dcs和现场总线复习资料1

?

(7) 整理各种有关的技术文档。 (8) 现场操作工上岗培训。

8、《系统硬件配置说明书》设计。该项设计包括下面三项内容的设计。

? ① 系统配置图在此部分详细地画出DCS 的结构框图和系统状态图，详细描述系统

的基本结构，说明系统主要设备的布置方式和连接方式。

? ② 各站详细配置表。包括工程师站、操作员站、网关及服务器等站配置表。

? ③ 工期要求。工期要求明确标明项目的工期计划，特别是硬件成套完成日期。有了

各站的《硬件配置表》和《硬件配置图》，DCS 厂家装配部门就可以根据硬件配置表进行硬件成套工作。

9、安装前的检查工作

? 在DCS 安装就位之前，先要做下列检查：

? (1) DCS 室位置是否合适，空间是否充足，地面是否结实，能否承担机器设备的质

量，安装固定装置与DCS 设备是否配套，走线槽是否合理。 ? (2) 电源供电系统是否符合要求。 ? (3) 接地措施是否符合要求。 ? (4) 控制室环境是否符合要求。

10、DCS系统应该完成如下主要的现场调试调试工作。

? (1) 检查操作员站、工程师站、I/O控制站的地址设置。

? (2) 将系统设备逐一上电，确认无误。不能不确认就一起将所有电源开关合上。 ? (3) 检查设备运行状况，有无异常。如有不正常，要检查和分析原因，并排除。 ? (4) 对计算机进行设置，直到在操作员站上看见每个设备都运行正常。

? (5) 静态调试，校对信号，检查算法，根据用户现场提出的要求修改算法、检查和

修改流程画面及操作画面。

? (6) 在静态调试的基础上，进行动态调试，发现不正确的情况进行及时修改并记录。 ? (7) 运行相对稳定后，对自动控制系统进行PID 参数整定，将各回路投入自动运行，

达到系统的自动控制要求。

? (8) 对系统进行收尾完善工作。

11、可靠性：机器、零件或系统在规定的工作条件下，在规定的时间内具有正常工作性能的能力。

13、 平均故障时间（MTBF）：可以边修理边使用的机器、零件或系统，相临故障时间

的正常时间的平均值。 14、 到发生故障的平均时间（MTTF）：不能修理的机器、零件或系统，至发生故障为

止的工作时间的平均值。 15、 故障率：通常指瞬时故障率，能工作到某个时间的机器、零件或系统，在连续单位

时间内发生故障的比率，又称失效率或风险率。

第五、六章 现场总线技术

1、现场总线控制系统（Fieldbus Control System, FCS）是由现场总线和现场设备组成的控制系统，这是继电式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制

系统、集散控制系统DCS后的新一代控制系统

2、FCS对 DCS的变革

? FCS的信号传输实现了全数字化，从最底层的传感器和执行器就采用现场总线网络，

逐层向上直至最高层均为通信网络互连。

? FCS的系统结构为全分散式，它废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，由现场设

备或现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站，实现彻底的分散控制。

? FCS的现场设备具有互操作性，彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性，使不

同厂商的现场设备既可互连也可互换，还可统一组态。

? FCS的通信网络为开放式互连网络，用户可非常方便地共享网络数据库，使同层网

络可以互连，也可以使不同网络互连。

? FCS的技术和标准实现了全开放，无专利许可要求，可供任何人使用。

3、国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络

基于现场总线的控制系统被称为现场总线控制系统(Fieldbus Control System －－ FCS)。

4、现场总线技术的特点:

? 系统的分散性 ? 系统的开放性 ? 产品的互操作性 ? 环境的适应性 ? 使用的经济性 ? 维护的简易性 ? 系统的可靠性

5、现场总线的体系结构： — 现场通信网络 — 现场设备互联 — 互操作性 — 分散功能块 — 通信线供电 — 开放式互联网络

6、现场总线的研究方向：

(1) 基于现场总线的智能化仪表的研制。

(2) 基于现场总线的网络设备的软、硬件研制。

(3) 组态技术的研究，包括网络拓扑结构、网络设备配置、不同网段互连等技术的研究。 (4) 网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输。 (5) 基于现场总线技术的全开放控制系统的集成技术。

