現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)概念、組成、特點

　　一、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的概念（FCS）

　　現(xiàn)場總線控制是工業(yè) .aspx" title="設(shè)備" style="text-decoration:underline;color:blue">設(shè)備自動化控制的一種計算機局域網(wǎng)絡(luò)。它是依靠具有檢測、控制、通信能力的微處理芯片，數(shù)字化儀表（設(shè)備）在現(xiàn)場實現(xiàn)徹底分散控制，并以這些現(xiàn)場分散的測量，控制設(shè)備單個點作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，將這些點以總線形式連接起來，形成一個現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。它是屬于最底層的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)，它將原來集散型的DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制機的功能，全部分散在各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處。為此，可以將原來封閉、專用的系統(tǒng)變成開放、標準的系統(tǒng)。使得不同制造商的產(chǎn)品可以互連，是DCS系統(tǒng)的更新?lián)Q代，大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本，更好滿足了實事性要求，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。不同通信協(xié)議的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)一般通過工業(yè)PC機內(nèi)總線插槽的PC接口板與現(xiàn)場總線網(wǎng)段連接。

　　二、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成

　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)由測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)三個部分組成，而通信部分的硬、軟件是它最有特色的部分。

　　1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)：

　　它的軟件是系統(tǒng)的重要組成部分，控制系統(tǒng)的軟件有組態(tài)軟件、維護軟件、仿真軟件、設(shè)備軟件和監(jiān)控軟件等。首先選擇開發(fā)組態(tài)軟件、控制操作人機接口軟件MMI。通過組態(tài)軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊參數(shù)，進行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)運行過程中對系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)處理、計算。優(yōu)化控制及邏輯控制報警、監(jiān)視、顯示、報表等。

　　2、現(xiàn)場總線的測量系統(tǒng)：

　　其特點為多變量高性能的測量，使測量儀表具有計算能力等更多功能，由于采用數(shù)字信號，具有高分辨率，準確性高、抗干擾、抗畸變能力強，同時還具有儀表設(shè)備的狀態(tài)信息，可以對處理過程進行調(diào)整。

　　3、設(shè)備管理系統(tǒng)：

　　可以提供設(shè)備自身及過程的診斷信息、管理信息、設(shè)備運行狀態(tài)信息（包括智能儀表）、廠商提供的設(shè)備制造信息。例如Fisher-Rosemoune公司，推出AMS管理系統(tǒng)，它安裝在主機算機內(nèi)，由它完成管理功能，可以構(gòu)成一個現(xiàn)場設(shè)備的綜合管理系統(tǒng)信息庫，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)設(shè)備的可靠性分析以及預測性維護。將被動的管理模式改變?yōu)榭深A測性的管理維護模式AMS軟件是以現(xiàn)場服務(wù)器為平臺的T型結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場服務(wù)器上支撐模塊化，功能豐富的應用軟件為用戶提供一個圖形化界面。

　　4、總線系統(tǒng)計算機服務(wù)模式：

　　以客戶機/服務(wù)器模式是目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)計算機服務(wù)模式。服務(wù)器表示數(shù)據(jù)源（提供者），應用客戶機則表示數(shù)據(jù)使用者，它從數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，并進一步進行處理。客房機運行在ＰＣ機或工作站上。服務(wù)器運行在小型機或大型機上，它使用雙方的智能、資源、數(shù)據(jù)來完成任務(wù)。

　　5、數(shù)據(jù)庫：

　　它能有組織的、動態(tài)的存儲大量有關(guān)數(shù)據(jù)與應用程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享、交叉訪問，具有高度獨立性。工業(yè)設(shè)備在運行過程中參數(shù)連續(xù)變化，數(shù)據(jù)量大，操作與控制的實時性要求很高。因此就形成了一個可以互訪操作的分布關(guān)系及實時性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，市面上成熟的供選用的如關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的Orad，sybas，Informix，SQL Server；實時數(shù)據(jù)庫中的Infoplus，PI，ONSPEC等。

　　6、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件與軟件：

　　網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件有：系統(tǒng)管理主機、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、協(xié)議變換器、集線器，用戶計算機等及底層智能化儀表。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件有網(wǎng)絡(luò)操作軟件如：NetWarc，LAN Mangger，Vines，服務(wù)器操作軟件如Lenix，os/2，Window NT。應用軟件數(shù)據(jù)庫、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等。

　　三、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點

　　1、在功能上管理集中，控制分散，在結(jié)構(gòu)上橫向分散、縱向分級。

　　2、要有快速實時響應能力，對于工業(yè)設(shè)備的局域網(wǎng)絡(luò)，它主要的通信量是過程信息及操作管理信息，信息量不大，傳輸速率不高在1MPS以下，信息傳輸任務(wù)相對比較簡單但其實時響應時間要求較高為0.01-0.5S。所謂實時性是在網(wǎng)絡(luò)通信過程中能在線實時采集過程的參數(shù)，實時對系統(tǒng)信息進行加工處理，并迅速反饋給系統(tǒng)完成過程控制，滿足過程控制對時間限制的要求。除了控制管理計算機系統(tǒng)的外部設(shè)備外，還要控制管理控制系為統(tǒng)的設(shè)備，并具有處理隨機事件能力。實際操作系統(tǒng)應保證在異常情況下及時處置，保證完成任務(wù)，或完成最重要的任務(wù)，要求能及時發(fā)現(xiàn)糾正隨機性錯誤，至少保證不使錯誤影響擴大，應具有抵制錯誤操作和錯誤輸入信息的能力。實現(xiàn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實時性的主要措施為：

　　（1）OSI協(xié)議中7層都是提供高度的功能性服務(wù)，為此降低了通信流量和增大傳輸時間，因而影響實時響應能力。因此將OSI七層通信協(xié)議，采取不同程度的簡化，減少由于層間轉(zhuǎn)換的復雜性，而影響實時響應能力?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的通信協(xié)議一般為物理層、鏈路層、應用層，再增加一個用戶作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，互連成底層總線網(wǎng)。如PRUFIBUS總層的四層結(jié)構(gòu)。