DCS与FF现场总线仪表兼容性测试探讨
浅谈集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS在应用中的发展
Ｄｓｉｕｅ ｏｔ ｌ ｙｔ ，简称集散系统ＤＣ ｉｒ ｔ Ｃ ｎｒ ｓ ｍｓ ｔｂ ｄ ｏＳ ｅ Ｓ）概述集散 系统是以微处理 器为基础 ，是应用 于过程控制的工程化的分布式计算机控制系统。 １ ）集散控 制系统的特点 。①分散性和集 中性 。系统控制分散 、功 能分散 、负荷分散 ，从 而危险分散 。集中性体现 ：监视集 中 、操作集 中、管理集 中。② 自治性和协调性 。各工作站独立 自主地完成分配给 自 己任务，并通过通信网络传送各种信息 ，协调工作 ，以完成控制系统 的 总体功能和优化处理。③ 简洁性 。集散控制系统采用 了简洁 的人机对话 系统 ，有着 丰富的操作 画面及显示功 能。④灵活性 、可扩充性 和适应 性。集散 系统采用标准式 、开放式 和模块式设计 ，具有灵活 的配置及设 置功能 ，可 以根据不 同用 户的需要 以及 生产要求 ，改变系统 的配置功 能。⑤高效实时性。通过Ｉ 接 Ｖ和人机接 口，可对过程控制对象进行实 ／ ０ １ 时 采 集 、分 析 、记 录 、监 视 、操 作 等 控 制 ，通 过 包括 对 系统 结 构 及 组 态
控 产业 的 日新月异 的发展？ 笔者就针对 以上情况 谈一点 自己的看法 。 关键 词 Ｆ Ｓ（ Ｃ 现场 总线控制 系统 ）；Ｄ Ｓ（ 散控制 系统 ） Ｃ 集 中图 分类 号 Ｔ 文 献标 识 码 Ａ Ｐ 文 章 编号 １７— ６ １（ １）５— １３Ｏ ６３９ ７一２ ０２ ０８一 １ ０１
流。
２ Ｄ Ｓ Ｃ 系 统 的过渡 及 其发 展方 向 Ｃ 向Ｆ Ｓ
如果我们想在Ｔ业 自动化控制系统 中施展才能就必须发展Ｄ Ｓ Ｃ Ｃ 或Ｆ Ｓ 系统。因为它是未来 工控领域 的主流发展方向。至于采用别人 的Ｄ Ｓ Ｃ、 ＦＳ Ｃ 系统还是 自己开发Ｄ Ｓ Ｃ 系统就要看看究竟我们具备什么样 的能 Ｃ 、Ｆ Ｓ 力 ，如果说今后选择控制系统，我认为应该选择代表成熟的集散式控制 系统 Ｄ Ｓ 具备 先 进 的 现 场总 线 控 制 系统 Ｆ Ｓ Ｃ并 Ｃ ，它 们 之 间应 该 相 互兼 容 。
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．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。
FF现场总线与智能仪表技术
基于FF现场总线的智能仪表组态技术摘要 (2)1 FF智能仪表简介 (2)1.1 IF 表 (2)1.2 FI 表 (2)1.3 TT 表 (2)1.4 PT 表 (2)1.5 FP 表 (3)1.6 FY 表 (3)2 功能块 (3)3 FF智能仪表组态技术 (4)3.1 功能块连接 (4)3.1.1 PID 控制 (4)3.1.2串级控制 (4)3.2 FF智能仪表的特点 (4)3.3 组态注意事项 (4)3.3.1修改参数 (4)3.3.2模态切换 (4)3.3.3设备冲突 (4)3.3.4功能块调度 (5)4 焦炉控制系统应用举例 (5)4.1 炼焦工艺 (5)4.1.1焦炉煤气主管压力控制 (6)4.1.2机焦侧分烟道吸力控制 (6)4.1.3焦炉煤气主管流量控制 (6)4.2控制系统体系结构 (6)4.3控制回路组态 (6)4.4控制性能分析 (8)4.5系统中应用智能仪表的优点 (9)5 结束语 (9)参考文献 (10)附录 (11)摘要现场总线技术的发展促进了现场仪表数字化、智能化、网络化。
自“九五”攻关以来, HART 协议和FF协议智能仪表与系统的开发在我国得到迅速发展, 并已取得大批成就。
但是由于现场总线是一项较新的技术, 且FF总线协议复杂，FF 智能仪表组态参数颇多, 对现场调试和维护人员专业知识、技术水平等要求很高。
因此本文从实际应用角度介绍FF 智能仪表及其组态技术, 以利于FF 智能仪表的推广应用。
