一、發(fā)展歷程 過(guò)程控制技術(shù)、自動(dòng)化儀表工業(yè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這三大領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展歷程。 1、70年代初，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)開(kāi)始應(yīng)用于過(guò)程控制。 2、集散型(TDC)、分散型(DCS)相繼進(jìn)入工控領(lǐng)域，解決了工控機(jī)集中控制所帶來(lái)的潛在危險(xiǎn)。 DCS的優(yōu)點(diǎn)：能夠解決一些復(fù)雜的控制，組態(tài)比較方便，通信網(wǎng)絡(luò)可以連接到各個(gè)操作站、控制站，可以交換數(shù)據(jù)，給一些大工廠的生產(chǎn)帶來(lái)了許多方便。 DCS的缺點(diǎn)：DCS系統(tǒng)的總體價(jià)格偏高。原因：DCS經(jīng)常采用自行開(kāi)發(fā)的操作站，其量小、維修困難， 而且軟件不開(kāi)放。 3、80年代，明確了工控機(jī)的系列，其中包括：DJK工控機(jī)、DJK/F分散型控制系統(tǒng)、DJK/M工業(yè)控制功能模板、DJK/S數(shù)控和可編程系列以及DJK/C工業(yè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 （1）中、小企業(yè)原先采用的是模擬儀表，其中部分企業(yè)在技術(shù)改造中選用了小型DCS。 （2）基于PCI總線的工控機(jī)功能很強(qiáng)，軟件豐富、界面友好、聯(lián)網(wǎng)容易，既降低了成本，又方便了用戶，*可以取代那些專用操作站。 （3）新一代的PLC具有PID的調(diào)節(jié)功能，它就不僅僅應(yīng)用于開(kāi)關(guān)量控制方面，同時(shí)進(jìn)入流程工業(yè)的模擬量領(lǐng)域，在某些產(chǎn)業(yè)，如冶金、建材、造紙業(yè)很有市場(chǎng)。但PLC只是作為現(xiàn)場(chǎng)控制用部件，而工控機(jī)則比較方便地成為這一系統(tǒng)的顯示操作部分。 （4）EIC(或CIE)是電氣、儀表、計(jì)算機(jī)(更多的是工控機(jī))的集成化。在這三者中，發(fā)展最快的是工控機(jī)。EIC是90年代初興起的，有的企業(yè)已將電氣、儀表和工控機(jī)統(tǒng)一調(diào)度管理了。從大的方面來(lái)說(shuō)，是發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，從小方面分析，則是CPU向電氣、儀表的滲透。所以，在EIC的集成中，工控機(jī)的作用也是顯而易見(jiàn)的。 過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展：由分立設(shè)備發(fā)展到共享設(shè)備 過(guò)程控制技術(shù)從控制手段(工具)來(lái)分，經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。 人工控制階段； 模擬儀表控制系統(tǒng)階段(50年代開(kāi)始)； 計(jì)算機(jī)集中監(jiān)督控制系統(tǒng)階段(60年代開(kāi)始)； 分散控制系統(tǒng)(DCS)階段(70年代中期開(kāi)始)。
過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展到DCS這一階段，是一次革命，但存在一些問(wèn)題有待解決， 如： 系統(tǒng)的開(kāi)放性：要解決不同廠家軟、硬件產(chǎn)品可集成為一個(gè)DCS系統(tǒng)的問(wèn)題，關(guān)鍵是采用通用的軟、硬件產(chǎn)品。 系統(tǒng)向上與企業(yè)管理信息系統(tǒng)的連接：要采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通用技術(shù)開(kāi)發(fā)接口。 系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表的通信：要*解決設(shè)備共享問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)儀表仍然是分立設(shè)備，它的信息仍未與其他設(shè)備共享。這大大制約了DCS功能的進(jìn)一步發(fā)揮，影響到綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的完整性與可靠性。
自動(dòng)化儀表工業(yè)技術(shù)的發(fā)展：由模擬儀表發(fā)展到智能儀表 模擬儀表，傳輸信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)。之后在控制室儀表上應(yīng)用了微處理器，誕生了應(yīng)用可編程單、多回路調(diào)節(jié)器等數(shù)字/模擬技術(shù)的儀表。這些儀表功能強(qiáng)，使用靈活，使用串行數(shù)字通信接口與計(jì)算機(jī)通信，但它與其他儀表的接口仍然是標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)儀表還是使用模擬信號(hào)傳輸。 1983年，美國(guó)霍尼威爾公司*推出智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表——Smart變送器。
智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表，或叫“微機(jī)化的儀表"，能適應(yīng)被測(cè)參數(shù)的變化，在線聯(lián)機(jī)改變量程， 自動(dòng)檢測(cè)自身工作狀態(tài)并傳遞信息，以進(jìn)行異常處理，自動(dòng)進(jìn)行指標(biāo)判斷與分選以及進(jìn)行邏輯操作、定量控制與程序控制，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量，進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理等。 為解決當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)智能儀表與DCS的通信問(wèn)題，使用了折衷的辦法，即在4～20mA模擬通信線路上，疊加上雙向數(shù)字通信信號(hào)，實(shí)現(xiàn)混合式通信。4～20mA信號(hào)表征參數(shù)值，而量程及零點(diǎn)調(diào)整、工程量轉(zhuǎn)換、運(yùn)行方式的改變以及故障診斷則通過(guò)數(shù)字通信完成。但它沒(méi)有解決一對(duì)一的布線問(wèn)題，傳輸速率低，也不能使智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表的*功能充分發(fā)揮，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能化儀表之間的信息交換與運(yùn)作。因此，智能化儀表的出現(xiàn)，迫使人們必須解決它的通信問(wèn)題。