DCS系统的应用与发展ppt课件.ppt

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1、DCS系统的应用与发展,介绍内容,前言 过程控制的发展概况 过程控制的主要内容 DCS系统的发展历程 DCS结构与组成DCS系统的特点 DCS系统在中国的应用 DCS系统品牌 DCS VS PLCFCS VS DCS,前言,DCS系统的含义是集散型控制系统，也称为分布式计算机控制系统(Distributed Control Systems)，它紧密依赖于自动控制技术、计算机技术、通信技术和CRT显示技术(4C)。“分散”指：1、工艺上各种设备地理位置的分散。2、功能分散。“集”：集中监视、集中管理。,DCS系统=分散式控制系统=集散控制系统=分布控制系统DCS的基本思想是：分散控制集中操作分级

2、管理配置灵活组态方便。,当前DCS结构特点,典型的DCS网络系统可分为控制级、监控级、管理级三个分级。第一层控制级，主要以分散处理单元DPU(Distributed Processing Unit)和I/O模块通过现场总线构成对现场设备的基本控制；第二层是监控级，即以监控计算机通过工控网络与DPU或I/O模块相连，实现对流程设备的上位机监控；第三层为管理级，即以文件服务器、管理计算机及其工业局域网与监控计算机相连，随时读取现场信息实现上层的生产管理。,过程控制的发展概况,过程控制系统-指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系

3、统。20世纪40年代(手工阶段)：手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到的反映生产过程的关键参数，人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程，劳动生产率很低。,过程控制的发展概况,20世纪40年代末50年代(仪表化与局部自动化阶段)：过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统过程检测：采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表) ；部分生产过程实现了仪表化和局部自动化。控制理论：以反馈为中心的经典控制理论,过程控制的发展概况,20世纪60年代(综合自动化阶段) ：过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。过程检测：采用单元组合仪表(气动

4、、电动)和组装仪表60年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域，实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)。控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控制理论为基本特征的现代控制理论,传统的单输入单输出系统发展到多输入多输出系统领域,过程控制的发展概况,20世纪7080年代(全盘自动化阶段) ：过程控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制过程检测：新型仪表、智能化仪表、以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。单回路调节器KMM。集散控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)、工

5、业PC机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流，实现了控制分散、危险分散，操作监测和管理集中。控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、模式识别技术,过程控制的发展概况,20世纪90年代至今：信息技术飞速发展过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。自动化仪表：总线控制系统的出现，引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革。现场仪表的数字化和智能化，形成了真正意义上的全数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪人工智能、神经网络控制,过程控制的主要内容,1.自动检测系统利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录，如：加热炉温度

6、、压力检测2.自动信号和联锁保护系统自动信号系统：当工艺参数超出要求范围，自动发出声光信号联锁保护系统：达到危险状态，打开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车如：反应器温度、压力进入危险限时，加大冷却剂量或关闭进料阀,过程控制的主要内容,3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统：根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作如：合成氨造气车间煤气发生炉，按吹风、上吹、下吹、吹净等，步骤周期性地接通空气和水蒸汽自动开停车系统：按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车,DCS系统的出现背景,仪表控制的缺点监控和操作的要求越来越高功耗高、体积大、故障率高难实现先进控制，无法实现过程

7、优化仪表控制的优点局部故障不影响全局,DCS系统的出现背景,70年代初，有人用如DEC公司的PDP11/24这样的小型机代替原来的集中安装的模拟仪表控制。安装在中央控制室的PDP11/24，用电缆把现场仪表的信号传到中央控制室。小型机既作为控制器、同时把连接小型机的CRT又作为显示设备（即人机界面）。一台小型机需接收几上千台变送器或别的传感器来的信号，完成几百个回路的运算。很显然其危险有点集中。一旦小型机坏了，控制和显示都没有了。当时数字控制没有达到预期的目的。当时有一个比喻，称为把所有的鸡蛋放在一个篮子内。篮子坏了，所有鸡蛋也都坏了。,DCS系统的发展历程,从1975年第一套DCS诞生到现在

