魏捷 沈昱明 上海理工大学
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摘要
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本文分别介绍了分散控制系统、现场总线以及组态软件的特点，在工业控制系统中的地位，以及三者之间的联系。并对于他们未来的发展趋势给出了简单的总结。
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关键词：分散控制系统 现场总线 组态软件
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1 集散控制系统(DCS—Distributed Control System)
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集散控制系统又名分布式计算机控制系统,是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的。
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DCS既不同于分散的仪表控制,又不同于集中式计算机控制系统,而是克服了二者的缺陷而集中了二者的优势。它具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点,适用于石油、化工、冶金、轻工、造纸等各种生产过程,能提高生产自动化水平和管理水平,提高产品质量,降低能源消耗和原材料消耗,提高劳动生产率,保证生产的安全,促进工业技术发展,创造最佳的经济效益和社会效益。
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随着计算机技术、控制技术、通信技术、CRT技术等的发展以及工业生产对计算机控制水平要求的提高,管理的集中性与控制的分散性这一实际需要推动了集散计算机控制系统的发展。DCS的结构是一个分布式、分支树状结构。按系统结构进行垂直分解,它分为过程控制级和控制管理级,各级既相互独立又相互联系,每一级又可水平分解成若干子集，如图1所示。从功能分散看,纵向分散意味着不同级的不同功能,如实时控制、实时监视、生产过程管理等,横向分则意味着同级设备具有类似功能。
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混合仪表或智能仪表
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DCS是采用标准化、模块化和系列化的设计,由过程控制级、控制管理级和生产管理级组成的一个以通讯网络为纽带的集中显示而操作管理、控制相对分散、配置灵活、组态方便、具有高可靠性的实用系统，拥有自主性、协调性、在线性与实时性、高可靠性、适应性、灵活性、可扩充性和友好性等优越性。
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2 现场总线控制系统（FCS——Field Bus Control System）
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现场总线的概念是随着微电子技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能后，于1984年左右提出的。现场总线一般定义为：一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式，数字化，双向串行，多节点的通信总线，如图2所示。其主要特征：
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1）数字式通信方式取代设备级的模拟量（如4-20mA,0-5V等信号）和开关量信号；
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2）在车间级与设备级通信的数字化网络；
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3）现场总线是工厂自动化过程中现场级通信的一次数字化革命；
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4）现场总线使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层。使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场；
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5）在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。
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现场总线是工业控制系统的新型通讯标准，是基于现场总线的低成本自动化系统技术。现场总线技术的采用将带来工业控制系统技术的革命。采用现场总线技术可以促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统领域的技术发展趋势。
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作为连接生产现场的仪表、控制器等自动化装置的通讯网络，现场总线是九十年代在国际兴起的新一代全分布式控制系统的核心技术。伴随着数字化时代的来临，现场总线控制系统(Fieldbus Control System, FCS)必将成为工业自动化的主流。
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