关键词：FF 现场总线; 智能仪表; 功能块；组态1 FF智能仪表简介FF智能仪表是嵌入微处理器、实时嵌入式操作系统和FF现场总线协议栈，具有传感测量、数字通信、自动补偿、自动诊断、分散控制、信息存储等功能的仪表。
目前国际上较为常见的FF现场总线智能仪表类型及用途主要有以下几种。
1.1 IF 表亦称“电流信号到现场总线信号变送器”, 它是将4-20mA 电流信号转换成现场总线信号,用于将传统的4-20mA输出的模拟仪表连接到现场总线控制系统中, 适用于企业控制系统改造, 可以很大程度上保护用户原有的可利用的模拟仪表资源, 减少用户投资。
现场总线控制系统FCS和集散控制系统DCS的差异
现场总线控制系统FCS和集散控制系统DCS的差异发表时间：2018-07-02T11:19:27.703Z 来源：《电力设备》2018年第7期作者：盛佳[导读] 摘要：现场总线具有高性能和高可靠性特点，现已形成国际标准。
（山西漳电同达热电有限公司山西省大同市 037003）摘要：现场总线具有高性能和高可靠性特点，现已形成国际标准。
现场控制总线系统比传统的集散控制系统的能力好，准确度高，误码率低。
本论文通过对集散控制系统（DCS）与现场总线控制系统（FCS）的研究，阐述了集散控制系统发展到现场总线控制系统的进步性。
同时，论文分析现场总线的体系结构、功能、类型，比较集散控制系统与现场总线控制系统的区别。
本文从系统可靠性、管理维护要求、信息传输精度等方面进行了的对比分析，认为DCS在维持一定的活跃性同时，FCS也将成为工业控制领域发展的主流。
关键词：集散控制系统（DCS）；现场总线控制系统（FCS）；比较研究集散控制系统DCS的本质是以微处理为基础，综合4C技术（计算机技术、测量控制技术、通信网络技术、屏幕显示技术）成果，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的综合计算机控制系统。
从80年代中期起，在集散控制系统蓬勃发展的基础上，一种更为开放的现场总线开始出现。
现场总线是一种适用于工业现场控制的网络集成式全分布控制系统FCS。
本文对集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS的构成和特点进行比较和分析，分析了两种系统之间的优劣并阐述了二者之间的联系和发展趋势。
一、FCS的特点研究现场总线控制系统FCS（Field Bus Con-trol System）是基于现场总线技术的控制系统。
现场总线是用于现场仪表与控制系统之间的一种分散、全数字化、智能、双向互联、多变量、多点、多站的通信网络系统。
现场总线控制系统由于采用了智能现场设备，把控制功能直接置于现场设备之中，各输入输出模块置入现场设备，现场设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与阀门等执行机构直接传送信号，实现了彻底的分散控制。
DCS与现场总线综述
Ｂｒ ｉ ｅ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ＤＣＳ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｂ ｕ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ＺＨＡＮＧ Ｚｈ ｅ ｎ， ＮＩ Ｕ Ｙｕ． ｇ ａ ｎ ｇ
（ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ３ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
《 电 气自 动 化 １ ２ ０ １ ３ 年 第３ ５ 卷 第１ 期
综 述
Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ
Ｄ Ｃ Ｓ与 现 场 总 线 综 述
张 桢 ，牛 玉 刚
（ 华东理工大学 信息科学与工程学院 ， 上海 摘
２ ０ ０ ２ ３ ７ ）