7、现场总线结构模型统一为４层，即：物理层、数据链路层、应用层和用户层。

8、现场总线的现状：

? ? ? ? ? ? ? ? （1）多种总线共存

（2）每种总线各有其应用领域 （3）每种总线各有其国际组织 （4）每种总线均有其支持背景 （5）设备制造商参加多个总线组织 （6）多种总线均作为国家和地区标准 （7）协调共存

（8）工业以太网引入工业领域

9、几种流行的现场总线：

? 基金会现场总线（FF）

? 过程现场总线（Process Field Bus - Profibus） ? 局部操作网络（Local Operating work - LON） ? 控制器局域网（Controller Area Network - CAN） ? 设备网（DeviceNet） ? 控制网（ControlNet）

10、基金会现场总线（FF）

? 过程现场总线（Process Field Bus - Profibus） ? 局部操作网络（Local Operating work - LON） ? 控制器局域网（Controller Area Network - CAN） ? 设备网（DeviceNet） ? 控制网（ControlNet）

11、Profibus是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准prEN 50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参考模型。由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA组成了Profibus系列。

12、工业控制网络的基本层次：信息层、控制层、设备层

第七章 PLC、DCS、FCS控制系统的特点和差异分析

1、 PLC基本要点：

（1）从开关量控制发展到顺序控制、运算处理，是从下往上的。

（2）逻辑控制、定时控制、 计数控制、 步进(顺序)控制、连续PID控制、 数据控制――PLC具有数据处理能力、 通信和联网等多功能。 （3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。 （5）PLC网络既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。 （6）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。 2、 DCS基本要点：

（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer，

Control、CRT）技术于一身的监控技术，是第四代过程控制系统。既有计算机控制系统控制算式先进、精度高、响应速度快的优点，又有仪表控制系统安全可靠、维护方便的要求。

（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信是关键。

（3）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。 （4）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。是由几台计算机和一些智能仪表智能部件组成，并逐渐地以数字信号来取代模拟信号。

（5）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。 （6）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。 （7）用于大规模的连续过程控制，如石化、大型电厂机组的集中控制等。

3、 FCS基本要点：

（1）FCS是第五代过程控制系统，它是21世纪自动化控制系统的方向。是3C技术（Communication，Computer， Control）的融合。基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。

（2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。

（3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置，取代每台仪表的两根线。“现场控制”取代“分散控制”；数据的传输采用“总线”方式。

（4）从控制室到现场设备的双向数字通信总线，是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。 （5）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。

（6）把微机处理器转入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信能力，信号传输精度高，远程传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。 （7）可上局域网，再可与internet相通。既是通信网络，又是控制网络。

（8）3类FCS的典型应用：1) 连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是绝对重要的；2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车；3）多点控制如楼宇自动化。

4、FCS的关键要点有三点：

（1）FCS系统的核心是总线协议，即总线标准。 采用双绞线、光缆或无线电方式传输数字信号，减少大量导线，提高了可靠性和抗干扰能力。FCS从传感器、变送器到调节器一直是数字信号，这就使我们很容易地处理更复杂、更精确的信号，同时数字通信的差错功能可检出传输中的误码。

FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备（Field Device）中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统，它将取代现场一对一的4～20mA模拟信号线，给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。 （2）FCS系统的基础是数字智能现场装置

控制功能下放到现场仪表中，控制室内仪表装置主要完成数据处理、监督控制、优化控制、协调控制和管理自动化等功能。

数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑，是基础；道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。现场装置必须遵循统一的总线协议，即相关的通讯规约，具备数字通信功能，能实现双向数字通。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。