DCS与现场总线

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。

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。

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、 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。