8、，DCS经历了3个大的发展阶段，或者说经历了三代产品。1. 第一代DCS (初创期)第一代DCS是指从其诞生的19751980年间所出现的第一批系统，控制界称这个时期为初创期或开创期。这个时期的代表是率先推出DCS的Honeywell公司的TDC2000系统，同期的还有Yokogawa(即横河)公司的Yawpark系统、Foxboro公司的Spectrum系统、Bailey公司的Network 90系统、Kent公司的P4000系统、Siemens公司的Teleperm M系统及东芝公司的TOSDIC系统等。注重功能的实现；使用专用软、硬件，价格昂贵；没有统一标准，开放性差。,2. 第二代DC

9、S(成熟期)第二代DCS是在19801985年推出的各种系统，其中包括Honeywell公司的TDGC-3000、Fisher公司的PROVOX、Taylor公司的MOD300及Westinghouse公司的WDPF等系统。引入局域网作为系统骨干摆脱仪表，靠近计算机增加顺序控制、逻辑控制可以实现优化控制和管理功能显示技术得到提高，出现光标操作,3. 第三代DCS(扩展期)第三代DCS以1987年Foxboro公司推出的I/A Series为代表，该系统采用了ISO标准MAP(制造自动化规约)网络。这一时期的系统除I/A Series外，还有Honeywell公司的TDC-3000/UCN、Yo

10、kogawa公司的Centum-XL和/1XL、Bailey公司的INFI-90、Westinghouse公司的WDPF、LeedsNorthrup公司的MAXl000及日立公司的HIACS系列等。增加上层网络，纳入生产管理开始采用标准网络：开放组态开始标准化应用更加广泛，成为大众产品开始引入现场总线,DCS结构与组成,DCS控制站,1DCS控制站 DCS系统中，控制站继承了DDC技术，它是一个完整的计算机，实际运行中可以在不与操作站及网络相连的情况下，完成过程控制策略，保证生产装置正常运行。控制站作为一个完整的计算机，它的主要I/O设备为现场的输入、输出处理设备，以及过程输入/输出（P I/

11、O）量，包括信号变换与信号调理，A/D、D/A转换等。它在第二代和第三代产品中已陆续采用了嵌入式技术，并采用单片机等完成量程调整、远程I/O数据传输、小型化及减少P I/O卡硬件规格等功能，直至连接智能化的现场变送器或接受采用现场总线提供的数字信号。,控制站是整个DCS的基础,控制站是整个DCS的基础，它的可靠性和安全性最为重要，死机和控制失灵的现象是绝对不允许的，而且冗余、掉电保护、抗干扰、防爆系统构成等方面都应有很高的可靠性，才能满足用户要求。多年的实践经验证明，绝大多数厂家的DCS控制站都能够胜任用户要求。,分散处理单元(DPU),分散处理单元(DPU)是一种集智能化、高可靠、低功耗以及

12、硬件软件易升级等众多先进技术于一体的高性能控制单元，是过程控制系统的核心。总线CPU通过SBUS总线完成IO信息和状态信息的交换，运算CPU完成相应的控制运算以及通过以太网与工作站进行数据信息交换。双CPU协调工作，确保DPU可靠高效的工作。,I/O设备（模块）,I/O设备提供数字量I/O，模拟量I/O和智能变送器信号的转换。允许相应的信号与分散处理单元DPU通讯。宽量程的I/O转换模件可以执行各种类型的信号转换使分散处理单元与现场传感器和执行机构接口。,DCS控制站的系统软件,关于DCS控制站的系统软件，原则上也有实时操作系统、编程语言及编译系统、数据库系统、自诊断系统等，只是完善程度不同而

