代替DCS 1对1的I/O连线，对于大规模I/O系统，减少了由连线带来的不可靠，同时也降低了布线成本。
此外FCS还具有互操作性、分散性、EIC(电气传动、仪表、计算机)一体化等优点。
在由现场总线构成的FCS中，仪表实际上已成为具有综合功能的智能仪表。
EIC一体化结构恰恰是钢铁工业自动化用得较多而又急需的控制系统结构。
2. 现场总线存在的不足现场总线是一种正在发展中的技术，在许多方面还需改善。
IEC 61158规定了FF、Profibus、WorldFIP等8种现场总线标准，还有一些事实上的标准，如LonWorks和CAN总线等。
现有8种现场总线为国际标准，它们采用的通信协议完全不同，因此要实现这些总线的兼容和互操作十分困难。
许多标准的并存，将导致现场总线技术不易广泛应用。
现场总线还存在着瓶颈问题，表现在：(1)总线切断后，系统有可能产生不可预知的后果；(2)在本安防爆应用中，现有防爆规定限制总线长度和总线上所挂设备数量，同时也限制了现场总线节省线缆优点的发挥；(3)系统组态参数过于复杂，不易掌握，而其设定的好坏对系统性能影响很大。
现场总线控制系统
现场总线控制系统现场总线控制系统 (Fieldbus Control System，FCS)。
现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，其定义了硬件接口和通信协议的标准，是自动化领域内的局域网。
现场总线不仅是当今4C技术发展的结合点，也是过程控制技术、自动化仪表技术、计算机网络技术发展的交汇点。
现场总线控制系统用新一代的现场总线技术改进、完善或部分代替传统的DCS系统实现智能仪表、现场设备、通信网络和控制系统的集成。
由于现场总线系统采用了总线控制和智能现场设备，可以把DCS系统中位于控制室的输入输出模块、控制模块等转入现场设备，能够不依赖控制室计算机，直接在现场完成控制。
目前控制系统行业主要有五种现场总线技术：基金会现场总线、LonWorks 总线、Profibus现场总线、HART总线和CAN总线。
现场总线系统具有以下特点:(1).系统分散性程度高。
现场总线系统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集中与分散结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了系统的可靠性。
(2).互操作性和互用性。
互操作性是指现场总线系统实现了互连设备间、系统间的信息传送和沟通；互用性是指不同的生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。
(3).现场设备的智能化与功能自治性。
现场总线系统将传感测量、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，依靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并能随时实时诊断现场设备的运行状态。
(4).统一开放性。
现场总线系统将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。
由于现场总线系统以上特点，特别是系统结构的简化使现场总线系统从设计、安装、调试到正常生产运行及检修维护，都体现出其他控制系统无法比拟的优越性。
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现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是由各种现场仪表通过互连与控制室内人机界面所组成的系统；一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的生产过程自动控制系统。
也正是由于这些特点，以现场总线作为技术支撑的FCS在工业自动化领域有明显的优势，诸如很高的精确性、组志简单、设计安装方便、易于维护和扩展、可以节约软硬件投资等，被称为第五代控制系统，成为当今工业自动化发展的必然趋势。
它使过程控制领域的自动化装置由DCS向FCS过渡，DDC（直接数字控制）功能将彻底分散到现场，使先进的现场设备管理功能得以实现。
现场总线已广泛应用于各个领域，如电力监控、能源管理、自动测试系统等等。
我公司以前的高炉生产自动化控制系统采用美国GE 公司的Series 90－70／30的PLC设备，此设备运行稳定，可靠性高。
现场设备的各种开关及模拟信号通过信号电缆汇到PLC模板处，供PLC采集，进行处理，然后输出，控制现场设备运转，来满足高炉生产的需要。
如图1所示：图1DCS控制图从上图可以看出：整个系统的关键在于主机入口处的瓶颈现象。
由于现场及设备多，且比较分散，信号进入PLC后，必须经过A／D、D从转换过程，且精确度有所降低，这样就迫使PLC 的扫描周期加长，不利于主机腾出手来从事优化工作，使整个主机性能下降，直接威胁到高炉各种信号的实时性。
另外，现场及设备所处的环境特殊，与之相连接的电缆比较多，维护量大，故障率高，影响到整个高炉自动化控制系统的稳定性和可靠性。
三、现场总线的选用1．现场总线的优点PY。
