太原西门子模块代理商CPU供应商

太原西门子模块代理商CPU供应商

1 引言
在仓库领域中，物资的输送、存储、管理和控制的规模越来越大，靠人工实现已经远不能够需要。自动化仓库技术在物资存储行业中受到人们的重视，其控制转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时地汇总信息，仓库计算机及时地订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便地作出供货决策，管理人员随时掌握货源及需求。信息技术的应用已成为仓库技术的重要支柱。满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求，使总体效益和生产的应变能力大大过各部分立效益的总和，自动化技术逐渐成为仓库自动化技术的。
仓库是货储的重要组成部分，它是在不直接进行人工处理的情况下能自动地存储和取出物品的系统。在仓库进货过程中，使用工业输送车将物品存入仓库。在现代大型仓库中货储任务十分繁重，实现了全自动作业后，既可以节省开支，又减少了浪费，因此建立一个便捷、的自动配货系统是十分迫切和需要的。本例采用PLC实现自动化控制，解决了劳动强度大、经济效益差问题。

2 工艺过程动作要求
工业输送车在对8个仓库存储物品时，对输送车有以下的控制要求:
(1) 工作开始后，车此时停在某个仓库。当没有用车呼叫(既呼车)时，各仓库的指示灯亮，表示各仓库可以呼车;
(2) 如果某仓库遇有呼车时，按下本仓的呼车按钮，则其它各仓位的指示灯均灭，表示此后再呼车无效;
(3) 在停车位呼车则车不动;当呼车位号大于停车位号时，车自动向高位行驶;当车位号小于停车位号时，车自动向低位行驶，当车到达呼车位时自动停车;
(4) 车到达呼车位时要求停留30s供该仓库使用，不应立即被其他仓库呼走;
(5) 临时停电后再复电，车不会自行起动。

3 程序设计
3.1 I/O分配及PLC机型
每个仓库均设置一个滚轮式限位开关ST和一个呼车琴键按钮SB，ST可自动复位;系统设有用于起动和停机的按钮，这些均为PLC的输入元件。车要用一台电动机拖动，电动机正转时车驶向高位，反转时小驶向低位，电动机正转和反转各需要一个接触器，是PLC的输出执行元件。另外各仓库还要指示灯作为呼车显示。电动机和指示灯是PLC的控制对象。 各自动化仓库的限位开关和呼车按钮的布置如图1所示，图1中ST和SB编号也是各仓库编号。

图1 自动化仓库布置图

由于各仓库的呼车指示灯状态一致，为了尽量减少占用PLC的输入输出点个数，采用小电流的发光元件并联在一起，然后接在一个PLC输出点上。系统的控制部分选用西门子(SEIMENS)S7200的PLC，工业输送车控制系统的I/O分配表见附表:
附表 I/O分配表
输入信号 输出信号
1号仓ST1 I1.0 6号仓6 I1.5 1号仓SB1 I2.0 6号仓SB6 I2.5 呼车指示灯 Q0.0
2号仓ST2 I1.1 7号仓7 I1.6 2号仓SB2 I2.1 7号仓SB7 I2.6 正转接触器 Q0.1
3号仓ST3 I1.2 8号仓8 I1.7 3号仓SB3 I2.2 8号仓SB8 I2.7 反转接触器 Q0.2
4号仓ST4 I1.3 系统起钮 I0.0 4号仓SB4 I2.3
5号仓ST5 I1.4 系统停钮 I0.1 5号仓SB5 I2.4

3.2 梯形图程序设计
为了分析问题方便，先做出系统动作过程的流程图，之后依据工业输送车的工艺要求，设计出相应的控制程序梯形图，流程图和梯形图分别如图2、图3所示。

图2 工业运输车控制系统流程图

图3 工业输送车控制程序梯形图

在程序中，用到了传输指令和比较指令，即先把车所在的仓库号传输到一个内存单元中，再把呼车的仓库号传输到另一内存单元中，然后将这两个内存单元的内容进行比较。若呼车的位号大于停车的位号，则车向高位行驶;若呼车的位号小于停车的位号，则车向低位行驶。对车的这种控制，是程序设计的主线。
3.3 程序控制的其他要求
(1) 若有某仓库呼车则应立即封锁其他仓库的呼车信号;
(2) 车行驶到位后应在该仓库停留一段时间，即延迟一定时间再解除对呼车信号的封锁;
(3) 失压保护程序;
(4) 呼车显示程序。

4 结束语
由于自动化控制系统采用可编程控制器为，提高了控制的灵活性及通用性，以适应各种工艺要求的变化，使仓库技术进一步向智能自动化方向发展。

1 引言
基于现场总线的PLC控制系统以其结构紧凑、功能简单、性高和价格低廉等优点，获得了广泛应用。近年来，随着计算机信息网络技术的飞速发展，以PLC为的工业控制系统也向大规模、网络化发展。它已成为与DCS并驾齐驱的主流工业控制系统。
山铝水泥厂是山东铝业公司的下属分公司，有着50余年的历史。而今由于生产工艺相对落后，导致生产成本偏高。因此，公司于2003年建立了新型干法烧制水泥的生产线，原有的几条老线面临着改造。本文介绍的3#旋窑改造后应同时具备生产氧化铝熟料、水泥熟料的两条工艺流程。