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展：管理與控制信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，人們靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把企業(yè)中分散、獨(dú)立的部門、機(jī)構(gòu)、各種設(shè)備、自動(dòng)化孤島連接在一起。 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型模式是三層結(jié)構(gòu)。 高層是工廠級(jí)網(wǎng)絡(luò) 連接財(cái)會(huì)、管理部門計(jì)算機(jī)和終端以及CAD/CAM工作站，實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)全面管理以及工程設(shè)計(jì)的信息交換。 中間層是車間級(jí)網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控、管理、故障診斷以及過(guò)程控制。 底層網(wǎng)絡(luò) 是把現(xiàn)場(chǎng)變送器、傳感器、執(zhí)行器、閥門等聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)底層設(shè)備之間信息的交換和向上傳達(dá)，以及接受上層的指令，還要承擔(dān)向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電以及防爆功能。這一層網(wǎng)絡(luò)的建立將實(shí)現(xiàn)基本控制任務(wù)自中間層向下遷移，也即控制任務(wù)下載，實(shí)現(xiàn)就地控制。由于這一層網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備及其任務(wù)有別于高層與中層，又是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)連接，因此，它的通信協(xié)議與上兩層應(yīng)有很大的不同，不能套用上兩層已較成熟的協(xié)議，而應(yīng)要結(jié)合它的特點(diǎn)，制定新的標(biāo)準(zhǔn)，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向現(xiàn)場(chǎng)底層儀表及執(zhí)行器延伸，為實(shí)現(xiàn)完整的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。
三大技術(shù)的結(jié)合出現(xiàn)了：現(xiàn)場(chǎng)總線－控制網(wǎng)絡(luò) 二、工控軟件 1、實(shí)時(shí)、多任務(wù)操作系統(tǒng)：QNX的聯(lián)網(wǎng)功能非常突出；Intel的RFW，它可以在PC機(jī)上運(yùn)行，有實(shí)時(shí)功能，與Windows之間十分友好； 2、工控軟件要重視四點(diǎn)：實(shí)時(shí)性、可靠性；基于Windows；盡可能漢化、易學(xué)好懂；模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。 3、SoftPLC SoftPLC是運(yùn)行在工業(yè)PC上的一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)控制內(nèi)核，它既有所有“硬"PLC的特性， 又具有自己的特性，即開(kāi)放結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。 SoftPLC是SoftPLC公司的產(chǎn)品，該公司原名Tele-Denken。 SoftPLC就是“軟"PLC，是一種基于PC的開(kāi)放結(jié)構(gòu)的控制軟件，它能將工業(yè)PC轉(zhuǎn)化為像PLC一樣的處理控制器。SoftPLC將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)計(jì)算和聯(lián)網(wǎng)能力與PID控制、離散控制和模擬控制等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)一個(gè)多任務(wù)控制內(nèi)核，提供強(qiáng)大的指令集、快速而確定的掃描周期、可靠的操作和一個(gè)開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，以連接各種I/O系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。 SoftPLC從DOS裝入，然后在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中轉(zhuǎn)入多任務(wù)控制內(nèi)核運(yùn)行。它可以固化在EPROM或Flash電子盤上，也可以裝在硬/軟盤或網(wǎng)絡(luò)上。SoftPLC除了傳統(tǒng)的梯形圖編程外，還可以用C/C++和Java編程，它也是最先將Internet技術(shù)用于工業(yè)應(yīng)用的。可以將其建成一個(gè)FTP服務(wù)器，這樣用戶就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、編程、糾錯(cuò)、下載、上行等功能。 SoftPLC的要點(diǎn)如下： 可運(yùn)行在大多數(shù)計(jì)算機(jī)平臺(tái)上(386、486、奔騰)， 獨(dú)立于硬件總線(如ISA、PCI 、VME、PC104、STD)。 支持I/O點(diǎn)多達(dá)8192點(diǎn)，包括數(shù)字、模擬和特殊I/O點(diǎn)， 可選擇的I/O硬件商有All en-Bradley、GE Fanuc、DeviceNet、Profibus、MTL8000等。 超過(guò)1M的用戶邏輯/數(shù)據(jù)表容量。 支持梯形邏輯、C/C++和Java編程。 支持在線運(yùn)行模式，可在線程序修改和I/O強(qiáng)制。 32個(gè)通信通道，可連接32個(gè)不同的PLC或設(shè)備。 控制和可靠的操作。用TOPDOC編程、文檔生成和在線調(diào)試。 可輸入/轉(zhuǎn)換A-B PLC、PLC 2、PLC 5或SLC-500的程序。
為什么要用PC來(lái)替代PLC作控制？ 可以自己選擇控制器、I/O和網(wǎng)絡(luò)； 可以用PC技術(shù)來(lái)提高控制系統(tǒng)的性價(jià)比； 可以擴(kuò)充指令集； 可以很容易也很便宜地集成到強(qiáng)大的PC網(wǎng)絡(luò)中去。
