第7章 DCS和FCS(2學時)2

1、計算機控制技術第7章 DCS與FCS系統(tǒng)中國石油大學 勝利學院n分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng) DCS以微型計算機為基礎的集散型綜合控制系統(tǒng)，綜合了以微型計算機為基礎的集散型綜合控制系統(tǒng)，綜合了計算機技術、控制技術、計算機技術、控制技術、CRT顯示技術、網(wǎng)絡通訊技顯示技術、網(wǎng)絡通訊技術等多種技術。從綜合自動化的角度，按控制功能分術等多種技術。從綜合自動化的角度，按控制功能分散、操作管理集中的原則設計，滿足大型工業(yè)生產(chǎn)的散、操作管理集中的原則設計，滿足大型工業(yè)生產(chǎn)的要求要求n現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是繼是繼DCS之后出現(xiàn)的新一代控之后出現(xiàn)的新一

2、代控制系統(tǒng)，它代表的是一種數(shù)字化網(wǎng)絡化到現(xiàn)場、控制制系統(tǒng)，它代表的是一種數(shù)字化網(wǎng)絡化到現(xiàn)場、控制管理到現(xiàn)場的發(fā)展方向。管理到現(xiàn)場的發(fā)展方向。FCS將要取代將要取代DCS，或者說，或者說DCS已在吸納已在吸納FCS?？傊?，。總之，F(xiàn)CS已經(jīng)成為當今世界范已經(jīng)成為當今世界范圍內(nèi)自動控制系統(tǒng)的熱點。圍內(nèi)自動控制系統(tǒng)的熱點。7-1 DCS系統(tǒng)系統(tǒng)nDCS（ Distributed Control System）集散控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)、分布式計算機控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)、分布式計算機控制系統(tǒng)n從以下幾個方面介紹從以下幾個方面介紹DCS系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)展概況發(fā)展概況體

3、系結構體系結構功能特點功能特點典型系統(tǒng)典型系統(tǒng)1. DCS系統(tǒng)發(fā)展概況系統(tǒng)發(fā)展概況n美國霍尼韋爾公司美國霍尼韋爾公司1975年成功推出世界上第一套年成功推出世界上第一套DCS ，產(chǎn)品幾經(jīng)更新?lián)Q代，技術性能日趨完善，產(chǎn)品幾經(jīng)更新?lián)Q代，技術性能日趨完善n目前共有四代目前共有四代DCS:第一代：第一代：19751980第二代：第二代：19801985第三代：第三代：19851990第四代：發(fā)展至今第四代：發(fā)展至今以微處理器為過程控制單以微處理器為過程控制單元，實現(xiàn)分散控制；元，實現(xiàn)分散控制；采用帶顯示器的操作站，采用帶顯示器的操作站，與過程控制單元分離，實與過程控制單元分離，實現(xiàn)集中操作管理現(xiàn)集中操

4、作管理第一代第一代DCSDCS（分散控制，集中管理）（分散控制，集中管理）以以TDC2000為模型，為模型，基本結構由監(jiān)控機、操作站、數(shù)據(jù)采集裝置、過程基本結構由監(jiān)控機、操作站、數(shù)據(jù)采集裝置、過程控制單元及高速數(shù)據(jù)通道等控制單元及高速數(shù)據(jù)通道等5 5部分組成。部分組成。 代表產(chǎn)品主要代表產(chǎn)品主要Honeywell Honeywell TDC2000TDC2000，橫河橫河CentumCentum， Foxboro Foxboro Spectrum Spectrum 等等專用軟、硬件產(chǎn)品，價格昂貴；專用軟、硬件產(chǎn)品，價格昂貴；DCS沒有統(tǒng)一標準，開放性沒有統(tǒng)一標準，開放性第二代第二代DCSDCS

5、( (可靠性增強，功能擴展可靠性增強，功能擴展）代表產(chǎn)品主要有代表產(chǎn)品主要有TDC3000，ABB MOD300, 橫河橫河 CENTUM A/B/C等等采用模塊化、標準化設計，控制功能采用模塊化、標準化設計，控制功能更加完善，它能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過程更加完善，它能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過程控制、順序控制和邏輯控制等功能控制、順序控制和邏輯控制等功能操作站采用了操作站采用了16位位CPU及高分辯率及高分辯率CRT技術，圖形用戶界面也逐步豐富技術，圖形用戶界面也逐步豐富通信系統(tǒng)已采用局域網(wǎng)，按照網(wǎng)絡節(jié)通信系統(tǒng)已采用局域網(wǎng)，按照網(wǎng)絡節(jié)點的概念組織系統(tǒng)，使得系統(tǒng)規(guī)模、點的概念組織系統(tǒng)，使得系統(tǒng)規(guī)模、容量擴大，

