DCS与现场总线综述

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DCS及现场总线技术概述

（DCS硬件构成、软件平台的应用等）

自动控制技术
（实现DCS控制策略及算法的技术方法）

人机接口技术
（DCS组态技术和操作技术等）

通信技术
（DCS数据通信技术、网络技术等）
现场总线技术（现场总线的核心、基础、协议模型及典型的FCS技术）

下午1时33分 5
信息与控制工程学院自动化系昆明理工大学津桥学院计电系
第六章现场总线技术基础 6学时内容：FCS的定义、特点、网络协议模式等重点： FCS的定义、特点难点：FCS的网络协议模式和标准
下午1时33分 9
信息与控制工程学院自动化系昆明理工大学津桥学院计电系
教学内容、要求及学时分配
第七章典型的现场总线应用

6学时
内容：FF的特点及主要技术应用；
信息与控制工程学院自动化系昆明理工大学津桥学院计电系
提示：

学习中保持清醒而智慧的头脑比掌握知识本身更为重要。养成独立思考、探索新思想、新技术的好习惯，将会受益一生。

下午1时33分
2011-2012（2）
12
本课程与的相关课程的关系
微机原理
控制工程
DCS及现场总线
自动控制理论
测控仪表与装置
下午1时33分
6
信息与控制工程学院自动化系昆明理工大学津桥学院计电系
教学内容、要求及学时分配
1、理论教学
第一章概述 4学时内容：计算机控制系统概念、各类特点及应用重点：实时、分时等概念，集散控制总体概念难点：集散控制概念
教材及参考书
(一)教材：《DCS及现场总线技术》
肖军
主编
——清华大学出版社（21世纪高等院校电气信息类系列特色教材）

DCS及现场总线技术第3章

3.2.1控制层软件的功能
控制层软件主要完成PID 回路控制、逻辑控制、顺序控制和混合控制等多种类型的控制功能，而控制运算数据必须首先经过现场设备连接的I/O通道处理。
DCS控制层软件还要完成一些辅助功能，如控制器和重要I/O 模块的冗余功能、网络通信功能及自诊断功能等。
其功能流程见教材图3-2所示。
3.2.3控制编程语言
IEC 61131-3国际标准编程语言包括图形化编程语言和文本化编程语言。图形化编程语言包括：
梯形图（Ladder Diagram，LD）功能块图（Function Block Diagram，FBD）顺序功能图（Sequential Function chart，SFC）
由于PC监控大大降低了系统成本，使得市场空间得到扩大，从远程监视、数据采集与计量、数据分析到过程控制，几乎无处不用。
各类智能仪表、调节器和PC设备可与组态软件构筑完整的低成本自动化系统，具有广阔的市场空间。
各类嵌入式系统和现场总线的异军突起，把组态软件推到了自动化系统主力军的位置，组态软件越来越成为工业自动化系统中的灵魂。
执行代码分周期性和随机性两部分。周期性代码：数据采集、转换处理、越限检查、控制算法、网
络通信和状态检测等，这部分是由硬件时钟定时激活的。随机执行部分：系统故障信号处理、事件顺序信号处理和实时
网络数据的接收等，是由硬件中断激活的。 2、实时数据部分存放在RAM中，在系统复位或开机时，这
些数据的初始值从网络上装入。
3.4.2组态软件的功能
1．实时数据库组态实时数据库的组态一般分为两部分：控制采集测点的配置
组态和中间计算点的组态。 2．控制组态控制组态采用内部功能模块的软连接来实现。可以用图形

dcs及现场总线技术总结

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篇一：DCS技术和现场总线DCS技术和现场总线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。

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。

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，范文TOP100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：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。

DCS与现场总线综述 DeviceNet现场总线数据的分析

DCS与现场总线综述 DeviceNet现场总线数据的分析摘要：随着科技的进步、生产力的发展和信息时代的来临，社会对工业生产的需求变得日益迫切。

集散控制系统以其可靠、灵活、低成本、可适应性强等特点成为了工业控制领域占有主导地位的系统，已被广泛应用于化工、电力、石油、造纸等行业。

集散控制系统的发展经历了三个阶段，它是控制技术发展的一个里程碑。

现场总线自诞生以来一直受到国内外业界人士和企业的关注和重视，它为自动控制领域的变革带来了又一次飞跃。

现场总线所遵循的国际统一协议标准使得它在集散控制系统的基础之上发挥了强大的功能。

关键词： DCS；现场总线；DeviceNet现场总线数据；前言：DeviceNet是基于协议研制开发的现场总线。

由于采用了许多新技术及独特设计，如生产者／消费者的网络通信模式和非破坏性逐位仲裁技术等，与一般的通信总线相比，DeviceNet具有突出的可靠性、实时性和灵活性，特别适用于制造业、工业控制和电力系统等应用。