13、己。第一代DCS控制站的功能更近似于多回路调节器，而且每个控制站都可以配置人机界面和备用操作器；第二代DCS控制站的实时操作系统及程序编译系统比较完整，编程语言有面向过程语言和高级语言，控制策略的组态由操作站或工作站在与控制站联机的情况下，完成编译和下载；第三代DCS控制站的系统软件齐全，操作站或工程师站可以完成离线组态及在线修改控制策略。,DCS操作站,实际的DCS操作站是典型的计算机，它与控制站不同，有着丰富的外围设备和人机界面。70年代中期，CRT显示器技术已成熟，以外部存储器为特征，第二代DCS操作站还具有如下特点：操作站和工程师站（或称工作站）分开，也有公司将操作站的历史数据存储用硬

14、盘（历史模件）和高级语言应用站（应用模件）分别独立挂在通信网络上；操作系统除采用DOS系统以外，有的产品采用Unix等操作系统；实时数据库储存性能逐渐完善；在人机界面方面，逐渐过渡为以GUI图形用户界面为平台并采用鼠标、组态时制作流程图和控制回路图等方法，采用菜单、窗口、CAD等技术，使人机界面友好。,DCS操作站,DCS操作站具有操作员功能、工程师功能、通信功能和高级语言功能等，其中工程师功能中包括系统组态、系统维护、系统通用（Utility）功能。主要的类型有工程师站、操作员站、历史站、数据接口站等。,数据通信及网络,在DCS系统诞生时，主要解决一个生产装置中几个控制站和一个或几个操作站之

15、间的数据通信问题；第二代DCS则解决多个装置的DCS互联问题；第三代DCS则解决一个工厂的多个车间互联及与全厂计算机管理网络互联的问题，这是总的设计思想。在DCS中采用数字通信技术，还有在控制站内采用站内通信总线及远程I/O总线，以及在第三代DCS的控制站内增加了连接PLC、分析仪和现场智能仪表的接口卡，使DCS与现场仪表之间的接线减少，并对现场仪表进行设备管理，这为DCS向下兼容并与现场总线通信技术融合打下基础。,电源系统,电源系统为DCS系统提供冗余的直流电源，电源可以分为两种：系统电源为系统卡件提供工作电源，系统电源一般为24VDC；访问电源为现场检测回路供电，变送器回路为24VDC，开

16、关量回路电压等级较多，一般使用24VDC、48VDC较多为保证DCS系统的高可靠性和高可用性，电源系统都为冗余配置：1+1冗余：使用两个开关电源，加一个两极管模块并联；N+1冗余：使用多个开关电源并联；,接地系统,接地系统是DCS的一个重要组成部分，接地系统的不完善将直接导致DCS系统不能正常、稳定工作，甚至导致安全事故。DCS系统机柜内一般分为三个地：系统地直流电源接地，为系统提供等电位安全地机柜、机箱接地，提供安全泄放回路屏蔽地现场电缆屏蔽层接地，提供干扰泄放回路,DCS系统的特点,(1)高可靠性：由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的

17、故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。(2)开放性：DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。,DCS系统的特点,(3)灵活性：通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报

18、警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 (4)易于维护：功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。,DCS系统的特点,(5)协调性：各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。 (6)控制功能齐全：控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。,当前DCS存在的缺点,系统接线工作特别繁重，因为每个现场设备都需要用线缆连至控制室，因而为以后的

19、查线、维护带来许多不便；由于采用的是标准模拟420mA信号，不是数字信号进行数据传输，因此在信号可靠性、抗干扰等方面值得怀疑；各种不同的DCS在互连时存在问题，也就是说我们在同一工程中选用不同DCS联接时，在互相通讯上往往有一些麻烦，这就给系统集成带来困难。,DCS系统在中国的应用,我国在八十年代初期开始引进集散控制设备，从此开始了集散型控制系统在我国工业控制领域的应用。石化企业的第一套DCS是1982年上海高桥石化公司炼油厂引进的美国Foxboro公司的Spectrum系统，用于常减压装置生产控制。冶金系统的第一套集散控制系统是首钢公司购进的美国Bailey公司的Network-90系统，用