由于采用了電子盤代替硬/軟盤，PC的平均*時(shí)間達(dá)到甚至超過(guò)了PLC；由于采用了開(kāi)放硬件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)成本大大降低；由于采用了與PLC一樣的梯形圖編程，不需要重新培訓(xùn)工廠的技術(shù)人員及其系統(tǒng)集成工程師。SoftPLC有確定的掃描周期、實(shí)時(shí)控制和可靠的操作。 SoftPLC并不是一個(gè)DOS應(yīng)用，它是一個(gè)32位的、實(shí)時(shí)多任務(wù)的操作系統(tǒng)或核心。一旦SoftPLC被裝入內(nèi)存，它就始終控制著CPU。這就決定了SoftPLC非常可靠，并且具有所有硬PLC一樣的特征，如有確定的掃描周期，能保護(hù)出錯(cuò)等。 SoftPLC最小的軟硬件要求： 486或更好的CPU； 4M內(nèi)存； 2M固定盤(硬盤/軟盤/Flash或其它EPROM電子盤等)； 并行接口； DOS 3.3或以上版本；I/O接口； 通信接口(如串口、以太網(wǎng)卡等)。 TOPDOC運(yùn)行在裝有Windows 95/NT的計(jì)算機(jī)上，并需5M的硬盤可用空間。 SoftPLC主要的工具和產(chǎn)品： TOPDOC 是SoftPLC和A-B PLC程序開(kāi)發(fā)/監(jiān)控的程序包。 SoftWIRES 提供梯形邏輯程序仿真和過(guò)程仿真，以便對(duì)SoftPLC進(jìn)行測(cè)試和糾錯(cuò)。 VIEWpoint 是過(guò)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和控制程序包。 PORTFOLIO 是一個(gè)PLC程序管理工具。它可以管理多種版本的PLC程序。 三、總線 1、工控機(jī)要求能承受工業(yè)生產(chǎn)的“惡劣"環(huán)境干擾，可靠性要高，維護(hù)要容易，模塊化更能適應(yīng)不同對(duì)象的不同配置。 2、PCI(Peripheral Component Interconnect)總線 1991年Intel公司聯(lián)合多家公司成立的PCISIG協(xié)會(huì)是國(guó)際上微機(jī)的行業(yè)協(xié)會(huì)，它致力于促進(jìn)PCI局部總線工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，并制定了PCI局部總線規(guī)范1.0和2.0，1995年又發(fā)布了2.1版，于同年6月開(kāi)始實(shí)施。 PCI局部總線是具有地址、數(shù)據(jù)多路復(fù)用的高性能32位和64位總線，是微型機(jī)系統(tǒng)中處理器/存儲(chǔ)器與外圍控制部件、外圍附加板之間的互連機(jī)構(gòu)，它規(guī)定了互連機(jī)構(gòu)的協(xié)議、電氣、機(jī)械以及配置空間規(guī)范，以保證全系統(tǒng)的自動(dòng)配置，在電氣方面還專門定義了5V 和3.3V信號(hào)、環(huán)境，特別是2.1版本定義了64位總線擴(kuò)展和66MHz總線時(shí)鐘的技術(shù)規(guī)范。 PCI局部總線解決了處理器和顯示設(shè)備的瓶頸問(wèn)題，滿足了面向圖形的操作系統(tǒng)(如W indows)和應(yīng)用的要求，已經(jīng)成為微型機(jī)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，它不僅滿足了高、中、低檔臺(tái)式機(jī)的應(yīng)用需要，而且還適應(yīng)于從移動(dòng)計(jì)算機(jī)到服務(wù)器整個(gè)領(lǐng)域的需要。 但用其開(kāi)發(fā)的工控機(jī)屬有源底板，MTTR較高。PCI總線只能支持CPU和另外4塊I/O模板，這對(duì)大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)都不夠。 3、Compact PCI 1994年，成立了PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造協(xié)會(huì)(PICMG)，提出了Compact PCI的新概念。在無(wú)源底板上提供PCI能力。
Compact PCI能利用其他已有的總線產(chǎn)品，如STD、VME、ISA等來(lái)擴(kuò)充其功能，做到共存并降低系統(tǒng)的造價(jià)；可以在芯片、軟件和開(kāi)發(fā)工具方面借助于大規(guī)模生產(chǎn)的PC機(jī)的資源。 Compact PCI是PCI總線的電氣和軟件標(biāo)準(zhǔn)加歐式卡的工業(yè)組裝標(biāo)準(zhǔn)，不是重新設(shè)計(jì)PCI規(guī)范，而是從機(jī)箱前面插入系統(tǒng)，前面板上可以安裝指示燈、I/O連接器、插拔模板用的頂推器，模板垂直安裝，有利于通風(fēng)散熱。熱切換標(biāo)準(zhǔn)，即在不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下取出和替換部件的能力。 Compact PCI使用高密度屏蔽型針孔式連接器，這種連接器符合IEC-1076國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 可能會(huì)有3種流行的工業(yè)總線并存。即無(wú)源底板PCI-ISA、Compact PCI和VME總線。無(wú)論是哪種總線，它都是PCI總線的一種變形。 四、控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)總線 控制網(wǎng)絡(luò)Infranet與Internet、Intranet的連接，使控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)融為一體， 讓控制信息匯入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)一步拓寬了控制系統(tǒng)的范圍與視野，豐富了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息內(nèi)容與應(yīng)用領(lǐng)域。 控制網(wǎng)絡(luò)是指用于完成自動(dòng)化任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)除了普通計(jì)算機(jī)、工作站之外，更大量的是具有計(jì)算與通信能力的測(cè)控儀表。這些自控設(shè)備分布在工廠、建筑物和家庭中，用于生產(chǎn)和生活的各方面。 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是已在辦公和通信等領(lǐng)域廣為采用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)它人們可以直接獲取信息。特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)通信量較大，需要經(jīng)常傳送文檔、報(bào)表、圖形以及信息量更大的音頻、視頻等多媒體數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)從最初的局域網(wǎng)(LAN)、局域網(wǎng)與局域網(wǎng)互連而逐步發(fā)展為Internet，將局域網(wǎng)與Internet結(jié)合為Intranet，使數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)入到一個(gè)嶄新的階段。Intranet既保留了Internet的開(kāi)放性，又具有企業(yè)網(wǎng)抵抗外部信息侵襲的安全性和可靠性。 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線等作為傳輸介質(zhì)，把具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力的多個(gè)測(cè)量控制儀表連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，按公開(kāi)、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。