6、數(shù)據(jù)傳輸速率也大大提高容量擴大，數(shù)據(jù)傳輸速率也大大提高基本結構由六部分組成：局域網(wǎng)絡、多功能現(xiàn)場控制站、增強型操作基本結構由六部分組成：局域網(wǎng)絡、多功能現(xiàn)場控制站、增強型操作站、系統(tǒng)管理站、主計算機和網(wǎng)絡連接器等站、系統(tǒng)管理站、主計算機和網(wǎng)絡連接器等第三代第三代DCS DCS （開放化、標準化發(fā)展）（開放化、標準化發(fā)展）代表產(chǎn)品主要有代表產(chǎn)品主要有Honeywell TDC-3000/PM，橫河，橫河CS3000, Foxpro I/A Series等等控制站使用控制站使用32位微處理器，控制功能位微處理器，控制功能更強，能方便使用更復雜和先進的控更強，能方便使用更復雜和先進的控制算法；制算法

7、；操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和工作站大都采用操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和工作站大都采用通用產(chǎn)品，第三方的應用軟件也能在通用產(chǎn)品，第三方的應用軟件也能在系統(tǒng)中應用，從而使集散控制系統(tǒng)進系統(tǒng)中應用，從而使集散控制系統(tǒng)進入了更高層次的階段。入了更高層次的階段。實現(xiàn)了開放式的系統(tǒng)通信，實現(xiàn)了開放式的系統(tǒng)通信， 能與能與 MAP 和和 Ethernet 接口，或者通接口，或者通過網(wǎng)間連接器與其它網(wǎng)絡聯(lián)系過網(wǎng)間連接器與其它網(wǎng)絡聯(lián)系第四代第四代DCS DCS （管控一體化）（管控一體化）代表產(chǎn)品主要有代表產(chǎn)品主要有Honeywell PKS，橫河，橫河CS3000-R3等等更加綜合化、開放化，便于將生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與工廠管理系

8、統(tǒng)聯(lián)更加綜合化、開放化，便于將生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與工廠管理系統(tǒng)聯(lián)結在一起，從而形成管控一體化的系統(tǒng)。結在一起，從而形成管控一體化的系統(tǒng)。控制功能更加先進化，不斷引進各種先進控制理論，以提高系統(tǒng)的控制功能更加先進化，不斷引進各種先進控制理論，以提高系統(tǒng)的控制性能控制性能更加智能化，實現(xiàn)實時故障診斷、生產(chǎn)計劃和調(diào)度、過程優(yōu)化等更加智能化，實現(xiàn)實時故障診斷、生產(chǎn)計劃和調(diào)度、過程優(yōu)化等生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)緊密結合的管控一體化的新一生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)緊密結合的管控一體化的新一代集散型控制系統(tǒng)。代集散型控制系統(tǒng)。2. DCS系統(tǒng)體系結構系統(tǒng)體系結構n典型的典型的DCS體系結構分為三層體

9、系結構分為三層第一層為分散過程控制級；第一層為分散過程控制級；第二層為集中操作監(jiān)控級；第二層為集中操作監(jiān)控級；第三層為綜合信息管理級。第三層為綜合信息管理級。n通訊方式通訊方式層間由高速數(shù)據(jù)通路層間由高速數(shù)據(jù)通路HW和局域網(wǎng)絡和局域網(wǎng)絡LAN兩級通兩級通信線路相連信線路相連級內(nèi)各裝置之間由本級的通信網(wǎng)絡進行通信聯(lián)系級內(nèi)各裝置之間由本級的通信網(wǎng)絡進行通信聯(lián)系（1）分散過程控制級）分散過程控制級功能：面向生產(chǎn)過程，功能：面向生產(chǎn)過程，DCS基礎，完成數(shù)據(jù)的基礎，完成數(shù)據(jù)的采集、調(diào)節(jié)控制、順序控制等采集、調(diào)節(jié)控制、順序控制等主要裝置主要裝置u現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站u可編程控制器可編程控制器u智能調(diào)節(jié)器