20、于其烧结厂自动控制系统。电力系统的第一套集散控制系统（DCS）是1985年辽宁朝阳电厂采用的瑞士BBC公司的ProcontrolP系统，用于改造200MW机组的顺序控制系统和燃烧器管理系统。,DCS系统在中国的应用,1979年，天津市工业自动化仪表研究所开始研制国产DCS 系统，1983年，第一套国产小规模 DCS 系统诞生。与此同时，西安仪表厂引进日本横河公司YEWPACK MARK DCS 系统，川仪总厂引进美国Honeywell TDC-3000BASIC DCS系统，上海福克斯波罗公司在中国销售 SPECTRUM DCS系统。八十年代末期至九十年代初期，国家组织了精干的科研力量联合攻关

21、，相继研制出我国自己的集散型控制系统。这一时期涌现出的代表产品有DJK7500（重庆自动化所），HS-DCS-1000（电子部六所）、STAR2000（阿继电器股份有限公司）、DCS-100（清华大学自动化系）、DJK2000（上海自动化所）、友力2000（石化总公司、航天部二院）等,DCS系统品牌,全球知名的DCS及过程控制系统的厂商有：Honeywell(TDC-3000)、ABB(AC800，Symphony)、Emerson(DeltaV)、Foxboro(I/ASeries)、Yokogawa(CentumXL)、Siemens(PCS7)、Westinghouse(WDPF)、美国

22、Metso Automation(美卓)公司(MAXDNA)等等。国内知名的DCS厂家有：北京和利时(MACS)、浙大中控(JX-300)、国电智深（EDPF)、上海新华(XDPS)、南京科远(NT6000)、自仪股份(SupMax)等。自1975年Honeywell公司开发出第一套DCS（TDC2000）以来，全球有60多家厂商生产了超过1500种不同性能的DCS产品，目前在各类流程工业装置上有超过100000套DCS系统在运行。,DCS vs PLC,PLC也就是Programmable logic Controller，直译可编程逻辑控制器。DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此，D

23、CS从先天性来说较为侧重仪表的控制，PLC从传统的继电器回路发展而来，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力，因此，PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。 对于PLC系统来说，一般没有或很少有扩展的需求，因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲，PLC也很少有兼容性的要求，比如两个或以上的系统要求资源共享，对PLC来讲也是很困难的事。,DCS vs PLC,DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系，但大部分的DCS系统，比如横河YOKOGAWA、霍尼维尔、ABB等等，虽说系统内部（过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络，采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供

24、了很方便的可扩展能力。在这种网络中，控制器、计算机均作为一个节点存在，只要网络到达的地方，就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外，基于windows系统的OPC、DDE等开放协议，各系统也可很方便的通讯，以实现资源共享。,DCS vs PLC,PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。（现在一些新型PLC有所改进，不过对任务周期的数量还是有限制）而DCS可以设定任务周期。比如，快速任务、普通任务等。同样是传感器的采样，压力传感器的变化时间很短，DCS可以用200ms的任务周期采样，而温度传感器的滞后时间很大，DCS可以用500ms的任务周期

25、采样；对于设备控制，DEH系统控制周期要求在50ms以内，DCS可以采用10ms的控制周期，而普通DO控制，控制要求在秒级，DCS可以采用500ms的控制周期。这样，DCS可以合理的调度控制器的资源。,DCS vs PLC,DCS整体考虑方案，操作员站都具备工程师站功能，站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制，协调控制；而单用PLC互相连接构成的系统，其站与站(PLC与PLC)之间的联系则是一种松散连接方式，做不出协调控制的功能。 DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后

26、，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。,DCS vs PLC,DCS网络是整个系统的中枢神经，通常采用国际标准协议TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好；而PLC因为基本上都为单个小系统工作，在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。 为保证DCS控制的设备的安全可靠，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。PLC所搭接的系统则需要配置双PLC实现冗余。,DCS vs PLC,DCS系统所有I/O模块都带有CPU，

27、可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换，故障带电插拔，随机更换。而PLC模块只是简单电气转换单元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫痪。DCS一般都提供统一的数据库，换句话说，在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中，就可在任何情况下引用，比如在组态软件中，在监控软件中，在趋势图中，在报表中而PLC系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS？因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库，而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。,DCS vs PLC,PLC的程序一般不能按事先设定的循环