要 ：现场总线技术对工业领域的意义是非常 巨大的 。首先 ， 集散控制系统 的概述 、 发展历史和组成结构在文 中一一 简述 ， 接着从形 成背景、 概念 、 特点 、 优势和组成 出发 ， 对现场总线技术 在工业控制 中的应用现状及最新进展进行 了综述 ， 并且介绍了几种 国际 上流行 的现场总线如 Ｃ Ａ Ｎ总线 、 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 总线 、 基金会现场总线 、 Ｈ Ａ Ｒ Ｔ总线 、 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 总线 和它们的通信协议 、 应用领域 和实 时性 ， 以及他们应对技术变革和系统故障采取 的对策 。
现场总线控制系统的分析探讨
廒用科学弘裂裂一鼙i现场总线控制系统的分析探讨张英帆(吉林燃料乙醇有限公司机电仪中心吉林132101)[捕要]现场总线控制技术是20f i挽末T业过程控制发展的新技术，是计算机网络技术，自动化仪表制造技术和过程控制发展的结果。
详细介绍现场总线控制系统的特点、分类、发展现状，分析其应用前景．[关键词]．降制系统现场总线DC S FC S中围分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1071--7597(2008)1020T38一们一、引曹现场总线技术是一种集计算机技术、通信技术、集成电路技术及智能传感技术于一身的新兴控制技术。
所谓现场总线，按照国际电工委员会I E C／SC65C的定义，是指安装在制造或过程区域的现场装置之间以及现场装置于控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通讯的数据总线，以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统(Fcs)。
现场总线控制系统FC S是继集散式控制系统D CS后的新+代控制系统。
现代1=业控制思想的核心是“分散控制，集中监控”使得“控制分散，危险分散”。
但即使是现在流行的DC S控制与其工业过程打交道的过程控制站仍然还是集中的，这正是对分散控制，集中监控思想的违背。
而FCS控制系统真正做到了这一点，它把控制彻底地F放到现场，具有通信功能的现场智能设备，能完成诸如数据采集，数据处理，控制运算和数据输出等功能。
二、现场总线的特点现场总线是3c技术(计算机、通信、控制)的融合。
简单地概括现场总线技术的特点是：信号传输全数字、控制功能全分散、标准统一全开放。
比较而言，一方面O CS是一种半数字、半分散、半开放的控制系统；F CS (现场总线控制系统)则是在DC S基础上的连续发展，它们在很多方面是一致的，从人机界面操作站、先进控制间的关系等。
从这一点看，不应把FC S和D CS对立起来。
另一方面D CS发展了二十几年，其间也作了不少次改进，现在的D C S也不是当年的D C S了。
仪表现场总线系统安装及调试
仪表现场总线系统安装及调试FF现场总线系统在近年来的大型石油化工工程中应用越来越广泛，其优势也逐渐显现。
本文以漳州450万吨/年PTA工程为例，详细阐述了FF现场总线电缆安装步骤、注意事项以及电缆敷设后的测试方法和测试所用的仪器。
同时，总结了施工过程中出现的问题以及基金会现场总线（FF）系统中的电缆安装和仪表调试过程中出现问题的解决办法，为今后基金会现场总线（FF）系统施工提供借鉴之用。
FF现场总线系统是一种数字化、智能化、网络化的新型工业自动化控制技术，将自控、计算机和信息通讯融为一体，是自动化控制系统未来的主要发展方向。
目前，FF现场总线系统正在我国石油、化工行业得到推广应用。
FF现场总线系统采用数字信号代替模拟信号进行信号传输，其控制系统设备、现场仪表设备和控制电缆都发生了改变，需要与之相适应的仪表安装和调试工艺。
本文针对其安装及调试施工过程中的一些特殊之处进行论述，主要介绍基金会现场总线（FF）系统安装及调试相关技术，以及施工过程中出现的问题提供解决办法。