簡(jiǎn)而言之，它以單個(gè)的分散的測(cè)量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。 控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)之分： 控制網(wǎng)絡(luò)主要用于對(duì)生產(chǎn)、生活設(shè)備的控制，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)檢測(cè)、監(jiān)視與控制，或?qū)崿F(xiàn)“家庭自動(dòng)化"等；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則主要用于通信、辦公，提供如文字、聲音和圖像等數(shù)據(jù)信息。 技術(shù)特點(diǎn)：控制網(wǎng)絡(luò)要求具備高度的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性，而數(shù)據(jù)傳輸量一般較??；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則需要適應(yīng)大批量數(shù)據(jù)的傳輸與處理。
集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)都屬于控制網(wǎng)絡(luò)。DCS大多為模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，并未形成從測(cè)控設(shè)備到操作控制計(jì)算機(jī)的完整網(wǎng)絡(luò)。其主機(jī)部分的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由于封閉的通信協(xié)議，給用戶的系統(tǒng)集成與應(yīng)用帶來(lái)諸多不便，其技術(shù)發(fā)展受到較大束縛。 現(xiàn)場(chǎng)總線之所以成為控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，其原因之一是它改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，形成了新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)。這是繼基地式儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)后的新一代控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線采用全數(shù)字式通信，具有開(kāi)放式、全分布、可互操作性(Interoperability)等特點(diǎn)，形成了從測(cè)控設(shè)備到操作控制計(jì)算機(jī)的全數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，具備了與數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接溝通的條件，滿足了控制網(wǎng)絡(luò)的要求。 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)除了采用開(kāi)放的通信協(xié)議之外，它簡(jiǎn)化了DCS所采用的多級(jí)分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且便于與Internet 、Intranet連接與融合。 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)使自控設(shè)備具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力。這一方面提高了信號(hào)的測(cè)量、控制和傳輸精度，同時(shí)為豐富控制信息的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程傳送創(chuàng)造了條件。在現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)境下，借助設(shè)備的計(jì)算、通信能力，在現(xiàn)場(chǎng)就可進(jìn)行許多復(fù)雜計(jì)算，形成真正分散在現(xiàn)場(chǎng)的完整的控制系統(tǒng)，提高了控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。還可借助現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段以及與之有通信連接的其他網(wǎng)段，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)把控制算法集成在智能儀表中。在FCS中，無(wú)論是計(jì)算機(jī)工作站還是現(xiàn)場(chǎng)智能儀表，都被看成是系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)，不同的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行不同的功能。FCS的控制功能*分散到現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表中，智能儀表可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。因此，一方面即使計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，控制系統(tǒng)也不會(huì)“癱瘓"；另一方面，工作站和智能儀表之間通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字化通信，除了能夠完成組態(tài)與管理功能外，還可以在必要的時(shí)候?qū)ιa(chǎn)過(guò)程按復(fù)雜的高等控制計(jì)算結(jié)果進(jìn)行控制。 控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的應(yīng)用：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 遠(yuǎn)程監(jiān)控是指本地計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(主要是Internet)，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視和控制。能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)稱為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)接入Internet，在一定條件下，便可通過(guò)Internet監(jiān)視并控制這些生產(chǎn)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況及各種參數(shù)，即不必親臨現(xiàn)場(chǎng)，就可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程被控對(duì)象的監(jiān)視控制，以節(jié)省大量的交通費(fèi)用和人力。 