28、周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。（现在一些新型PLC有所改进，不过对任务周期的数量还是有限制）而DCS可以设定不同长度的任务周期。DCS惯常使用两层网络结构，一层为过程级网络，大部分DCS使用自己的总线协议，这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。在操作级网络（第二层网络）上一般采用标准的以太网协议。常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起，要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC不会或很少使用以太网。,DCS vs PLC,但是，PLC与DCS发展到今天，事实上都在向彼此靠拢，严格的说，现在的PLC与DCS

29、已经不能一刀切开，很多时候两者之间的概念已经模糊了。PLC已经具备了模拟量的控制功能，而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力。小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展，比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界线逐步淡化，直至完全融和。DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的核心除了控制系统更加分散化以外，特别重要的是仪表。FCS在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集和提供人机界面以及逻辑控制，整个模拟量的控制分散到现场仪表，仪表与控制系统之间无需传统电缆连接，使用现场总线连接整个仪表系统。,现场总线系统FCS,现场总线系统是指一种新的控制系

30、统，它是在现场总线技术发展的驱动之下形成的新型网络集成式全分布控制系统，目前，国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有：FF，Profibus，LON works，CAN，HART，CC-LINK等。 现场总线技术的一个显著特点是其开放性，允许并鼓励不同厂家按照现场总线技术标准，自主开发具有特点及专有技术的产品。因此，现场总线技术引入自动化控制系统，促使传统控制系统结构演化，逐步形成基于现场总线的控制系统FCS。,FCS vs DCS,在传统控制系统中，控制器（或称DPU、或处理器）与I/O模块及其它功能模块、机架为同一系列产品，有一致的物理结构设计。基于现场总线的控制系统中，

31、控制器与现场设备（I/O模块、功能模块及传感器、变送器、驱动器等）连接是通过标准的现场总线，因此没有必要使用与控制器捆绑的I/O模块产品（这与插在PLC机架上的I/O模块的配置方法不同），可使用任何一家的具有现场总线接口的现场设备与控制器集成。,FCS vs DCS,DCS通常是一对一单独传送信号，其所采用的模拟信号精度低，易受干扰，位于操作室的操作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障，处于“失控”状态，几乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS则采取一对多双向传输信号，采用的数字信号精度高、可靠性强，设备也始终处于操作员的远程监控和可控状态，用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联，智能仪

32、表具有通信、控制和运算等丰富的功能，而且控制功能分散到各个智能仪表中去。,FCS vs DCS,在FCS系统中，插在控制器机架上的I/O模块将被连接到现场总线上的分散式I/O模块所取代。分散式I/O不再是控制器厂家的捆绑产品，而是第3方厂家的产品；廉价的、专用的、具有特殊品质的I/O模块（如高防护等级、本征安全、可接受高压或大电流信号等）将具有广阔市场。现场设备如传感器、变送器、开关设备、驱动器、执行机构等；传统DCS控制系统的I/O设备与DCS I/O模块连接，DCS通过模拟量(4-20mA)或开关量（如24VDC）控制监测现场设备。在FCS系统中，现场设备具有现场总线接口，控制器通过标准的

33、现场总线与现场设备连接。,FCS vs DCS,在传统DCS系统中，系统软件（包括DCS系统软件和编程软件）与DCS硬件联系紧密，技术上对外是封闭的。在FCS系统中，控制器采用通用工业PC平台，系统软件不再与控制器、I/O、现场设备等硬件捆绑，可运行在通用标准的工业PC+WINDOWS/NT平台上。,减少连线和安装,传统的 4-20 mA 连线每台设备需要一个安全栅和一对连线,现场总线连线多台设备共用一个安全栅和一根总线,控制器,控制系统网络,现场总线,4-20 mA,输入/输出子系统,I.S.,I.S.,I.S.,I.S.,控制器,控制系统网络,现场总线带来的好处,可靠性、易维护,FCS采用