10、智能調(diào)節(jié)器u其他測控裝置其他測控裝置n現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站一般是標準的機柜式機構，柜內(nèi)由電源、現(xiàn)場控制站一般是標準的機柜式機構，柜內(nèi)由電源、總線、總線、I/O模件、處理器模件、通信模件等部分組成模件、處理器模件、通信模件等部分組成基本控制單元之間，通過控制網(wǎng)絡基本控制單元之間，通過控制網(wǎng)絡Cnet 連接在一起，連接在一起，Cnet 網(wǎng)絡上的上傳信息通過通信模件，送到監(jiān)控網(wǎng)絡網(wǎng)絡上的上傳信息通過通信模件，送到監(jiān)控網(wǎng)絡Snet。在每一個基本控制單元中，處理器模件與在每一個基本控制單元中，處理器模件與I/O模件之間模件之間的信息交換由內(nèi)部總線完成。內(nèi)部總線可能是并行總的信息交換由內(nèi)部總線完

11、成。內(nèi)部總線可能是并行總線，也可能是串行總線。近年來，多采用串行總線線，也可能是串行總線。近年來，多采用串行總線 。主要功能：數(shù)據(jù)采集、主要功能：數(shù)據(jù)采集、DDC控制、順序控制、信號報控制、順序控制、信號報警、打印報表、數(shù)據(jù)通信功能警、打印報表、數(shù)據(jù)通信功能n智能調(diào)節(jié)器智能調(diào)節(jié)器智能調(diào)節(jié)器是一種數(shù)字化的過程控制儀表，也稱可編智能調(diào)節(jié)器是一種數(shù)字化的過程控制儀表，也稱可編程調(diào)節(jié)器。其外形類似于一般的盤裝儀表，而其內(nèi)部程調(diào)節(jié)器。其外形類似于一般的盤裝儀表，而其內(nèi)部是由微處理器是由微處理器CPU、存儲器、存儲器RAM、ROM、模擬量和數(shù)、模擬量和數(shù)字量字量I/0 通道、電源等部分組成的一個微型計算機

12、系統(tǒng)通道、電源等部分組成的一個微型計算機系統(tǒng)。 智能調(diào)節(jié)器可以接受和輸出智能調(diào)節(jié)器可以接受和輸出420mA模擬量信號和開關模擬量信號和開關量信號，同時還具有量信號，同時還具有RS232或或RS-485等串行通信接等串行通信接口?？??？刂品绞匠话愕膯位芈房刂品绞匠话愕膯位芈稰ID之外，還可組成串級控制之外，還可組成串級控制、前饋控制等復雜回路。、前饋控制等復雜回路。n可編程控制器可編程控制器可編程控制器即可編程控制器即PLC，它主要配制的是開關量輸人、，它主要配制的是開關量輸人、輸出通道，用于執(zhí)行順序控制功能。也提供了模擬量輸出通道，用于執(zhí)行順序控制功能。也提供了模擬量輸入輸出及輸入輸出及P

13、ID控制模塊，而且均帶有控制模塊，而且均帶有RS-485標準的標準的異步通信接口。異步通信接口。 PLC的高可靠性和不斷增強的功能，使它既可以在小的高可靠性和不斷增強的功能，使它既可以在小型控制系統(tǒng)中擔當控制主角，又可以作為大型分散控型控制系統(tǒng)中擔當控制主角，又可以作為大型分散控制系統(tǒng)中最基層的一種控制單元。制系統(tǒng)中最基層的一種控制單元。（2）集中操作監(jiān)控級集中操作監(jiān)控級功能功能u面向現(xiàn)場操作員和系統(tǒng)工程師，面向現(xiàn)場操作員和系統(tǒng)工程師，DCS的中間層的中間層u把過程參數(shù)的信息集中化，對各個現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)進行收集把過程參數(shù)的信息集中化，對各個現(xiàn)場控制站的數(shù)據(jù)進行收集，并通過簡單的操作，進行工程

14、量的顯示、各種工藝流程圖的，并通過簡單的操作，進行工程量的顯示、各種工藝流程圖的顯示、趨勢曲線的顯示以及改變過程參數(shù)（如設定值、控制參顯示、趨勢曲線的顯示以及改變過程參數(shù)（如設定值、控制參數(shù)、報警狀態(tài)等信息）數(shù)、報警狀態(tài)等信息）u兼有部分管理功能：進行控制系統(tǒng)的組態(tài)與生成兼有部分管理功能：進行控制系統(tǒng)的組態(tài)與生成 構成這一級的主要裝置有構成這一級的主要裝置有u操作員操作站操作員操作站u工程師操作站工程師操作站u監(jiān)控計算機及層間網(wǎng)絡聯(lián)接器監(jiān)控計算機及層間網(wǎng)絡聯(lián)接器n操作員操作站由由IPC或工作站、工業(yè)鍵盤、大屏幕圖形顯示器和操作或工作站、工業(yè)鍵盤、大屏幕圖形顯示器和操作控制臺組成，這些設備除工業(yè)