FF现场总线系统分为H1和H2两级总线，H1采用符合IEC －2标准的现场总线物理层；H2则采用高速以太网为其物理层。
H1现场总线以段为单位，在一根屏蔽双绞线电缆上完成对多台现场仪表的供电和双向数字通信。
现场安装的FF总线设备一般采用H1总线网段通信协议。
FF现场总线系统具有开放性、互操作性与互用性。
开放性意味着它可以与遵守相同标准的其他设备或系统连接，通信协议一致公开，不同厂家的设备之间可实现信息交换。
互操作性则是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，而互用性标志着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。
此外，FF现场设备的智能化和功能自治化也是其相对于其他控制系统的特点之一。
在现场总线电缆网络中，接线箱是连接主干线和分支线的关键节点。
接线箱应该安装在易于维护和管理的位置，以便于现场总线电缆的连接和检修。
接线箱内应该设置FF现场总线接线板，接线板上应该标注每个接口对应的仪表地址和信号类型。
FF现场总线应用总结
案例二：电力行业应用
总结词
安全、稳定、远程监控
详细描述
在电力行业中，FF现场总线为变电站和发电厂的自动化控制提供了安全稳定的解决方 案。通过远程监控功能，电力工程师可以实时监测设备的运行状态，及时发现并处理故
障，确保电力供应的稳定性和安全性。
案例三：石油化工行业应用
总结词
防爆、抗干扰、高精度详细描述Fra bibliotek需求。
06
结论
ff现场总线的重要性和价值
灵活性
互操作性
FF总线系统具有高度的灵活性，允许设备 之间进行快速、可靠的通信，适应各种不 同的应用场景。
FF总线系统具有良好的互操作性，使得不 同制造商的设备可以相互连接和通信，降 低了集成成本和复杂性。
可靠性
成本效益
FF总线系统具有很高的可靠性，能够保证 数据传输的准确性和稳定性，减少了故障 和停机时间。
ff现场总线的产生
为了解决传统现场总线存在的不足，ff 现场总线应运而生，它具有高可靠性 、实时性强、传输速率快等优点，被 广泛应用于工业自动化领域。
ff现场总线概述
ff现场总线是一种通信协议，用于工业自动化领域中的现场设备之间的通信。它 采用总线型拓扑结构，通过电缆将各个设备连接起来，实现设备之间的数据传输 和控制。
FF总线系统的成本相对较低，能够降低整 个系统的成本，同时提供高性能和可靠性 。
对未来发展的展望和思考
进一步标准化
随着技术的不断发展，FF总线系 统需要不断进行标准化和改进， 以适应更多的应用场景和需求。
集成化与智能化
未来FF总线系统将更加集成化 和智能化，能够实现更高级的 功能和应用。
安全性与隐私保护
ff现场总线具有高可靠性、实时性强、传输速率快等优点，能够满足工业控制领 域的需求。同时，它还具有互操作性、可扩展性、易于维护等优点，使得不同厂 商的设备可以相互连接、协同工作。
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DCS与FF现场总线仪表兼容性测试探讨
摘要：本次研究主要是对DCS和FF现场总线仪表之间的兼容性相关问题进行测
试和分析，从基本要求，到所需设备再到最终的集成和测试，通过分析为今后实
际项目的应用奠定基础。
关键词：DCS、FF；现场总线仪表；兼容性；测试
1引言
在现场总线系统当中一般会采用不同的方式把控制设备和智能仪表等连接在一起，包含
FF总线接收器、电源调节器等[1]。
在现场总线仪表当中放置有总线控制模块，和DCS当中的模块属于一一对应的关系[2]。
本次结合某炼化厂的项目，该项目的现场总线标准为，采用FF
现场总线，整合DCS系统。
2总线设计基本要求
某炼化厂项目采用的是FF现场总线系统，具体为FF-H1，执行与FF相关的系列标准。
所
使用的总线电缆为专用的电缆，型号为A型，电缆的总长度需要控制在一定的范围之内，本
次设定为低于1900m。
另外，基准电流设定为10mA，通信波特率则是控制在31.00kbit/s,使
用树形拓扑网络结构。
在电缆使用过程当中，单根分支电缆的长度需要控制在120m以下，
