基于文档管理软件现场总线的控制系统　

　　DCS不是开放系统，控制层具有封闭性和专用性，互操作性差，难以实现数据共享o DCS一般由操作员站、控制站等组成，系统结构复杂、铺设信号传输电缆量大，布线复杂，成本高，也不便维护。现场信号容易产生衰减，也容易被干扰。
　　现场总线(Fieldbus)形成于20世纪80年代末90年代初，不同于一般的商用信息网络，文档管理软件现场总线是工业控制网络，是用于自动化领域的现场智能设备互连通信网络。现线总线用数字信号取代模拟信号，把控制功能彻底下放到现场，使设备具有数字计算和数字通信的能力，是工业控制网络向现场级发展的产物， 文档管理软件现场总线将现场设备，如传感器、执行器以及控制器等进行互连，在测控设备之间实现双向串行多节点数字通信，是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线控制系统（Fieldbus Control System,FCS）是以现场总线为基础，是开放式、数字化、多点通信的网络化控制系统。采用现场总线这一开放的、可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连，同时控制功能彻底下放到现场，克服了DCS的缺点，降低了安装成本和维护费用。文档管理软件现场总线技术使现场级设备的信息作为整个企业信息网的基础，提高了控制系统的信息处理能力和运行可靠性，由现场总线构成的现场总线控制系统已得到越来越广泛的应用。
　　(1) 文档管理软件现场总线控制系统结构。以基金会文档管理软件现场总线(FF)为例， FCS包含现场总线H1与HSE，以实现不同要求下的数据信息网络通信。FF现场总线系统分低速和高速H2两种通信速率，H2标准的数据传输速率虽然较H1标准有较大的提高，但不支持使用信号电缆线进行供电。为了适应以太网技术的发展，现场总线基金会放弃了原来规划的H2高速总线标准，于2000年公布了基于Ethernet高速总线技术规范HSE。
　　用于过程自动化的FCS基本设备包括传感器、执行器、控制器、网桥以及其他辅助设备与监控设备，所有设备共享一条现场总线H10传统的控制系统控制器结构复杂，需要对现场模一数信号转换、进行变换和补偿、运算任务繁重。而在文档管理软件现场总线控制系统中，该功能都被集成进了现场总线设备中，现场总线控制器主要完成通信协议转换的功能。
　　现场总线设备的使用导致了信息处理的现场化，大大简化了整个控制系统的结构，提高了系统控制精度和反应速度，控制系统的组成和重构更加灵活方便。
　　现场总线控制系统中硬件包括总线电缆，又称为通信线、通信介质。连接在通信线上的设备称为总线设备，也称为总线装置、节点、站点。总线设备主要包括输入设备如传感器与变送器，输出设备如执行器，控制器与监控计算机，网络互连设备如交换机与路由器，以及其他文档管理软件现场总线设备。
　　软件包括：①系统平台软件，为系统构建、运行以及为系统应用软件编程而提供环境、条件或工具的基础软件。包括组态工具软件、组态通信软件、监控组态软件和设备编程软件；②系统应用软件，为实现系统以及设备的各种功能而编写的软件，包括系统用户程序软件、设备接口通信软件和设备功能软件；．③组态工具软件，为用计算机进行设备配置、网络组态提供平台并按文档管理软件现场总线协议／规范( Protocol/Specification)与组态通信软件交换信息的工具软件，如RSNetWorx forDeviceNet.ControINet.EtherNetIP；④组态通信软件，为计算机与总线设备进RSLinx读取总线设备参数或将总线设备配置、网络组态信息传送至总线设备而使用的软件，如RsLiIlx；⑤监控组态软件，运行于监控计算机即上位机上的软件，具有实时显示现场设备运行状态参数、故障报警信息，并进行数据记录、趋势图分析及报表打印等功能；⑥设备编程软件，为系统应用软件提供编程环境的平台软件；⑦系统用户程序软件，根据系统的工艺流程或功能及其他要求而编写的系统级的用户应用程序；⑧设备接口通信软件。根据现场总线协议／规范而编写的用于总线设备之间通过总线电缆进行通信的软件；⑨设备功能软件，使总线设备实现自身功能的软件，不包括文档管理软件现场总线通信部分。
　　(2)现场总线控制系统的特点。
　　1)全数字化oFCS的信号传输实现了全数字化，文档管理软件现场总线作为一种数字式通信网络一直延伸到生产现场中的现场设备，使采用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单向并行传输变为多点一线的双向串行数字式传输，系统测量与控制精度提高，数字化的数据传输使系统具有很高的传输速度和很强的抗干扰能力。
　　2)系统开放性。FCS通信网络为开放式互连网络，既可与同层网络互连，也可与不同层网络互连，可方便地共享网络数据库。通信协议一致公开，不同厂家的设备之间可实现信息交换，用户可按自己的需要和考虑，将不同供应商的产品组成相应的系统，构建自动化领域的开放互连系统。
　　3)互操作性与互换性。互操作性是指实现互连设备间、文档管理软件系统间的信息传送与沟通；互连设备间、系统间的信息传送与沟通，更新换代容易，不同厂商的现场设备既可互连也可互换替换，实现即插即用，可以统一组态，改变了传统DCS控制层的封闭性和专用性。
　　4)现场设备智能化、功能自治。现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，它将传感测量、补偿计算、 [程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
　　5)高度分散性oFCS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，文档管理软件现场设备本身可完成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构，简化了系统结构，设备与连线减少，提高了系统的可靠性。
　　6)高度环境适应性。现场总线是专为在现场环境工作而设计的，协议简单、容错能力强、安全性好、成本低。现场总线除了传输信息之外，还可以完成为现场设备供电的功能。总线供电不仅简化了系统的安装布线，而且还可以通过配套的安全栅实现本质安全系统，从而使现场总线控制系统在易燃易爆环境中得以应用。
　　7)低成本。相比DC S，FCS设计变得简单易行，安装和校对的工作量大大减少、调试工作灵活方便，高可靠性大大减小了系统的故障率，延长了系统正常运行时间，减少维护停工时间。
　　8)信息系统化。企业信息系统由现场控制层、过程监控层和企业经营管理层构成。文档管理软件现场总线构成了企业信息系统的现场控制层，构成了企业信息系统的基本框架。现场总线为总线设备及系统的各种运行状态和故障信息、各种控制信息进入公用数据网络创造了条件，使管理者能得到更多的决策依据，为管理者做出各种正确决策提供了有力的支持，使企业获得整体综合效益。