15、鍵盤外，其他均屬通用控制臺組成，這些設備除工業(yè)鍵盤外，其他均屬通用型設備。型設備。功能主要是指正常運行時的工藝監(jiān)視和運行操作，主功能主要是指正常運行時的工藝監(jiān)視和運行操作，主要由總貌畫面、分組畫面、趨勢曲線畫面、報警顯示要由總貌畫面、分組畫面、趨勢曲線畫面、報警顯示畫面等構成畫面等構成n工程師操作站對對DCS進行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督進行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護的網(wǎng)絡節(jié)點。、控制、維護的網(wǎng)絡節(jié)點。功能：對系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)督功能功能：對系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)督功能（3）綜合信息管理級）綜合信息管理級 由管理計算機、辦公自動化系統(tǒng)、工廠自動化服務系統(tǒng)構由管理計算機、辦公

16、自動化系統(tǒng)、工廠自動化服務系統(tǒng)構成，實現(xiàn)整個企業(yè)的綜合信息管理。成，實現(xiàn)整個企業(yè)的綜合信息管理。 DCS DCS的綜合信息管理級主要完成生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理功能的綜合信息管理級主要完成生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理功能。比如進行市場預測，經(jīng)濟信息分析；對原材料庫存情況。比如進行市場預測，經(jīng)濟信息分析；對原材料庫存情況、生產(chǎn)進度、工藝流程及工藝參數(shù)進行生產(chǎn)統(tǒng)計和報表；、生產(chǎn)進度、工藝流程及工藝參數(shù)進行生產(chǎn)統(tǒng)計和報表；進行長期性的趨勢分析，作出生產(chǎn)和經(jīng)營決策，確保最優(yōu)進行長期性的趨勢分析，作出生產(chǎn)和經(jīng)營決策，確保最優(yōu)化的經(jīng)濟效益?；慕?jīng)濟效益。n3. DCSDCS功能特點功能特點（1）硬件積木化）硬件積木化uD

17、CS采用積木化硬件組裝式結構，如果要擴大或縮小系統(tǒng)的采用積木化硬件組裝式結構，如果要擴大或縮小系統(tǒng)的規(guī)模，只需按要求在系統(tǒng)配置中增加或拆除部分單元，而系統(tǒng)規(guī)模，只需按要求在系統(tǒng)配置中增加或拆除部分單元，而系統(tǒng)不會受到任何影響。不會受到任何影響。（2）軟件模塊化）軟件模塊化uDCS為用戶提供了豐富的功能軟件：為用戶提供了豐富的功能軟件：控制軟件包控制軟件包操作顯示軟件包操作顯示軟件包 報表軟件包報表軟件包過程控制語言過程控制語言（3）控制系統(tǒng)組態(tài)）控制系統(tǒng)組態(tài)u提供數(shù)十種常用的運算和控制模塊，控制工程師可以用填表的提供數(shù)十種常用的運算和控制模塊，控制工程師可以用填表的方式來定義控制組態(tài)，解除了用

18、戶編程的困擾方式來定義控制組態(tài)，解除了用戶編程的困擾n3. DCSDCS功能特點功能特點（4）通信網(wǎng)絡的應用）通信網(wǎng)絡的應用u通信網(wǎng)絡是通信網(wǎng)絡是DCS的神經(jīng)中樞，它將物理上分散的多臺計算機的神經(jīng)中樞，它將物理上分散的多臺計算機有機地連接起來，實現(xiàn)了相互協(xié)調(diào)、資源共享的集中管理。通有機地連接起來，實現(xiàn)了相互協(xié)調(diào)、資源共享的集中管理。通過高速數(shù)據(jù)通信線，將現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師站、監(jiān)過高速數(shù)據(jù)通信線，將現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師站、監(jiān)控計算機、管理計算機連接起來，構成多級控制系統(tǒng)控計算機、管理計算機連接起來，構成多級控制系統(tǒng)（5）可靠性高）可靠性高u DCS的可靠性高，體現(xiàn)在系統(tǒng)結構、冗