34、总线连接方式替代传统的DCS一对一的I/O连线，对于大规模的I/O系统来说，减少了DCS由接线点造成的不可靠因素。同时，数字化的现场设备替代模拟仪表，FCS具有现场设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、参数修改等工作，因而增强系统的可维护性。,提高控制功能的分散性,传统型,现场总线型有些控制和 I/O 功能可以转移到现场仪表。,控制器,控制系统网络,现场总线,4-20 mA,输入/输出,子系统,控制器,控制系统网络,现场总线带来的好处,分散控制,在DCS中，生产现场的多台模拟仪表集中接于输入输出单元，而与控制有关的输入、输出、控制、运算等功能块都集中于DCS的控制站

35、内。DCS只是一个“半分散”系统。FCS废弃了DCS的输入输出单元，由现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，功能块分散地分配给现场总线上的数字仪表，实现彻底的分散控制。,增加信息的交互量,传统 4-20 mA单变量单向,现场总线多变量双向,控制器,控制系统网络,现场总线,输入/输出,子系统,控制器,控制系统网络,现场总线带来的好处,通信方式,DCS采用层次化的体系结构，通信网络分布于各层并采用数字通信方式，唯有生产现场层的常规模拟仪表仍然是一对一模拟信号(如420 mA DC)传输方式，DCS是一个“半数字信号”系统。FCS采用全数字化、双向传输的通信方式。从最底层的传感器、变送器

36、和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直到最高层均为通信网络互联。多条分支通信线延伸到生产现场，用来连接现场数字仪表，采用一对N连接。,扩大了操作视野,传统 4-20 mA只能看到 I/O 子系统,现场总线视野可以扩展到现场仪表,控制器,控制系统网络,现场总线,远程输入/输出,子系统,控制器,控制系统网络,现场总线带来的好处,互操作性,DCS系统的现场级设备都是各制造商自行研制开发的，不同厂商的产品由于通信协议的专有与不兼容，彼此难以互联、互操作。而FCS的现场设备只要采用同一总线标准，不同厂商的产品既可互联也可互换，并可以统一组态，从而彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性。具有很好的可集成

37、性。,FCS系统的特点,从结构上讲打破了传统的系统结构，将控制单元置入现场设备，加上现场设备的通讯功能，现场变速器可直接与阀门等执行机构通讯，因而控制系统能够不依赖于控制室的计算机而直接现场完成控制，实现了彻底的分散控制；从采用技术讲，FCS是一个开放系统，存在相关标准的一致性、公开性，所以只要遵守相同的标准就可以实现各种不同设备的互联，对用户而言就可以按照自己的需要，组织不同厂商的产品，构建适合自己的最经济有效的系统；从可靠性上讲，它由于采用了全数字信号通讯，加之现场设备的智能化与功能自治性，所以具有更高的可靠性，而且在布线和维护上带来许多便利。,FCS系统的特点,开发具有现场总线接口的设备

38、成本过高，对企业来说将传统的仪表换为总线仪表花费过高；虽然现场总线已经形成标准，但标准太多（IEC规定的就有8种标准总线），而且各种标准之间互相排斥，做到完全统一尚须时日；对一些复杂的工艺过程DCS现场控制站的组态控制有优越性，能够组态先进复杂的控制策略，但FCS无法与之相比。,现场总线系统FCS,自仪股份坚持引进技术、集成创新与自主创新相结合的研发路线，在HART、FF、PROFIBUS等国际主流现场总线和我国具有自主知识产权的EPA工业以太网技术研究方面，取得了较大成果，先后建成了HART、FF、PROFIBUS和EPA等协议现场总线开发平台和测试平台，开发出一系列基于现场总线的智能仪表，通过了HART基金会、FF基金会和PROFIBUS国际组织等相关现场总线国际组织的认证测试，并在市场上取得了不错的应用业绩，推动了自仪股份智能仪表技术更新换代的步伐。,70,2022年11月,谢谢,