现场总线控制系统(fcs).pdf

.. .. 第一章 现场总线控制系统（ FCS） 第一节 概述 现场总线控制系统（ Fieldbus Control System ，FCS）是继基地式 气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控 制系统、集散控制系统（ DCS）后的新一代控制系统。由于它适应了工业 控制系统向数字化、分散化、网络化、智能化发展的方向，给自动化系 统的最终用户带来更大实惠和更多方便， 并促使目前生产的自动化仪表、 集散控制系统、可编程控制器（ PLC）产品面临体系结构、功能等方面的 重大变革，导致工业自动化产品的又一次更新换代，因而现场总线技术 被誉为跨世纪的自控新技术。 一、 现场总线的发展 随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换的领域正 在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次，从工段、车 间、工厂、企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展，引起了自 动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信 息系统。现场总线（ Fieldbus ）就是顺应这一形势发展起来的新技术。 1、什么是现场总线 现场总线是应用在生产现场、 在微机化测量控制设备之间实现双 向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的 底层控制网络。它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系 统中具有广泛的应用前景。 现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各 . . . . .. .. 自都具有了数字计算和数字通信能力，采用双绞线等作为总线，把多个 测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规的通信协议，在位于现 场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之 间，实现数据传输与信息交换， 形成各种适应实际需要的自动控制系统。 简而言之，它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为 纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统 与控制系统。它给自动化领域带来的变化，正如众多分散的计算机被网 络连接在一起，使计算机的功能、作用发生的变化。现场总线则使自控 系统与设备具有了通信能力，把它们连接成网络系统，加入到信息网络 的行列。因此把现场总线技术说成是一个控制技术新时代的开端并不过 分。 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。随着微处理 器与计算机功能的不断增强和价格的急剧降低，计算机与计算机网络系 统得到迅速发展，而处于生产过程底层的测控自动化系统，采用一对一 连线，用电压、电流的模拟信号进行测量控制，或采用自封闭式的集散 系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系 统成为 “自动化孤岛”。要实现整个企业的信息集成， 要实施综合自动化， 就必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通 信系统，形成工厂底层网络， 完成现场自动化设备之间的多点数字通信， 实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。 现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运而生的。它作为过程自 动化、制造自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网 络，沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间 的联系，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了条件。 现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系 . . . . .. .. 统。它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智 能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现