FCS与DCS混合式集成控制系统研究
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2020-10-21
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FCS与与DCS混合式集成控制系统研究混合式集成控制系统研究
控制系统由五十多年前的PCS( PneumatiCControl System)的第一代控制系统，经历了ACS(AnalogouSControl
System)、CCS(ComputerControl System)和DCS(Distributed Control System)，而发展成今天的第五代控制系
统———现场总线控制系统FCS(FieldbuSControl System)。
引引 言言
集散控制系统DCS由操作站、
上世纪80年代后期，在DCS的基础上开始开发一种适用于工业环境的网络结构和网络协议，并实现传感器、控制器层的通
信，这就是现场总线。但研究工作进展缓慢，而且无国际标准可遵守。国际电工委员会( IEC)于2000年1月正式公布了
IEC61158现场总线全部技术标准。但此标准中容纳了8种互不兼容的通信协议。由于是妥协于各方面的既有利益，并没有实现
完全统一国际标准的初衷。
CAN(ControllerArea Network)总线是现场总线的一种，它一般采用典型的串行总线拓扑结构进行通讯，这种方式的位速率低
于环形结构，但是结构简单、成本低、而且通信可靠。CAN总线因传输时间短，受干扰的概率低，保证了通信的实时性。
CAN能对错误的来源进行正确定位，将永久的硬件错误从软件错误中独立出来，其协议采用CRC检验，并提供相应的错误处
理功能，同时保证了数据通信的可靠性。
混合式控制系统的提出混合式控制系统的提出
现场总线控制系统FCS应该与集散控制系统DCS相互兼容。首先从工程成本与效益看，现场总线的优势是良好的互操作性，
结构简单，布线费用低；控制功能分散，灵活可靠，以及现场信息丰富。然而这些优势是建立在FCS系统初装的前提下，倘若
企业建立有完善的DCS，要向FCS过渡，则必须仔细考虑现有投资对已有投资的回报率。充分利用已有的DCS设施，现有
DCS的布线以及成熟的DCS控制管理方式来实现FCS是首选之途。虽然现场总线对已有的数字现场协议有优势可言，但向其
过渡的代价与风险比较大。再者，从技术的继承及控制手段上，也要求FCS与DCS应相互兼容。FCS实现控制功能下移至现
场层，使DCS的多层网络被扁平化，各个现场设备节点的独立功能得以加强，因此，在FCS中有必要增加和完善现场子层设
备间的数据通讯功能。
FCS和DCS的集成主要包括三个方面：
(1)FCS和DCS输入输出总线的集成
DCS的控制站主要由控制单元(Control Unit，CU)和输入输出单元( Input Output Unit，IOU)组成，这两个单元之间通过
现场总线和DCS输入输出总线的集成具有以下3个特点：
①除了安装现场总线接口板或现场总线接口单元外，不用对DCS再做其它变更；
②充分利用DCS控制站的运算和控制
③利用已有DCS的技术和资源，投资少，见效快，便于推广现场总线的应用。
(2)FCS和DCS网络的集成
在DCS控制站的I/O总线上集成现场总线是一种最基本的初级集成技术，还可以在DCS的更高一层集成，即在DCS网络
(DCSnet)上集成现场总线，如图2所示。现场总线服务器(FieldbuSServer，FS)挂接在DCS网络上，FS是一台完整的计算机，
并安装了现场总线接口卡和DCS网络接口卡。
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