尤其是DeviceNet协议的开放性为研究DeviceNet协议和开发DeviceNet节点产品提供了条件。

然而目前对协议的研究还一直停留在理论层面，缺少相应的实验辅助手段，节点产品的开发也缺乏有力支持。

一、现场总线优势(1)微处理器的多种运算和故障诊断功能丰富了现场仪表的功能，提高了测量精度和传输过程中的抗干扰能力：(2)将原来由各种I／O单元和控制器来完成的功能交由每个现场仪表来完成，从而形成真正的分布式控制系统，实现控制风险的分散化。

(3)现场总线的数字通信功能使每个现场仪表通过底层现场总线网络将自身运行状况的诊断信息向上传递给控制系统的上层，同时还可以接受上层数字控制系统向其发送的信息，仪表可以和数字控制系统直接进行数字信号的传送，增加信息流通能力，提高信息的准确性，给系统的日常维护带来了方便。

(4)由于现场总线式现场仪表是按照国际统一的标准设计制造，它的通信协议一致公开，各个不同厂家的设备之间可实现信息交换，从而使用户在系统设计时可以选用最适于自己要求的产品来构建系统，提高了灵活性。

现场总线与DCS控制系统

现场总线与DCS控制系统程正群　许宝祥　钱积新(浙江大学工业控制技术研究所,杭州,310027) 摘要　首先阐述了现场总线产生的原因及其优点,讨论了现场总线和DCS系统的并存的局面,分析了现场总线对DCS的影响。

关键词:　现场总线　DCS　智能仪表　总线网络1　现场总线产生的原因众所周知,传统的DCS控制系统由各种工作站通过局域网连接而成,工程师站、操作管理站、信息管理站完成系统的组态、监视操作和运行管理,现场测控站完成生产过程信息的采集和控制。

DCS的核心思想是分散控制、集中监控,但是与工业过程打交道的过程测控站仍然还是集中的,现场信号的检测、传输与控制还是采用4～20mA的模拟信号,而这正是对分散控制、集中监控思想的违背。

而现场总线正是为了解决这一问题而产生的。

至今,模拟仪表和DCS的技术已相当成熟,几十年形成的标准和系列已得到了世界的公认,而现场总线将变革传统的模拟仪表和DCS,有些人对此表示不理解,认为一旦变革会吃力不讨好。

为此对模拟仪表与现场总线的优点进行对比分析,阐述现场总线产生的原因。

现场总线产生的原因可以归结为以下四条。

1.1　传统DCS的缺点(1)一对一结构。

一台仪表,一对传输线,单向传输1个信号。

这种一对一结构造成接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。

(2)可靠性差。

模拟信号传输不仅精度低,而且易受干扰。

为此采用各种措施进行提高抗干扰性和传输精度,其结果是增加了成本。

(3)失控状态。

操作员在控制室即不了解模拟仪表的工作状况,也不能对其进行参数调整,更不能预测事故,导致操作员对其处于失控状态。

由于操作员不能及时发现现场仪表的故障,而发生的事故已屡见不鲜。

(4)互操作性差。

尽管模拟仪表统一了4～20mA的信号标准,可是大部分技术参数仍由制造商自定,致使不同品牌的仪表无法互换。

这就导致了用户依赖制造厂,无法使用性能价格比最优的配套仪表,甚至出现个别制造商垄断市场的情况。

1.2　现场总线的优点(1)一对N结构。

现场总线集成于 DCS 的方法

现场总线集成于 DCS 的方法概述现场总线是化工生产过程中的重要组成部分，目前市场上有多种不同类型的现场总线协议，如Profibus、Foundation Fieldbus、Modbus 等。