所接入的设备最多不能超过32个，但是因为受到设备网段通信性能以及物理方面的限制，
安装的设备数量应当低于12台，网段连接现场总线设备应当控制在9台以下。
在本次具体开展测试的过程中，主要是对FF总线网段的负载能力进行检测，同时还需要
对整体设备的运行与工作情况进行检测。
3测试系统的设备及结构
3.1 所需设备
根据总线设计使用的相关要求，结合网段设计的相关原则，在对系统进行配置时需要对
FF电源调节器的配电能力进行考虑，同时还需要考虑到总线的电缆长度、配电能力以及可挂
仪表的总数等，对电压电流的限制等相关运行参数进行检测。
本次使用的设备包含：爱默生DELTA VDCS控制系统一套，FF智能仪表E+H热式流量计一台，FISHER阀门定位器3台，横
河EJA110A型号变送器4台，横河YTA320型号变送器4台，主干线电缆的长度为1000m。
3.2 系统配置结构分析
本次所设计的测试系统采用的是树状网络拓扑结构，按照事先设计好的设计图，来对测
试系统的仪表设备完成搭建和连接。
所设计的树状拓扑结构应当符合相关的要求，如下：H1
通信卡位于DCS控制柜当中，需要借助于FF系统电缆将其连接到电源调整器当中，再在主
干电缆当中进行连接，继而可以和现场总线接线箱实现连接。
分支所有电缆都需要通过FF现场接线箱完成接线工作。
3.3 理论计算
我们对于MTL电源调整器的输出电流比较熟悉，可以明确500mA是其最大输出电流[3]。
FF总线电流消耗以及电压压降所采用的具体计算方式如下：
总线长度为所有分线和主干电缆的长度。
网段工作最大电流是所有线缆设备总电流加上1个分支短路的电流。
本次采用的是A型FF总线，而这一型号的总线直流电阻设定为22Ω/km。
假设在本次的FF总线当中连接了12台设备，干线长度设置为1km，工作电流控制在
25mA，分支电缆的长度分为120m和60m两种。
那么其电源调整器的额定电流应当比最大
工作电流更大。
公式为（12-1）×25mA+60mA=335mA。
可以计算得出，额定电流335mA。
4、集成及测试分析
4.1 组态程序
DCS系统可以提供现场总线编辑器以及控制图的编辑器功能。
这些功能的实现还需要
AMS组态和调试现场的总线设备，同时还需要对现场总线设备功能在在线的状态下完成安装。
本次所开展的措施是在现场总线当中创建FF仪表，数量为12块。
再创设新的节点单元、H1
网段接口以及现场控制站等，再进行安装，实现无缝集成。
4.2 测试及结果
本次需要借助于DCS现场总线编辑器以及设备自身所带的相关功能，FF网段连接的仪表
信息和基本的相关状态可以借助于设备面板窗口观察到。
比如总线仪表的设备好，制造商、
设备版本、类型以及注册日期等重要的信息都可以观察到。
这就说明了DCS系统和现场总线
设备之间的通信联系已经打通。
12块总线表的相关信息及状态可以在AMS当中读取和显示，且与DCS系统所显示的状
态一致。
同时将DCS面板模块设置为仿真模式，对传感变送数据进行模拟。
总线仪表盘则是
会接收到仿真的相关数据并在DCS当中显示。
表1为母线和支线响应时间比较情况，根据表中数据可以发现，所设计的装置可以精确
测量母线和支线的相关状态，而且也可以对出现故障的支线特点进行明确，反应相关的绝缘
状况。
其测量结果的准确度也表明了可以对支路故障进行快速的定位，进一步证实两者之间
的融合度，即兼容性比较好。
总结
本次研究主要是针对DCS和FF现场总线仪表兼容性进行了相关的研究分析。
笔者先明确了现场总线设计的总体要求，然后再确定测试系统当中使用到的仪器及型号。
针对型号及具
体特点来确定系统设定情况。
最后再开展相应的测试分析，结果证实该系统可以很好的测试
兼容性，也可以在今后应用到实际项目当中。
参考文献：
[1] 赵志刚. DCS与FF现场总线仪表兼容性测试研究[J]. 自动化应用, 2016(9):132-133
[2] 王贺. DCS/FF集成系统在某化工蒸馏反应中的应用[D]. 吉林大学, 2015
[3] 陆云. 基于FF现场总线的PID控制算法应用研究[J]. 华东科技:学术版, 2016(6):7-7.。