現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概念、組成、特點(diǎn)

　　一、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的概念（FCS）

　　現(xiàn)場(chǎng)總線控制是工業(yè) .aspx" title="設(shè)備" style="text-decoration:underline;color:blue">設(shè)備自動(dòng)化控制的一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)。它是依靠具有檢測(cè)、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(chǎng)實(shí)現(xiàn)徹底分散控制，并以這些現(xiàn)場(chǎng)分散的測(cè)量，控制設(shè)備單個(gè)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，將這些點(diǎn)以總線形式連接起來(lái)，形成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)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(lái)集散型的DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)的功能，全部分散在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處。為此，可以將原來(lái)封閉、專(zhuān)用的系統(tǒng)變成開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本，更好滿足了實(shí)事性要求，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。不同通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)一般通過(guò)工業(yè)PC機(jī)內(nèi)總線插槽的PC接口板與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段連接。

　　二、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的組成

　　現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)由測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)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(xiàn)場(chǎng)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(hù)軟件、仿真軟件、設(shè)備軟件和監(jiān)控軟件等。首先選擇開(kāi)發(fā)組態(tài)軟件、控制操作人機(jī)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(shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算。優(yōu)化控制及邏輯控制報(bào)警、監(jiān)視、顯示、報(bào)表等。

　　2、現(xiàn)場(chǎng)總線的測(cè)量系統(tǒng)：

　　其特點(diǎn)為多變量高性能的測(cè)量，使測(cè)量?jī)x表具有計(jì)算能力等更多功能，由于采用數(shù)字信號(hào)，具有高分辨率，準(zhǔn)確性高、抗干擾、抗畸變能力強(qiáng)，同時(shí)還具有儀表設(shè)備的狀態(tài)信息，可以對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。

　　3、設(shè)備管理系統(tǒng)：

　　可以提供設(shè)備自身及過(guò)程的診斷信息、管理信息、設(shè)備運(yùn)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(jī)算機(jī)內(nèi)，由它完成管理功能，可以構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的綜合管理系統(tǒng)信息庫(kù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可靠性分析以及預(yù)測(cè)性維護(hù)。將被動(dòng)的管理模式改變?yōu)榭深A(yù)測(cè)性的管理維護(hù)模式AMS軟件是以現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器為平臺(tái)的T型結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器上支撐模塊化，功能豐富的應(yīng)用軟件為用戶提供一個(gè)圖形化界面。

　　4、總線系統(tǒng)計(jì)算機(jī)服務(wù)模式：

　　以客戶機(jī)/服務(wù)器模式是目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)服務(wù)模式。服務(wù)器表示數(shù)據(jù)源（提供者），應(yīng)用客戶機(jī)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(jìn)一步進(jìn)行處理?？头繖C(jī)運(yùn)行在ＰＣ機(jī)或工作站上。服務(wù)器運(yùn)行在小型機(jī)或大型機(jī)上，它使用雙方的智能、資源、數(shù)據(jù)來(lái)完成任務(wù)。

　　5、數(shù)據(jù)庫(kù)：

　　它能有組織的、動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)大量有關(guān)數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享、交叉訪問(wèn)，具有高度獨(dú)立性。工業(yè)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)連續(xù)變化，數(shù)據(jù)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)可以互訪操作的分布關(guān)系及實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，市面上成熟的供選用的如關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的Orad，sybas，Informix，SQL Server；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、協(xié)議變換器、集線器，用戶計(jì)算機(jī)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(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫(kù)、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等。

　　三、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　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(jí)。

　　2、要有快速實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，對(duì)于工業(yè)設(shè)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(duì)比較簡(jiǎn)單但其實(shí)時(shí)響應(yīng)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)程中能在線實(shí)時(shí)采集過(guò)程的參數(shù)，實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行加工處理，并迅速反饋給系統(tǒng)完成過(guò)程控制，滿足過(guò)程控制對(duì)時(shí)間限制的要求。除了控制管理計(jì)算機(jī)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(jī)事件能力。實(shí)際操作系統(tǒng)應(yīng)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(xiàn)糾正隨機(jī)性錯(cuò)誤，至少保證不使錯(cuò)誤影響擴(kuò)大，應(yīng)具有抵制錯(cuò)誤操作和錯(cuò)誤輸入信息的能力。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)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(yīng)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(zhuǎn)換的復(fù)雜性，而影響實(shí)時(shí)響應(yīng)能力?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的通信協(xié)議一般為物理層、鏈路層、應(yīng)用層，再增加一個(gè)用戶作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，互連成底層總線網(wǎng)。如PRUFIBUS總層的四層結(jié)構(gòu)。