而 DCS（分布式控制系统）是现代化工厂中常用的控制系统，它对于现场总线的集成越来越重要。

本文将介绍现场总线集成于 DCS 的方法。

现场总线与 DCS 的关系现场总线与 DCS 之间存在着密切的关系。

现场总线是用于连接现场设备与控制系统的数据通信网络，它能够实现对现场信号的快速采集和传输，将信号送到 DCS 控制器，以便进行数据处理和决策控制。

因此，现场总线和 DCS 之间的数据交换是非常重要的。

现场总线集成于 DCS 的方法1. 现场总线的接口首先需要确定将要使用的现场总线协议和硬件设备，以确定接口类型和通信方式。

不同类型的现场总线需要不同类型的接口设备和通信协议。

而接口设备则需要硬件和软件驱动程序来支持其与 DCS 之间的互联。

2. 确认数据结构和数据采集方式接口设备确定之后，需要对数据结构和数据采集方式进行确认。

现场总线采集到的数据有时需要进行解析和处理，以获得适当的控制数据。

此时，需要加入数据结构定义和算法逻辑，以实现数据的采集、解析和处理，同时将数据作为控制信息输出到 DCS 控制器中。

3. 集成现场总线协议栈和 DCS现场总线和 DCS 之间的数据交换需要使用现场总线协议栈和 DCS 控制器驱动程序。

系统集成的关键是确定数据交换的协议和接口格式，设置数据传输的周期和类型，并进行通信测试、数据转换和格式化等一系列操作，以确保系统的正常运行。

4. 软件开发和编程现场总线集成于 DCS 中，需要进行一定的软件开发和编程工作。

这包括了应用程序的编写、数据采集和处理算法开发、数据结构设计和控制逻辑的实现等方面。

同时需要确保软件程序的可靠性和稳定性，以确保完整的系统集成。

结论现场总线与 DCS 相互关联，它们之间紧密连接并协同工作，实现现场设备的数据采集和控制。

浅淡现场总线技术与DCS控制系统的结合

浅淡现场总线技术与DCS控制系统的结合摘要：现场总线技术的迅猛发展正在给工业控制领域带来深刻变革，但它并非完美无缺，在将其实际应用于生产过程时还有许多问题有待于研究和解决。

本文讨论在现场总线的应用过程中，现场总线对DCS的改造。

从而实现现场总线与DCS控制系统的有效结合。

关键词：现现总线集散控制系统DCS1 现场总线技术和DCS技术现场总线（Fieldbus）是从20世纪80年代以来逐步发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通信网络。

它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场和控制设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。

它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全布控制系统。

这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，正成为自动化技术发展的热点，并将推动自动化系统结构与设备的深刻变革。

国际电工委员会（IEC）将现场总线定义为：现场总线是连接工业现场的仪表与设置在控制室内控制设备的数字化、串行、双向、多变量、多节点的通信网络。

把现场总线控制系统（FCS，Fieldbus Contrl System）定义为：由各种现场仪表通过互联与控制室内人机界面所组成的系统：一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的生产过程自动控制系统。

也正是由于这些特点，以现场总线人微言轻技术支撑的FCS在工业自动化领域有明显的优势，诸如很高的精确性，组态简单，设计安装方便，易于维护和扩展，可以节约软硬件投资等等，被称为第五代控制系统，成为工业自动化发展的趋势。

集散控制系统（DCS——Total Distributed Control System）是20世纪70年代中期发展起来的以微处理器为基础的分散型计算机控制系统。

它是控制技术（Control）、计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）、阴极射线管（CRT）图形显示技术和网络技术相结合的产物。

【精品】现场总线与DCS系统网络的集成应用

现场总线与D C S系统网络的集成应用现场总线与DCS系统网络的集成应用【摘要】现场总线是一种全数字化，双向的，多节点的通信连接，现在工业控制中大量智能型仪表、设备的投入使用，为现场总线的应用创造了条件。

在DCS广泛应用的今天，现场总线与传统DCS系统的协同工作，将能够提供更加灵活的组态，减少施工维护费用，取得更加广泛的，高于实用价值的应用。

【关键词】DCS系统现场总线 FCS系统智能仪表协调应用前景1分散控制系统的发展从50年代末期，计算机开始应用于工业过程控制领域，数字式控制技术取得了长足的发展，此后，微处理机技术和数字通讯技术的飞速发展，促使了19 75年分散控制系统的诞生。

