现场总线控制系统的集成(补充)

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。

第一章现场总线控制系统（FCS）第一节概述现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统（DCS）后的新一代控制系统。

由于它适应了工业控制系统向数字化、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更大实惠和更多方便，并促使目前生产的自动化仪表、集散控制系统、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，导致工业自动化产品的又一次更新换代，因而现场总线技术被誉为跨世纪的自控新技术。

一、现场总线的发展随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次，从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。

信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。

现场总线（Fieldbus）就是顺应这一形势发展起来的新技术。

1、什么是现场总线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、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化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，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规的通信协议，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、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。

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。

现场总线控制系统（FCS）第⼀章现场总线控制系统（FCS）第⼀节概述现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是继基地式⽓动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统（DCS）后的新⼀代控制系统。

由于它适应了⼯业控制系统向数字化、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更⼤实惠和更多⽅便，并促使⽬前⽣产的⾃动化仪表、集散控制系统、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，导致⼯业⾃动化产品的⼜⼀次更新换代，因⽽现场总线技术被誉为跨世纪的⾃控新技术。

⼀、现场总线的发展随着控制、计算机、通信、⽹络等技术的发展，信息交换的领域正在迅速覆盖从⼯⼚的现场设备层到控制、管理的各个层次，从⼯段、车间、⼯⼚、企业乃⾄世界各地的市场。

信息技术的飞速发展，引起了⾃动化系统结构的变⾰，逐步形成以⽹络集成⾃动化系统为基础的企业信息系统。

现场总线（Fieldbus）就是顺应这⼀形势发展起来的新技术。

1、什么是现场总线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、流程⼯业、交通、楼宇等⽅⾯的⾃动化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，使它们各⾃都具有了数字计算和数字通信能⼒，采⽤双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的⽹络系统，并按公开、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、共同完成⾃控任务的⽹络系统与控制系统。

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。

dcs控制方案一、概述DCS（分布式控制系统）是一种基于计算机网络和现场总线技术的自动化控制系统。

它可以集成各类控制设备、执行器和传感器，并通过高效的数据通信实现对生产过程的监控和控制。

本文将详细介绍DCS控制方案的设计与实施。

二、系统组成1. 硬件方案DCS控制方案的硬件组成主要包括控制器、输入/输出模块、执行器和传感器等。

控制器具备高性能的数据处理能力，负责控制算法的执行和监控系统的运行。

输入/输出模块则负责与外部设备进行数据交互，传输控制信号和采集过程数据。

执行器和传感器承担着实际动作和信号采集的任务，将系统状态信息反馈给控制器。

2. 软件方案DCS控制方案的软件方案是整个系统的核心。

它包括了实时嵌入式操作系统、控制算法、监视系统以及人机界面等。

实时嵌入式操作系统保证了系统的高可用性和稳定性，控制算法则实现了对生产过程的精确控制。

监视系统通过对采集到的数据进行分析和处理，提供运行状态的监控报告和故障诊断。

人机界面提供了直观友好的操作界面，方便操作人员进行实时监控和调整参数。

三、DCS控制方案设计1. 系统需求分析在设计DCS控制方案之前，需要对待控制的生产过程进行全面的需求分析。

包括对工艺流程、设备性能要求、安全性要求和监控需求等进行详细的了解。

通过充分了解系统需求，才能制定出符合实际情况的控制方案。

2. 系统结构设计根据分析得出的系统需求，进行系统结构设计。

将整个生产过程划分为若干个子系统，根据不同的功能和控制需求进行模块化设计。

同时考虑实时性、可靠性和安全性等因素，确定控制器和传感器的布置位置，以及各个子系统之间的数据通信方式。

3. 控制算法设计根据生产过程的特点和控制需求，设计合理的控制算法。

可以采用传统的PID控制算法，也可以结合先进的模糊控制、神经网络控制或模型预测控制等。

控制算法需要综合考虑系统的稳定性、鲁棒性和响应速度，以实现对生产过程的精确控制。

四、DCS控制方案实施1. 系统集成根据设计方案，进行硬件设备的安装和网络连接。

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。

一、现场总线控制系统的概念（FCS）现场总线控制是工业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。

图中所示为具有PC1接口卡的现场总线系统，每个接口板可带4条总线网段，为了系统可靠安全，冗余设置了两台相同的PC机。

图中PLC为用于联锁系统开关量控制的程序控制器。

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、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。

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。