DCS技术和现场总线

现场总线与DCS的技术区别与联系
彭刚
（信息学院自动化103班）
摘要：DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量控制、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。

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新型计算机控制系统，它是集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。

关键词：现场总线；DCS；测量；控制
Image Information Correction in Path Identification for the Intelligent Car Abstract：DCS and field bus technology is an applied technology generated by computer,signal processing, control, network communication and man-machine interfaceand comprehensive techniques. DCS so-called distributed control system, called a distributed system, is compared with the centralized control of a new computer system control system, it is based on the development of centralized control system, evolved.
Key words：Fieldbus;DCS；measure；control
0引言
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。

1DCS技术
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。

DCS具有如下特点：
1.相同或类似的结构。

2.分级递阶结构。

3.计算机技术的应用。

4.丰富的功能软件包。

5.强有力友好的操作界面。

6.高可靠性的技术。

DCS自70年代问世以来，很多公司各自推出了不同设计、风格各异的即使是同一厂家，其早期产品和近期产品也有不少的差异。

但是，尽管种种的DCS 千差万别，其核心却基本上是一致的，我们可以简单的将其归纳为“三点一线”式的结构。

“一线”是指DCS的骨架计算机网络，“三点”则是指连接在网络上的3个不同类型的节点。

这3种不同类型的节点是：面向被控制过程现场的I/O控制站；面向操作人员的控制站；面向DCS监督管理人员的工程师站。

DCS主要的基本组成部分如下：
1.DCS的系统网络SNET
用于DCS的计算机网络很多方面的要求不同于通用的计算机网络。

它是一个实时网络，也就是说，网络需要根据现场通信的实时性的要求，在确定的时限内完成信息的传送。

2.现场I/O控制站
现场I/O控制站是完成对过程现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）的网络节点。

3.操作员站
DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（OI-Operator Interface）或（MMI-Man Machine Interface）功能的网络节点，其主要功能就是为系统的运行操作人员提供人机界面，使操作员可以通过它及时了解现场的运行状态、各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等。

4.工程师站
工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统的监督、控制、维护的网络节点。

其主要功能是提供对DCS进行组态、配置工作的工具软件，并在DCS在线运行实时的监控DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。

2现场总线系统
现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。

也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。

原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。

主要用于制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。

现场总线的特点及优点：
1.全数字化通信。

2.开放型的互联网络。

3.可互操作性与互用性。

4.现场设备的智能化。

5.系统结构的高度分散性。

6.对现场环境的适应性。

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。

4、总线系统计算机服务模式：
以客户机/服务器模式是目前较为流行的网络计算机服务模式。

服务器表示数据源（提供者），应用客户机则表示数据使用者，它从数据源获取数据，并进一步进行处理。

客房机运行在PC机或工作站上。

服务器运行在小型机或大型机上，它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。

5、数据库：
它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序，实现数据的充分共享、交叉访问，具有高度独立性。

6、网络系统的硬件与软件：
网络系统硬件有：系统管理主机、服务器、网关、协议变换器、集线器，用户计算机等及底层智能化仪表。

3现场总线与DCS的联系
1.现场总线集成于DCS系统是现阶段控制网络的发展趋势：尽管用户对控制系统的结构改进表示欢迎，但他们并不希望对他们现有的仪表系统做大的改动。

目前在现场总线的发展初期，大多数用户更倾向于对他们现有的仪表系统进行逐步的增添和替换；另一方面DCS系统及其仪表的消失或完全被取代，对于费用或人力而言也都是不合理的。

现阶段最可行的方案是考虑如何使现场总线与传统的DCS系统尽可能地协同工作，这种集成方案能够得到灵活的系统组态，以适用于更广泛的、富于实用价值的应用。

2.现场总线于DCS系统I/0总线上的集成：
在DCS系统的I/O总线上集成现场总线的关键是通过一个现场总线接口卡挂在DCS的I/O总线上，实现现场总线系统中的数据信息映射成原有DCS的I/O 总线上相对应的数据信息，如基本测量值、报警值或工艺设定值等，使得在DCS 控制器所看到的现场总线来的信息就如同来自一个传统的DCS设备卡一样。

这样便实现了在I/O总线上的现场总线技术集成。

3.现场总线于DCS系统网络层的集成。

4.现场总线通过网关与DCS 系统并行集成。

4结语
综上所述，我们相信现场总线系统将广泛地应用到过程工业控制中，通过对过程控制系统进行一些必要的修改，将现场总线技术引入到DCS中，将会给用户带来大量的收益；另一方面，即使大多数的连续控制环路将由现场总线系统来完成，DCS系统仍将在许多诸如实时要求较高的控制场合扮演重要的角色。

现阶段现场总线与DCS系统的共存将使用户拥有更多的选择，以实现更合理的控制系统。

参考文献
[1].DCS及现场总线技术，肖军，清华大学出版社。

[2].工厂与车间自动化生产设备与系统，张浩、王晓平、严隽薇、吴启迪，上海科学技术文献出版社。

[3].百度百科，现场总线
[4]. 现场总线与DCS系统的网络集成之浅谈,。