要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，第一，要有一個(gè)能夠穩(wěn)定運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控的操作對(duì)象就是該現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。第二，要有一個(gè)能夠通過(guò)Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。遠(yuǎn)程信息只有被本地訪問(wèn)到，才有可能在本地實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。第三，要有遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的各個(gè)組成部分之間建立的虛擬通信關(guān)系， 通過(guò)Internet接通遠(yuǎn)程異地的控制網(wǎng)絡(luò)，并利用公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中豐富的軟硬件資源，通過(guò)Internet來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 五、控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò) 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)集成將為實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化與綜合自動(dòng)化開(kāi)路。 1、控制網(wǎng)絡(luò)是控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 開(kāi)放系統(tǒng)應(yīng)具備以下特征：標(biāo)準(zhǔn)化、可移植性、可伸縮性和可操作性。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動(dòng)下，控制系統(tǒng)要滿足開(kāi)放系統(tǒng)的要求，必然走網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展道路，因而控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生?？刂凭W(wǎng)絡(luò)一般指以對(duì)象控制為特征的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱為Infranet(Infrastructure Network s)。 控制網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求與特點(diǎn)是： 要求有高實(shí)時(shí)性與良好的時(shí)間確定性； 傳送信息多為短幀信息，且信息交換頻繁； 容錯(cuò)能力強(qiáng)，可靠性、安全性好； 控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)用簡(jiǎn)單，工作效率高； 控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高度分散性； 控制設(shè)備的智能化與控制功能的自治性； 與信息網(wǎng)絡(luò)有高通信效率，易于實(shí)現(xiàn)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成； 性能價(jià)格比高。
2、Intranet是信息網(wǎng)絡(luò)的主流 (1) Intranet為企業(yè)開(kāi)辟一個(gè)全新的電子商務(wù)模式。 Intranet極大地降低了企業(yè)內(nèi)部信息發(fā)布和信息傳播的成本。 Intranet完善了企業(yè)與客戶的交流方式，企業(yè)可通過(guò)Intranet調(diào)節(jié)和優(yōu)化其內(nèi)部的各種資源，重新定義銷售渠道，定義企業(yè)與客戶的交流方式，為客戶提供內(nèi)容豐富的企業(yè)信息，接受客戶的訂單，獲取客戶的詳細(xì)資料，聽(tīng)取客戶的反饋信息，既可減少產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)的成本，也可提高銷售額和產(chǎn)品售后服務(wù)的質(zhì)量。 Intranet低廉的訪問(wèn)價(jià)格使企業(yè)可在全球范圍內(nèi)低成本地獲取各種信息、資源以及專家的建議等。
(2) 從信息的利用來(lái)看，企業(yè)已不滿足于基于局域網(wǎng)的內(nèi)部信息管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的信息服務(wù)。面向經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的企業(yè)渴望能方便、生動(dòng)地發(fā)布企業(yè)各種動(dòng)態(tài)信息，同時(shí)，管理人員、市場(chǎng)營(yíng)銷人員、技術(shù)人員和客戶無(wú)論在企業(yè)內(nèi)部、家里還是走到世界各地，都希望與企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)交流信息?？傊髽I(yè)內(nèi)部網(wǎng)必然要從封閉的信息孤島走向開(kāi)放的信息世界。 (3) 從單一的軟件開(kāi)發(fā)人員“造車"、用戶“開(kāi)車"，到軟件開(kāi)發(fā)人員和用戶共同“造車"、“開(kāi)車"。Intranet為用戶參與信息系統(tǒng)建設(shè)創(chuàng)造了良好的條件。用戶不僅能利用系統(tǒng)信息，而且能加入新的有用信息。 (4) Intranet的全動(dòng)態(tài)交互式雙向信息傳送能力為將人機(jī)交互系統(tǒng)、監(jiān)控信息、生產(chǎn)調(diào)度信息、管理信息組成管理一體化信息系統(tǒng)創(chuàng)造了有利的條件。 3、網(wǎng)絡(luò)集成為企業(yè)綜合自動(dòng)化創(chuàng)造條件 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成將為企業(yè)綜合自動(dòng)化CIPA(Computer Integrated Plant Automation)與企業(yè)信息化創(chuàng)造有利的條件。 (1) 實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的信息集成，建立綜合實(shí)時(shí)信息庫(kù)，為企業(yè)優(yōu)化控制、生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃決策提供依據(jù)，創(chuàng)造良機(jī)。 (2) 建立分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，保證數(shù)據(jù)的一致性、完整性和互操作性。 (3) 將現(xiàn)場(chǎng)控制信息、生產(chǎn)情況實(shí)時(shí)與Intranet通信，有關(guān)人員可在任何地方通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的、友好的、統(tǒng)一的圖形界面了解企業(yè)的生產(chǎn)情況。 (4) 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，優(yōu)化調(diào)度，也能實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程診斷等。 (5) 可進(jìn)行控制網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程軟件維護(hù)與下載新版本軟件。 4、網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù) 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成主要是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間信息交換與信息共享。 （1）網(wǎng)絡(luò)互連與擴(kuò)展技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)互連既是不同結(jié)構(gòu)、不同操作系統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)互連的需要，也是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)地域、規(guī)模、功能的需要。網(wǎng)絡(luò)互連與擴(kuò)展需要一個(gè)中繼系統(tǒng)，根據(jù)所在不同網(wǎng)絡(luò)的層次，有4種中繼系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)層以上中繼系統(tǒng)即網(wǎng)關(guān)(Gateway)，網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)即路由器(Router)，數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)即網(wǎng)橋(Bridge)，物理層中繼系統(tǒng)即中繼器(Repeater)。一般來(lái)說(shuō)，高層的中繼系統(tǒng)要比低層中繼系統(tǒng)復(fù)雜，網(wǎng)關(guān)連接兩個(gè)不同的異構(gòu)網(wǎng)，不但要連接網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)傳送的通道，而且還需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，是最復(fù)雜的一種中繼設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)互連要解決物理互連和邏輯互連(即互連軟件)兩個(gè)問(wèn)題。網(wǎng)關(guān)和路由器是網(wǎng)絡(luò)間互連的兩種主要部件，它們的作用是： 構(gòu)建網(wǎng)間數(shù)據(jù)傳送通道。 終止每個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部協(xié)議，并實(shí)現(xiàn)不同通信協(xié)議間的轉(zhuǎn)換。 必須有一互連網(wǎng)絡(luò)雙方都能識(shí)別的統(tǒng)一的尋址方式。 必須具有一致的信息幀長(zhǎng)度等。
由于控制網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特點(diǎn)，控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)互連的網(wǎng)關(guān)/路由器與一般信息網(wǎng)絡(luò)間互連的網(wǎng)關(guān)/路由器有所不同。對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)間互連網(wǎng)關(guān)/路由器的要求是： 容易實(shí)現(xiàn)IP地址編址，從而使控制網(wǎng)絡(luò)容易成為Intranet上帶有自己IP地址的接入網(wǎng)。 能方便地實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)網(wǎng)之間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。 要求控制網(wǎng)絡(luò)接入的網(wǎng)關(guān)/路由器體積更小，使用更方便，工作更可靠，價(jià)格更便宜。
目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)的一些網(wǎng)關(guān)/路由器產(chǎn)品正在朝這一目標(biāo)努力。不同的控制網(wǎng)絡(luò)廠商已開(kāi)發(fā)出不同的網(wǎng)關(guān)路由器產(chǎn)品。如：美國(guó)Echeron公司的Lonworks Network控制網(wǎng)絡(luò)、World FIP Network、德國(guó)BOSCH公司的控制局域網(wǎng)CAN等。 （2）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)技術(shù)在控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)集成中應(yīng)用較為廣泛，其原因，一是這種方法實(shí)時(shí)性較好，另一是作為連接控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的通信處理機(jī)其實(shí)現(xiàn)比較方便。 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換是一種Windows系統(tǒng)中進(jìn)程之間的通信機(jī)制，建立在Windows內(nèi)部的消息處理機(jī)制之上，其實(shí)質(zhì)是各應(yīng)用程序間通過(guò)共享內(nèi)存來(lái)交換信息。它總是在Windows DDE 客戶應(yīng)用程序與DDE服務(wù)器應(yīng)用程序之間進(jìn)行。其過(guò)程是：首先，DDE客戶應(yīng)用程序向DDE服務(wù)器應(yīng)用程序發(fā)出請(qǐng)求，DDE服務(wù)器應(yīng)用程序響應(yīng)請(qǐng)求，雙方建立連接，開(kāi)始對(duì)話。然后，D DE服務(wù)器應(yīng)用可以和DDE客戶應(yīng)用進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，DDE客戶應(yīng)用可以訪問(wèn)DDE服務(wù)器應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)。 基于DDE方法實(shí)現(xiàn)Infranet與Intranet集成的關(guān)鍵是： 中間系統(tǒng)的通信處理機(jī)起溝通Infranet與Intranet的橋梁作用。通信處理機(jī)一方面是信息網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)工作站，同時(shí)又是控制網(wǎng)絡(luò)中的上位機(jī)。