三十年来，分散控制系统在工业生产过程中迅速普及，目前广泛应用于电力、石化、冶金等行业，分散控制系统的应用大幅度地提高了生产过程的安全性、经济性、稳定性和可靠性。

2分散控制系统的结构分散控制系统是纵向分层、横向分散的大型综合控制系统，典型的分散控制系统纵向一般分为四层，自下而上分别是现场级、控制级、监控级和管理级，对应这四层结构分别对应着四种计算机网络，即现场网络Fnet(Field Ne twork)、控制网络Cnet(Control Network)、监控网络Snet(Supervision Netw ork)和管理网络Mnet(Mangerment Network)把相应层的设备连接在一起。

图1典型分散控制系统的网络结构现场级设备位于生产过程附近，典型的现场设备有温度传感器、压力变送器、电动执行器、流量计等，它们把生产过程的信号转换成4～20mA信号，送往过程控制站，目前分散控制系统中现场级设备一般传送的都是模拟量信号(4～20mA 或0～10V等)。

控制级主要由数据采集器和过程控制站构成，过程控制站接受现场设备送过来的信号，按照预先设定的控制策略计算出控制量送回到现场执行器来完成对工业过程的控制。

一般在电厂中，都把过程控制站和数据采集器集中安装在主控室内的电子设备间中，所以在施工过程中需要耗费大量的控制电缆和人工。

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工业生产的需求变得日益迫切。集散控制系统以其可靠、灵活、低成本、可适应性强等特点成为了工业控制领域占有主导地位的系统，已被广泛应用于化工、电力、石油、造纸等行业。集散控制系统的发展经历了三个阶段，它是控制技术发展的一个里程碑。现场总线自诞生以来一直受到国内外业界人士和企业的关注和重视，它为自动控制领域的变革带来了又一次飞跃。现场总线所
ＢｒｉｅｆＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏＤＣＳａｎｄｔｈｅＦｉｅｌｄｂｕｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＺＨＡＮＧＺｈｅｎ，ＮＩＵＹｕ．ｇａｎｇ
（ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３７，Ｃｈｉｎａ）
《电气自动化１２０１３年第３５卷第１期
综述
Ｓｕｒｖｅｙ

ＤＣＳ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
２００２３７）
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ＣＡＮ总线、ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线、基金会现场总线、ＨＡＲＴ总线、Ｐｒｏｉｆｂｕｓ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。
ｎａｔｉｏｎａｌＦｉｅｌｄｂｕｓｅｓｓｕｃｈａｓＣＡＮ，ＬｏｎＷｏｒｋｓ，ＦＦ，ＨＡＲＴ，Ｐｒｏｉｂｕｆｓａｎｄｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ，ａｐｐｌｉｅｄｆｉｅｌｄ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅａｒｉｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇａｎｄｓｙｓｔｅｍｆａｉｌｕｒｅａｒｅａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
分散的仪表控制系统和集中式计算机控制系统的特点。
１．１集散控制系统的发展
集散控制系统可分为三个阶段：（１）采用了以微处理器为基础的过程控制单元，具有各种控制功能要求的算法，同时采用了带ＣＲＴ显示器的操作站和冗
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｆｅｌｄｂｕｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｖｅｒｙｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｔｏｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｆｉｒｓｔｔｈｅｄｅｉｆｎｉｔｉｏｎ、ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｉｓｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｎｌｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｌａｔｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｆｉｅｌｄｂｕｓｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ、ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ、ｆｅａｔｕｒｅ、ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｓｏｍｅｔｙｐｅｓｏｆｐｏｐｕｌａｒ
关键词：ＤＣＳ；现场总线；协议；通信网络；现场设备
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ－ｉｓｓｎ．１０００－３８８６．２０１３．０１．００２
［中图分类号］ＴＰ３３６［文献标志码］Ａ［文章编号］１０００—３８８６（２０１３）叭一０００４— ０３
Ｋｅｙｗｏｒ￣：ＤＣＳ；Ｆｉｅｌｄｂｕｓ；ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｉｆｅｌｄｄｅｖｉｃｅ
０引言
随着科技的进步、生产力的发展和信息时代的来临，社会对