19、余技術、自診斷功能的可靠性高，體現(xiàn)在系統(tǒng)結構、冗余技術、自診斷功能、抗干擾措施和高性能的部件。、抗干擾措施和高性能的部件。4. DCS典型產(chǎn)品典型產(chǎn)品n目前在我國的石油、化工、冶金、電力、紡織、目前在我國的石油、化工、冶金、電力、紡織、建材、造紙、制藥等行業(yè)上已裝備了上千套建材、造紙、制藥等行業(yè)上已裝備了上千套DCS，其中國外著名品牌的占據(jù)多數(shù)。近十年來我國，其中國外著名品牌的占據(jù)多數(shù)。近十年來我國也正式推出了自行設計和制造的分散控制系統(tǒng)，也正式推出了自行設計和制造的分散控制系統(tǒng)，并正在大力推廣使用。并正在大力推廣使用。nDCS 系統(tǒng)存在的問題系統(tǒng)存在的問題開放性不夠：開放性不夠：不同不同DC

20、S不可以互連，相互通訊困難不可以互連，相互通訊困難非數(shù)字式傳輸：非數(shù)字式傳輸：使用標準模擬使用標準模擬420mA信號，是一信號，是一種單變量、單向傳輸方式（一根兩芯電纜單向傳輸種單變量、單向傳輸方式（一根兩芯電纜單向傳輸一個參數(shù)），接線多，維護困難，存在可靠性、抗一個參數(shù)），接線多，維護困難，存在可靠性、抗干擾性問題。干擾性問題。控制分散度不夠：控制分散度不夠：每個控制器仍然是一個小的集中每個控制器仍然是一個小的集中控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)7-2 FCS系統(tǒng)系統(tǒng)n現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）全數(shù)字化、全分散式、可互操作的和全開放式的新型全數(shù)字化、全分散式、可互操作的和全開放式的新型控制

21、系統(tǒng)控制系統(tǒng)根據(jù)國際電工委員會根據(jù)國際電工委員會IEC標準和現(xiàn)場總線基金會標準和現(xiàn)場總線基金會FF（Fieldbus Foundation）的定義：）的定義：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡。結構的通信網(wǎng)絡。改變了傳統(tǒng)的改變了傳統(tǒng)的“操作站操作站控制站控制站現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表”結結構，建立構，建立“操作站操作站現(xiàn)場總線智能儀表現(xiàn)場總線智能儀表”新模式，新模式，實現(xiàn)了真正的開放互連，實現(xiàn)了真正的開放互連，1. FCS的體系結構的體系結構（1 1）. .現(xiàn)場通信網(wǎng)絡現(xiàn)場通信網(wǎng)絡 現(xiàn)場總線作為

22、一種數(shù)字式通信網(wǎng)絡一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)現(xiàn)場總線作為一種數(shù)字式通信網(wǎng)絡一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場中的現(xiàn)場設備，使以往（包括場中的現(xiàn)場設備，使以往（包括DCSDCS）采用點到點式的模）采用點到點式的模擬量信號傳輸或開關量信號的單向并行傳輸變?yōu)槎帱c一線擬量信號傳輸或開關量信號的單向并行傳輸變?yōu)槎帱c一線的雙向串行數(shù)字式傳輸。的雙向串行數(shù)字式傳輸。（2 2）現(xiàn)場設備互連現(xiàn)場設備互連現(xiàn)場設備是指連接在現(xiàn)場總線上的各種儀表設備，按現(xiàn)場設備是指連接在現(xiàn)場總線上的各種儀表設備，按功能可分為變送器、執(zhí)行器、服務器和網(wǎng)橋、輔助設功能可分為變送器、執(zhí)行器、服務器和網(wǎng)橋、輔助設備等，這些設備可以通過一對傳輸線即現(xiàn)場總線直接備等，這

23、些設備可以通過一對傳輸線即現(xiàn)場總線直接在現(xiàn)場互連，相互交換信息，這在在現(xiàn)場互連，相互交換信息，這在DCSDCS中是不可以的。中是不可以的?，F(xiàn)場設備：現(xiàn)場設備：u變送器：變送器：常用的變送器有溫度、壓力、流量、物位、分析等，常用的變送器有溫度、壓力、流量、物位、分析等，每類又有多個品種。這種智能型變送器既有檢測、變換和補償每類又有多個品種。這種智能型變送器既有檢測、變換和補償功能，又有功能，又有PID控制和運算功能?？刂坪瓦\算功能。u執(zhí)行器：執(zhí)行器：常用的執(zhí)行器有電動和氣動兩大類，基本功能是控制常用的執(zhí)行器有電動和氣動兩大類，基本功能是控制信號的驅動和執(zhí)行，還內(nèi)含調(diào)節(jié)閥的輸出特性補償、信號的驅動