在通信處理機(jī)上運(yùn)行兩個(gè)應(yīng)用程序，一個(gè)是實(shí)時(shí)通信程序，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息的接收、檢錯(cuò)、信息格式轉(zhuǎn)換等功能，為信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。另一個(gè)是數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)應(yīng)用程序接口，它接收DDE服務(wù)器送來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，供信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息處理、統(tǒng)計(jì)、分析、管理等功能。 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)必須支持Windows的DDE功能。 為了通過(guò)內(nèi)存實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，要求控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)必須支持Windows的DDE功能，這一點(diǎn)在選擇控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的工作平臺(tái)及操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言時(shí)必須給予考慮。不過(guò)這個(gè)要求比較容易實(shí)現(xiàn)，許多操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言均支持Windows的DDE功能。
DDE方法的不足之處是：受到地理位置的限制；必須根據(jù)不同要求進(jìn)行應(yīng)用程序編程。 （3）ODBC調(diào)用技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理是信息網(wǎng)絡(luò)的核心。控制網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)工作站、一臺(tái)設(shè)備或一個(gè)用戶查詢、瀏覽、增刪、訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，意味著控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成。 訪問(wèn)數(shù)據(jù)常用兩種方式：固有調(diào)用和ODBC調(diào)用。 ODBC調(diào)用的顯著優(yōu)點(diǎn)是用它生成的程序與數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)關(guān)。 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)集成必然走開(kāi)放互連和產(chǎn)品化道路，控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化與信息網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化為集成創(chuàng)造了十分有利的條件。各種網(wǎng)關(guān)、路由器、收發(fā)器產(chǎn)品的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)集成提供了良好的技術(shù)支持和物質(zhì)基礎(chǔ)。 六、現(xiàn)場(chǎng)總線及其作用和地位 現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)這一名詞產(chǎn)生于80年代初期，但應(yīng)該說(shuō)，自70年代中期分散型控制系統(tǒng)(DCS)誕生后，現(xiàn)場(chǎng)總線的概念就開(kāi)始出現(xiàn)了。在DCS中，監(jiān)控站與分散在(或靠近) 現(xiàn)場(chǎng)的各控制站之間的高速數(shù)據(jù)公路可看作是現(xiàn)場(chǎng)總線；在一些計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)品中， 計(jì)算機(jī)與分布在現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程I/O之間的串行數(shù)字通信總線也可看作是現(xiàn)場(chǎng)總線。但這些總線都還是建立在計(jì)算機(jī)通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，既無(wú)法延伸到現(xiàn)場(chǎng)智能儀表，也滿足不了自控系統(tǒng)對(duì)數(shù)字通信的特殊要求，而且都是非開(kāi)放性企業(yè)專有的。 80年代以來(lái)，陸續(xù)出現(xiàn)了不少開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，有一些在國(guó)際上已得到一定程度的推廣應(yīng)用，個(gè)別的還成為某個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)較*的標(biāo)準(zhǔn)，如LonWorks在建筑自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。但至今為止，在自動(dòng)化領(lǐng)域中，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用還主要是在近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的PLC控制系統(tǒng)(離散控制為主的系統(tǒng))中得到推廣并獲得成功。而在最早需求現(xiàn)場(chǎng)總線、其系統(tǒng)構(gòu)成和控制要求最復(fù)雜的過(guò)程(流程)控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用卻還處于試點(diǎn)和起步階段。 現(xiàn)場(chǎng)總線及其產(chǎn)生的必然性 現(xiàn)場(chǎng)總線是流程工業(yè)里用于現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制室系統(tǒng)之間的一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)場(chǎng)儀表連接，因此，它處于企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的最底層，是企業(yè)信息系統(tǒng)向下(向現(xiàn)場(chǎng))的延伸，使變送器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制裝置等工廠底層設(shè)備，通過(guò)它相互間或與監(jiān)控設(shè)備間進(jìn)行雙向多參數(shù)全數(shù)字通信。 