現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統概念、組成、特點(diǎn)

　　一、現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的概念（FCS）

　　現場(chǎng)總線(xiàn)控制是工業(yè) .aspx" title="設備" style="text-decoration:underline;color:blue">設備自動(dòng)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，數字化儀表（設備）在現場(chǎng)實(shí)現徹底分散控制，并以這些現場(chǎng)分散的測量，控制設備單個(gè)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，將這些點(diǎn)以總線(xiàn)形式連接起來(lái)，形成一個(gè)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。它是屬于最底層的網(wǎng)絡(luò )系統，是網(wǎng)絡(luò )集成式全分布控制系統，它將原來(lái)集散型的DCS系統現場(chǎng)控制機的功能，全部分散在各個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)處。為此，可以將原來(lái)封閉、專(zhuān)用的系統變成開(kāi)放、標準的系統。使得不同制造商的產(chǎn)品可以互連，是DCS系統的更新?lián)Q代，大大簡(jiǎn)化系統結構，降低成本，更好滿(mǎn)足了實(shí)事性要求，提高了系統運行的可靠性。不同通信協(xié)議的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統一般通過(guò)工業(yè)PC機內總線(xiàn)插槽的PC接口板與現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段連接。

　　二、現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的組成

　　現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統由測量系統、控制系統、管理系統三個(gè)部分組成，而通信部分的硬、軟件是它最有特色的部分。

　　1、現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統：

　　它的軟件是系統的重要組成部分，控制系統的軟件有組態(tài)軟件、維護軟件、仿真軟件、設備軟件和監控軟件等。首先選擇開(kāi)發(fā)組態(tài)軟件、控制操作人機接口軟件MMI。通過(guò)組態(tài)軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊參數，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )組態(tài)。在網(wǎng)絡(luò )運行過(guò)程中對系統實(shí)時(shí)采集數據、進(jìn)行數據處理、計算。優(yōu)化控制及邏輯控制報警、監視、顯示、報表等。

　　2、現場(chǎng)總線(xiàn)的測量系統：

　　其特點(diǎn)為多變量高性能的測量，使測量?jì)x表具有計算能力等更多功能，由于采用數字信號，具有高分辨率，準確性高、抗干擾、抗畸變能力強，同時(shí)還具有儀表設備的狀態(tài)信息，可以對處理過(guò)程進(jìn)行調整。

　　3、設備管理系統：

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

　　4、總線(xiàn)系統計算機服務(wù)模式：

　　以客戶(hù)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)器表示數據源（提供者），應用客戶(hù)機則表示數據使用者，它從數據源獲取數據，并進(jìn)一步進(jìn)行處理?？头繖C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、數據來(lái)完成任務(wù)。

　　5、數據庫：

　　它能有組織的、動(dòng)態(tài)的存儲大量有關(guān)數據與應用程序，實(shí)現數據的充分共享、交叉訪(fǎng)問(wèn)，具有高度獨立性。工業(yè)設備在運行過(guò)程中參數連續變化，數據量大，操作與控制的實(shí)時(shí)性要求很高。因此就形成了一個(gè)可以互訪(fǎng)操作的分布關(guān)系及實(shí)時(shí)性的數據庫系統，市面上成熟的供選用的如關(guān)系數據庫中的Orad，sybas，Informix，SQL Server；實(shí)時(shí)數據庫中的Infoplus，PI，ONSPEC等。

　　6、網(wǎng)絡(luò )系統的硬件與軟件：

　　網(wǎng)絡(luò )系統硬件有：系統管理主機、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、協(xié)議變換器、集線(xiàn)器，用戶(hù)計算機等及底層智能化儀表。網(wǎng)絡(luò )系統軟件有網(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。應用軟件數據庫、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議等。

　　三、現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的特點(diǎn)

　　1、在功能上管理集中，控制分散，在結構上橫向分散、縱向分級。

　　2、要有快速實(shí)時(shí)響應能力，對于工業(yè)設備的局域網(wǎng)絡(luò )，它主要的通信量是過(guò)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(jiǎn)單但其實(shí)時(shí)響應時(shí)間要求較高為0.01-0.5S。所謂實(shí)時(shí)性是在網(wǎng)絡(luò )通信過(guò)程中能在線(xiàn)實(shí)時(shí)采集過(guò)程的參數，實(shí)時(shí)對系統信息進(jìn)行加工處理，并迅速反饋給系統完成過(guò)程控制，滿(mǎn)足過(guò)程控制對時(shí)間限制的要求。除了控制管理計算機系統的外部設備外，還要控制管理控制系為統的設備，并具有處理隨機事件能力。實(shí)際操作系統應保證在異常情況下及時(shí)處置，保證完成任務(wù)，或完成最重要的任務(wù)，要求能及時(shí)發(fā)現糾正隨機性錯誤，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(shí)現現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統實(shí)時(shí)性的主要措施為：

　?。?）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(shí)間，因而影響實(shí)時(shí)響應能力。因此將OSI七層通信協(xié)議，采取不同程度的簡(jiǎn)化，減少由于層間轉換的復雜性，而影響實(shí)時(shí)響應能力?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的通信協(xié)議一般為物理層、鏈路層、應用層，再增加一個(gè)用戶(hù)作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，互連成底層總線(xiàn)網(wǎng)。如PRUFIBUS總層的四層結構。