24、和執(zhí)行，還內(nèi)含調(diào)節(jié)閥的輸出特性補償、PID控制控制和運算，另外還有閥門特性自動校驗和自動診斷功能。和運算，另外還有閥門特性自動校驗和自動診斷功能。u服務器和網(wǎng)橋服務器和網(wǎng)橋：服務器下接：服務器下接 H1和和 H2，上接局域網(wǎng)，上接局域網(wǎng) LAN（Local Area Network）；網(wǎng)橋上接）；網(wǎng)橋上接H2，下接，下接H1。（3） 互操作性現(xiàn)場設備種類繁多，沒有任何一家制造廠可以提供一現(xiàn)場設備種類繁多，沒有任何一家制造廠可以提供一個工廠所需的全部現(xiàn)場設備。個工廠所需的全部現(xiàn)場設備。不同廠商產(chǎn)品的交互操作與互換是不可避免的。不同廠商產(chǎn)品的交互操作與互換是不可避免的。用戶希望選用各廠商性能價格比

25、最優(yōu)的產(chǎn)品集成在一用戶希望選用各廠商性能價格比最優(yōu)的產(chǎn)品集成在一起，實現(xiàn)起，實現(xiàn)“即接即用即接即用”，能對不同品牌的現(xiàn)場設備統(tǒng)，能對不同品牌的現(xiàn)場設備統(tǒng)一組態(tài)，構成所需要的控制回路。一組態(tài)，構成所需要的控制回路。（4）分散功能塊分散功能塊 FCS廢棄了傳統(tǒng)的廢棄了傳統(tǒng)的DCS輸入輸入/輸出單元和控制站，把輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散地分配給現(xiàn)場儀表，從而構控制站的功能塊分散地分配給現(xiàn)場儀表，從而構成虛擬控制站。成虛擬控制站。由于功能分散在多臺現(xiàn)場儀表中，并可統(tǒng)一組態(tài)，用戶可以靈活選用各種功能塊構成所需控制系統(tǒng)，實現(xiàn)徹底的分散控制（ 5）現(xiàn)場總線供電現(xiàn)場總線供電 現(xiàn)場總線除了傳輸

26、信息之外，還可以完成為現(xiàn)場設備現(xiàn)場總線除了傳輸信息之外，還可以完成為現(xiàn)場設備供電的功能?？偩€供電不僅簡化了系統(tǒng)的安裝布線，供電的功能?？偩€供電不僅簡化了系統(tǒng)的安裝布線，而且還可以通過配套的安全柵實現(xiàn)本質安全系統(tǒng)而且還可以通過配套的安全柵實現(xiàn)本質安全系統(tǒng) ，為，為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在易燃易爆環(huán)境中應用奠定了基礎現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在易燃易爆環(huán)境中應用奠定了基礎（6）開放式互連網(wǎng)絡開放式互連網(wǎng)絡現(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡，既可與同層網(wǎng)絡互連，現(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡，既可與同層網(wǎng)絡互連，也可與不同層網(wǎng)絡互連。也可與不同層網(wǎng)絡互連。不象不象DCS那樣采用封閉專用的通信協(xié)議，而是采用公那樣采用封閉專用的通信協(xié)

27、議，而是采用公開化、標準化、規(guī)范化的通信協(xié)議，只要符合現(xiàn)場總開化、標準化、規(guī)范化的通信協(xié)議，只要符合現(xiàn)場總線協(xié)議，就可以把不同制造商的現(xiàn)場設備互連成系統(tǒng)線協(xié)議，就可以把不同制造商的現(xiàn)場設備互連成系統(tǒng)開放式互連網(wǎng)絡還體現(xiàn)在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的共享，通過網(wǎng)開放式互連網(wǎng)絡還體現(xiàn)在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的共享，通過網(wǎng)絡對現(xiàn)場設備和功能塊統(tǒng)一組態(tài)。絡對現(xiàn)場設備和功能塊統(tǒng)一組態(tài)。2. FCS對對DCS的變革的變革n徹底的開放性徹底的開放性FCS現(xiàn)場設備具有互操作性，不同廠商設備可互換互連，統(tǒng)一組現(xiàn)場設備具有互操作性，不同廠商設備可互換互連，統(tǒng)一組態(tài)，改變了態(tài)，改變了DCS的封閉性和專用性的封閉性和專用性FCS通訊網(wǎng)絡是開放的

