论DCS集散控制系统产品开.doc

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1、个人收集整理，勿做商业用途浅谈集散控制系统产品开发（三）      2006-4-814:12:00 五、向系统的过渡及其发展方向前面我们介绍了，今后系统的发展必将是以在的基础上发展起来的替代现在的，因为顺应了自动控制系统的发展潮流。为了今后的开发工作不迷失方向，我们有必要了解的主要构成、现状和未来的发展方向，应该说，今天我们讨论的应该是今后的：1．七十年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差、受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。七十年代末，随着大规模集成电路的出现，微处理器技术得到很大

2、发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统，控制效果得到提高；但是尽管如此，还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟和发展，控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统（如集散控制系统）无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃，这次变革的基础就是现场总线技术的产生。2．现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备控制网络（）。80年代以来，各种现场总线技术开始出现，人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越

3、来越高，从而使现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会()于1984年开始制订现场总线标准，在欧洲有德国的和法国的等，各种现场总线标准陆续形成。其中主要的有：基金会现场总线（）、控制局域网络（）、局部操作网络（）、过程现场总线（）和协议()等。但是，总线标准的制定工作并非一帆风顺，由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，致使现场总线的国际化标准工作进展缓慢。但是不论如何，制定单一的开放国际现场总线标准是发展的必然。3．当前流行的几类现场总线（1）基金会现场总线   基金会现场总线是在过程自动化领域得到广泛支

4、持和具有良好发展前景的一种技术。其前身是以美国公司为首，联合、横河、、西门子等80家公司制定的协议和以公司为首，联合欧洲等地150家公司制定的协议。这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。   基金会现场总线分为H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为31.25，通信距离可达1.9km，可支持总线供电和本质安全防暴环境。H2的传输速率可为1和2.5两种，通信距离为750m和500m7/7个人收集整理，勿做商业用途。物理传输介质可为双绞线、光缆和无线，其传输信号采用曼切斯特编码。基金会现场总

5、线以开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言规定了通用的功能块集。总线包括通信协议、模型中的2～7层通信协议的通栈、用于描述设备特性及操作接口的设备描述语言、设备描述字典，用于实现测量、控制、工程量转换的应用功能块，实现系统组态管理功能的系统软件技术以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。（2）总线   总线最早是由德国公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。其总线规范已被国际标准组

6、织制定为国际标准，并且广泛应用于离散控制领域。它也是基于模型，但进行了优化，采用了其中的物理层、数据链路层、应用层，提高了实时性。其节点有优先级设定，支持点对点、一点对多点、广播模式通信。各节点可随时发送消息。传输介质为双绞线，通信速率与总线长度有关。总线采用短消息报文，每一帧有效字节数为8个；当节点出错时，可自动关闭，抗干扰能力强，可靠性高。（3）总线   技术是美国公司开发，并与和东芝公司共同倡导的现场总线技术。它采用了参考模型全部的七层协议结构。技术的核心是具备通信和控制功能的芯片。芯片实现完整的的通信协议。其上集成有三个8位。一个完成模

7、型第一和第二层的功能，称为介质访问处理器。一个是应用处理器，运行操作系统与用户代码。还有一个为网络处理器，作为前两者的中介，它进行网络变量寻址、更新、路径选择、网络通信管理等。由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。支持多种物理介质并支持多种拓扑结构，组网方式灵活，其78本安物理通道使得它可以应用于危险区域。应用范围主要包括楼宇自动化、工业控制等，在组建分布式监控网络方面有较优越的性能。（4）总线是符合德国国家标准19245和欧洲标准50179的现场总线，包括、、三部分。它也只采用了模型的物理层、数据链路层、应用层。支持主从方式、纯主方式、多

8、主多从通信方式。主站对总线具有控制权，主站间通过传递令牌来传递对总线的控制权。取得控制权的主站，可向从站发送、获取信息。用于分散外设间的高速数据传输，