現(xiàn)場(chǎng)總線是過(guò)程控制技術(shù)、自動(dòng)化儀表工業(yè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)這三大領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展至今走向結(jié)合的必然產(chǎn)物。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)的優(yōu)點(diǎn) 消除了4～20mA信號(hào)傳輸?shù)钠款i現(xiàn)象。 現(xiàn)場(chǎng)總線替代了現(xiàn)場(chǎng)儀表到控制室的一對(duì)一布線：減少了連線、I/O卡件和隔離器數(shù)量，從而預(yù)計(jì)可減少至少66%以上的電纜配線、安裝、調(diào)試、維修費(fèi)用。 提高了檢測(cè)精度和魯棒性。 增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的可靠性與自治性：由于智能現(xiàn)場(chǎng)儀表具有很強(qiáng)的運(yùn)算處理功能，在有了現(xiàn)場(chǎng)總線這一通信手段后，就可在現(xiàn)場(chǎng)裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)一般的控制策略，實(shí)現(xiàn)就地控制。 為用戶提供更多的功能：用戶可在控制室定期標(biāo)定傳感器，在故障情況下對(duì)其進(jìn)行診斷，他們可以“看"到主控系統(tǒng)及所有掛接的裝置及其相互作用等。這樣，就大大方便了對(duì)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)裝置的標(biāo)定和在線診斷。 用戶擁有產(chǎn)品選擇權(quán)：采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線后，產(chǎn)品匹配性解決了，用戶可選擇不同廠家產(chǎn)品，優(yōu)化組合，構(gòu)成自己系統(tǒng)。 產(chǎn)生*的新型現(xiàn)場(chǎng)儀表，賦于現(xiàn)場(chǎng)儀表許多新的*功能：如多變量變送器、多變量氣動(dòng)執(zhí)行器。 調(diào)試維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。
現(xiàn)場(chǎng)總線促使FCS的誕生 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)的最大影響主要來(lái)自數(shù)字多站雙向通信取代一對(duì)一模擬通信和控制功能的下載。在當(dāng)前的DCS產(chǎn)品或單、多回路調(diào)節(jié)器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，控制任務(wù)是在控制室設(shè)備中完成的，而現(xiàn)場(chǎng)總線的誕生使控制功能由現(xiàn)場(chǎng)儀表來(lái)承擔(dān)，這意味著控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的一次大變革。最早的就地控制系統(tǒng)是由基地式儀表完成的，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在控制功能又回到了現(xiàn)場(chǎng)，但卻是以一個(gè)功能極為強(qiáng)大的開(kāi)放控制系統(tǒng)FCS的面貌出現(xiàn)的。DCS完成的控制功能下載后，它將只完成目前由上位計(jì)算機(jī)完成的優(yōu)化、專家系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)過(guò)程等*控制策略運(yùn)算以及數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)等功能，同時(shí)，DCS控制站中原有的龐大的I/O插件系統(tǒng)也將被極少量現(xiàn)場(chǎng)總線通信卡取代，也就是說(shuō)，采用當(dāng)前結(jié)構(gòu)模式的DCS產(chǎn)品將會(huì)“消失"，而演化成一種新的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)FCS。在FCS系統(tǒng)構(gòu)成中，除現(xiàn)場(chǎng)儀表外，軟件所占的比重將大大增加，系統(tǒng)將具有更靈活的組合性和更高的開(kāi)放性，系統(tǒng)還將提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表工作狀況的監(jiān)視與維護(hù)功能。 隨著FCS的出現(xiàn)，企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)終于可以實(shí)現(xiàn)從最高決策層到最底設(shè)備層的綜合管理與控制，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。 現(xiàn)場(chǎng)總線出現(xiàn)的意義可概括為： 將開(kāi)辟過(guò)程控制新紀(jì)元； 將對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來(lái)革命； 目前所做出的有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)總線的決策將在今后幾十年中影響控制領(lǐng)域； 將大大改變我們現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)控制和設(shè)備維護(hù)的全部方法。
在以PLC為基礎(chǔ)的離散控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線一般僅延伸到現(xiàn)場(chǎng)I/O裝置，而無(wú)需直接連接以開(kāi)關(guān)(數(shù)字)信號(hào)為主的現(xiàn)場(chǎng)傳感或執(zhí)行器件。但在過(guò)程控制系統(tǒng)中，由于連接的對(duì)象為現(xiàn)場(chǎng)智能儀表，并且在一個(gè)系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)儀表往往由不止一家生產(chǎn)制造商提供，因此，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一及不同廠商的產(chǎn)品間可互操作的能力，提出了較嚴(yán)格的要求。這也就是為何現(xiàn)場(chǎng)總線在此領(lǐng)域的應(yīng)用遠(yuǎn)落后于離散控制系統(tǒng)的原因。目前，現(xiàn)場(chǎng)總線尚沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但隨著通信技術(shù)的發(fā)展，隨著過(guò)程控制系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用的開(kāi)展，總會(huì)形成統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)，只是還需要一定的時(shí)間罷了。
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