28、，不同網(wǎng)絡互連，共享數(shù)據(jù)庫通訊網(wǎng)絡是開放的，不同網(wǎng)絡互連，共享數(shù)據(jù)庫技術標準實現(xiàn)開放，無專利許可要求技術標準實現(xiàn)開放，無專利許可要求n完全數(shù)字化完全數(shù)字化從底層的傳感器、執(zhí)行器到現(xiàn)場總線網(wǎng)絡，均為數(shù)字信號從底層的傳感器、執(zhí)行器到現(xiàn)場總線網(wǎng)絡，均為數(shù)字信號一對通訊線連接多臺數(shù)字儀表，多變量雙向數(shù)字通訊一對通訊線連接多臺數(shù)字儀表，多變量雙向數(shù)字通訊n真正的分散式真正的分散式取消了控制站，功能分配給現(xiàn)場數(shù)字儀表，構成虛擬控制站，實取消了控制站，功能分配給現(xiàn)場數(shù)字儀表，構成虛擬控制站，實現(xiàn)徹底的分散控制現(xiàn)徹底的分散控制3. FCSFCS的特點的特點（1）一對）一對N結構結構 采用一對傳輸線，采用一對傳

29、輸線，N臺儀表，雙向傳輸多個信號，接線簡臺儀表，雙向傳輸多個信號，接線簡單、工程周期短、安裝費用低、維護容易。如果增加現(xiàn)場單、工程周期短、安裝費用低、維護容易。如果增加現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表，只需并行掛接到電纜上，無需架設新的設備或現(xiàn)場儀表，只需并行掛接到電纜上，無需架設新的電纜。電纜。（2）可靠性高）可靠性高 數(shù)字信號傳輸，因而抗干擾強、精度高，由于無需采用抗數(shù)字信號傳輸，因而抗干擾強、精度高，由于無需采用抗干擾和提高精度的措施，從而減少了成本。而傳統(tǒng)的模擬干擾和提高精度的措施，從而減少了成本。而傳統(tǒng)的模擬信號傳輸，易受干擾精度低。信號傳輸，易受干擾精度低。（3）可控狀態(tài)）可控狀態(tài)FCS的操作員

30、在控制室既能了解現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表的工的操作員在控制室既能了解現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表的工作狀況，也能對其進行參數(shù)調(diào)整，還可預測或尋找故障，作狀況，也能對其進行參數(shù)調(diào)整，還可預測或尋找故障，始終處于操作員的遠程監(jiān)視與可控狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的可始終處于操作員的遠程監(jiān)視與可控狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的可靠性、可控性和可維護性?？啃?、可控性和可維護性。 傳統(tǒng)控制的操作員在控制室既不了解模擬儀表的工作狀況傳統(tǒng)控制的操作員在控制室既不了解模擬儀表的工作狀況，也不能對其進行參數(shù)調(diào)整，更不能預測尋找故障，導致，也不能對其進行參數(shù)調(diào)整，更不能預測尋找故障，導致操作員對其處于操作員對其處于“失控失控”狀態(tài)狀態(tài)。（4）互換性互換

31、性 FCS用戶可以自由選擇不同制造商所提供的性能價格比最用戶可以自由選擇不同制造商所提供的性能價格比最優(yōu)的現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表進行互連互換，實現(xiàn)優(yōu)的現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表進行互連互換，實現(xiàn)“即接即用即接即用?！保?）互操作性互操作性 FCSFCS用戶可把不同制造商的各種品牌的儀表集成在一起，用戶可把不同制造商的各種品牌的儀表集成在一起，進行統(tǒng)一組態(tài)，構成所需的控制回路，不必為集成不同品進行統(tǒng)一組態(tài)，構成所需的控制回路，不必為集成不同品牌的產(chǎn)品而在硬件或軟件上花費力氣或增加額外投資。牌的產(chǎn)品而在硬件或軟件上花費力氣或增加額外投資。（6）綜合功能）綜合功能 FCSFCS現(xiàn)場儀表既有檢測、變換和補償功能，