fibllsoP 现场总线是Pr。
fiblls现场总线的一个性能优化版本，专门用于自动化系统与分布式外围设备之间的临界通信任务。
这种总线适合于替代价格昂贵的24V DC和4～20mA测量信号平行传输线路。
德国TURCK公司开发的工业现场总线是现场仪表、设备与控制室系统之间的一种开放、全数字化、双向通信与多站的通信系统，为我厂已建成的千兆位以大网系统提供了现场级的控制功能。
这次我炼铁厂5＃高炉大修选用TURCK公司的工业现场总线，可避免几千个检测点和控制点的检测信号汇集到DCS 的入日处所造成的信号堵塞，从而把60％以上的控制功能下放到现场仪表，增加了系统的安全性和可靠性。
采用现场总线主要有以下优点：（1）可以减少1／2-2／3的隔离器、端子柜、I／O柜、l／O终端，这样大大节省了10装置及装置室的空间；（2）由于免去了D／A及A／D转换的过程，使信号精确度可以从±0．5％提高到±0．1％；（3）由于可以将PID功能植入到变送器或执行器中去，使控制周期大为缩短。
目前可以从DCS的每秒调节2－3次增加到每秒10－20次，从而改善了调节性能；（4）组态简单，安装、运行、维护简便；（5）采用IP67的防护等级，使之完全适合高炉现场的恶劣环境。
2.5＃高炉大修工业现场总线的组态方式为使TURCK公司开发的工业现场总线产品更好地应用到生产中去，必须使之与高炉主PLC（GE 公司series 90．30）系统有机地结合在一起。
5＃高炉系统由高炉、热风、喷煤、卷扬及槽下（包括除尘）部分组成。
每个部分都负责一定的区域，它们之间既相互独立，又密不可分，相互联系。
任何一个环节出问题，都将导致高炉的直接休风，影响生产。
为此，以上各个部分都配有自己独立的series 90－30 PLC控制系统，且从各自的PLC 总线接口分别架设一条工业现场总线到各自所负责的区域。
PLC通过各自的总线系统采集现场的实时数据进行处理及控制。
这样，就可以使复杂的高炉生产系统分成五部分总线来设计，避免总线的连接过于复杂，有利于工业现场总线优势的发挥。
5＃高炉总线布置图如图2：图2总线布置图高炉各个部分的PLC之间利用已建成的千兆位局域网进行通讯，相互联系。
把现场的实时数据提供给操作者进行参考，由此判断炉况。
（1）与PLC的总线接口GE公司的主PLC 设备，支持工业总线Profibus．DP协议，具有很强的扩展性，机架上挂接一块总线接口PBM 模板，利用Profibus-DP 协议来完成从工业总线上采集数据、传递信息的任务，控制现场设备的运行。
为使PBM模板能够正常工作，要求CPU的软件版本在8.0以上，因而PLC 主处理模块采用GE 公司新推出的IC693 CPU364。
为保持其兼容性，使用GE公司自己开发的Vesapro组态软件，通过Turck公司提供的GSD文件来完成对总线的配置。
组态图如图
3：图3组态图（2）总线的连接方式数字量输入／输出模板的每个模板都有电源接口、总线接口，以及连至现场设备的控制接口。
我们采用"点保护"方式，这样由于各模板上的点相互独立，不会因为其它点的故障而导致整个系统的停止运行，符合了高炉生产的特殊需要。
而模拟量输人／输出模板采用的是"组保护"方式，通过隔离器，经总线电缆连至PLC。
总线模板支持最高12Mbd 的通讯速率，它可以自动调节到主站的通讯速率，模板地址由保护盖下的两个旋钮开关来设定，它可设定为0-99。
Profibus－DP总线由M12 eurofast＠接插件连接，电源由5针7/8ˊˊminifast＠接插件连接。
如图4所示：图4总线连接示意图其中有二根专用电缆；a电源电缆采用一棵专用的电源电缆为各总线模块供电，通过总线供电单元来实现。
总线的供电方式如图5所示：该供电单元由总线电源及总线辅助电源构成。
分别通过两路直流24V电源单独供电。
这样，数字量输入／输出模块可直接利用总线电源进行工作，而模拟量输入／输出模块除自身利用总线电源外，还可利用总线辅助电源，对现场的智能化仪表进行供电，方便至极。
每个模块上均有一个绿／红的指示灯（LED）指示ON状态或短路状态，易于观察和查找故障。
b．总线电缆使用Profibus．DP协议进行通讯的专用总线通讯电缆，采用先进的全屏蔽设计，以防止信号的干扰。
它把分散在现场的各个模块连接在一起，共用一条总线，以数字方式进行通信与传送，能够达到信息的采集、传输，处理最佳的集成与协调。
然后，通过总线模板（PBM）与PLC 设备相连接，每条总线的末端加上终端电阻。
若总线挂接的模块过多，需加总线中继器。
其连接示意图如图6所示：四、应用效果及未来展望采用现场总线避免了大量的点到点的电缆敷设，降低了线路敷设设计的难度和施工的复杂性，节省了投资、安装、调试及维护的费用，减少了高炉休风次数，为我厂的生产带来了直接的经济效益，收到了良好效果。
面对对世界技术革命的挑战，我们应该把握机遇，缩短与西方国家的距离。
现场总线技术在自动化控制系统中的应用，必将拥有越来越广泛的领域和空间，对我们的发展起到良好的促进作用。
网卡所完成的工作就是从计算机获得数据,然后把数据编码成为特定格式通过网络连接线(网线)发送到网络中其他的网卡... 参考资料：/infor/gjd/2000_15251.htm。