32、又有控制和運現(xiàn)場儀表既有檢測、變換和補償功能，又有控制和運算功能。實現(xiàn)一表多用，不僅方便了用戶，也節(jié)省了成本算功能。實現(xiàn)一表多用，不僅方便了用戶，也節(jié)省了成本（7）分散控制）分散控制 FCS的控制站功能分散在現(xiàn)場儀表中，通過現(xiàn)場儀表就的控制站功能分散在現(xiàn)場儀表中，通過現(xiàn)場儀表就可構成控制回路，實現(xiàn)了徹底的分散控制，提高了系統(tǒng)的可構成控制回路，實現(xiàn)了徹底的分散控制，提高了系統(tǒng)的可靠性、自治性和靈活性。可靠性、自治性和靈活性。 （8）統(tǒng)一組態(tài)）統(tǒng)一組態(tài)由于由于FCS中的現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表都引入了功能塊的概念中的現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表都引入了功能塊的概念，所有制造商都使用相同的功能塊，并統(tǒng)一組態(tài)方法。這

33、，所有制造商都使用相同的功能塊，并統(tǒng)一組態(tài)方法。這樣就使組態(tài)變得非常簡單，不必因為現(xiàn)場設備種類不同，樣就使組態(tài)變得非常簡單，不必因為現(xiàn)場設備種類不同，而進行不同組態(tài)方法的培訓或學習而進行不同組態(tài)方法的培訓或學習 （9）開放式系統(tǒng)）開放式系統(tǒng)采用開放式網(wǎng)絡，所有技術標準均為公開，用戶可以自由采用開放式網(wǎng)絡，所有技術標準均為公開，用戶可以自由集成不同廠商的通訊網(wǎng)絡，方便共享網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫集成不同廠商的通訊網(wǎng)絡，方便共享網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫4. FCSFCS產(chǎn)品簡介產(chǎn)品簡介n（1）CAN網(wǎng)絡網(wǎng)絡 CAN是控制局域網(wǎng)絡是控制局域網(wǎng)絡Control Area Network的縮寫，的縮寫，它是由德國它是由德國Bosc

34、h公司推出、最早用于汽車內(nèi)部監(jiān)測公司推出、最早用于汽車內(nèi)部監(jiān)測部件與控制部件的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡?，F(xiàn)在已經(jīng)逐步應用部件與控制部件的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡?，F(xiàn)在已經(jīng)逐步應用到其它控制領域。到其它控制領域。CAN規(guī)范現(xiàn)已被國際標準化組織采規(guī)范現(xiàn)已被國際標準化組織采納，成為納，成為ISO11898標準。標準。CAN協(xié)議也是建立在協(xié)議也是建立在OSI模模型基礎上的，它采用了型基礎上的，它采用了OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和高層的應用層，其信號傳輸介質為雙絞線。最高通和高層的應用層，其信號傳輸介質為雙絞線。最高通信速率為信速率為1Mbps（通信距離（通信距離40m），最遠通信距離可），最遠通信

35、距離可達達10km（通信速率為（通信速率為5kbps），節(jié)點總數(shù)可達），節(jié)點總數(shù)可達110個個。n（2） Lon WorksLon Works是局部操作網(wǎng)絡是局部操作網(wǎng)絡Local Operating Network的縮寫。它是由美國的縮寫。它是由美國 Echelon公司研制、于公司研制、于1990年正式公布的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。它采用了年正式公布的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。它采用了ISO/OSI模型中完整的七層通信協(xié)議，采用了面向對象的設計模型中完整的七層通信協(xié)議，采用了面向對象的設計方法，通過網(wǎng)絡變量把網(wǎng)絡通信設計簡化為參數(shù)設置方法，通過網(wǎng)絡變量把網(wǎng)絡通信設計簡化為參數(shù)設置，其最高通信速率為，其最高通信速率

36、為1.25MbpS（通信距離不超過（通信距離不超過130m），最遠通信距離為），最遠通信距離為27000m（通信速率為（通信速率為78kbps），節(jié)點總數(shù)可達），節(jié)點總數(shù)可達32000個。網(wǎng)絡的傳輸介質個。網(wǎng)絡的傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電可以是雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等。力線等。nPROFIBUSPROFIBUS是過程現(xiàn)場總線是過程現(xiàn)場總線Process Field Bus的縮寫的縮寫。它是德國國家標準。它是德國國家標準 DIN 19245和歐洲標準和歐洲標準 EN 50170所規(guī)定的現(xiàn)場總線標準。所規(guī)定的現(xiàn)場總線標準。 PROFIBUS由三個兼容部分由三個兼容部分組成，即組成，即PROFIBUSDP、PROFIBUSPA和和 PROFIBUSFMS。其中。其中 PRMUSDP是一種高速低是一種高速低成本通信系統(tǒng)。它按照成本通信系統(tǒng)。它按照OSI參考模型定義了物理層、數(shù)參考模型定義了物理層、數(shù)據(jù)鍵路