2 系统要求
3#旋窑监控系统要将整条生产线的近70多处压力、温度、流量、料位等模拟量，再加上所有电机、变频器、执行机构、软启动器的开关量和模拟量等测控点在生产调度中全集中监控,并将监控结果传送到控制室的计算机中;同时要求控制室内安装工业大屏幕一块，负责读取显示3#旋窑的一些重要工艺参数。
要求所有电气设备实现中控/本地两地控制;要求各控制站间采取分布式I/O方式进行设计，减少系统的线缆敷设，减少系统故障的发生，易于检修和维护。

3 系统设计
3.1 方案论证
我们着重研究了目前工业控制比较流行的PLC控制系统、集散控制系统DCS、现场总线控制系统FCS三大控制系统。
由于属于老设备改造，一些原有的现场仪器仪表不具备现场总线接口，即使具备也难以达成统一的通讯协议标准，如全部新，投资太多，所以论证初期就放弃了现场总线控制系统FCS。
PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天，已经移植到计算机系统控制上了，传统的编程器早就被淘汰，大型PLC与DCS的界线已经逐步淡化。经过比较二者的优缺点，从实现的可能性、性价比、维护的方便程度(本厂有PLC维护人员)等多方面考察，后决定选择SIEMENS(西门子)的S7-300及S7-200系列产品组成PLC控制系统。
3.2 系统结构
3#旋窑监控系统包括:煤磨系统、篦冷机系统、回转窑系统、电收尘系统及电收尘降温系统(电收尘降温系统为工程后续添加部分)。
根据采取分布式I/O方式进行设计的思想，并充分考察了现场环境，后决定现场站采用两台SIEMENS的S7-300 CPU314-2DP作为主站，分别命名为窑前控制站和窑尾控制站。窑前控制站和窑尾控制站，分别配置SIEMENS标准以太网模块CP343-1, 利用工业以太网，采用标准TCP/IP协议与控制管理层操作员站及工程师站进行通讯，通讯速率可达100M。同时，采用PROFIBUS DP通讯标准与现场I/O站ET200M进行通讯，波特率可达12M。系统还配置了两台SIEMENS的S7-200 CPU226作为从站。其中一台CPU226通过以太网模块CP243-1连接到网络中，负责从管理计算机读取现场重要工艺参数并传送到工业大屏幕，以方便操作人员直观读取重要工艺参数(刷新速率小于1秒);另一台CPU226为工程后续添加部分, 作为电收尘降温系统从站，通过通讯模块EM277，采用PROFIBUS DP通讯标准与窑尾控制站通讯。
系统网络结构如图1所示:

图1 系统网络结构

3.3 标准化编程
大型的自动化控制系统很难一个人完成，因此需要很多人的分工与合作。标准化编程就是要使软件工程师编写的程序整齐划一，通用性和可读性强，除了作者本人,阅读者也能轻而易举地理解作者的编程思想和工艺要求。这样不但可以使编程人员不再纠缠编程的枝节问题，缩短编制程序的时间，集中精力解决加困难的工艺上的问题;而且有利于维护人员对程序的理解，为生产保驾提供了加宝贵的经验。
(1) 根据设计图纸编制各系统的点号表。
(2) 根据点号表编制STEP7符号表(SYMBOL);再根据点号表找出各控制设备的输入/输出点号，据此定义下列STEP7使用的中间线圈点号:模拟手/自动转换选择开关;启动按钮、停止按钮(对单线圈的泵或电磁阀);开启按钮、关闭按钮、停止按钮(对双线圈的电动阀);手动输出值、给定值、比例系数、积分时间(对PID调节阀)。
(3) 根据各控制设备的输入/输出点号和中间线圈点号编制各控制设备的手动程序;后根据设计说明书编制各控制设备之间的逻辑连锁程序，即自动程序。

3.5 系统调试
在实验室完成所有软硬件组态后，利用信号发生器等工具实现部分功能调试，经过多次修改，后去现场调试。调试中也遇到了一些问题，主要有CPU226如何读取上位机中WinCC的组态数据及现场调试时部分数据有干扰。通过西门子公司的技术支持解决了个问题;在现场通过加信号隔离放大器和做标准接地等方法解决了干扰问题。

4 系统评估
4.1 硬件评估
SIMATIC H1网是德国西门子公司开发的一种基于TCP/IP协议的标准以太网，它的优点是连接简单、便于扩展、速度快、兼容性好。3#旋窑监控系统采用光缆作为SIMATIC H1网的连接介质，有效地实现了工业以太网过程中的抗干扰功能，保证了系统运行的性;SIMATIC Profibus DP网是西门子公司开发的一种基于现场总线技术的设备网，它的特点是可以在PLC与现场设备(如变频器、工业键盘、智能仪表、分布式I/O站等)之间交换数据。3#旋窑监控系统采用屏蔽双绞线作为Profibus DP网的连接介质。SIMATIC300站是西门子公司的产品，无论在控制速度、控制精度还是抗干扰性、灵活性各方面讲都处与PLC产品的地位。戴尔(DELL)工业微机在工业控制中应用的也很好。
4.2 软件评估
bbbbbbs 2000是美国Microsoft微软公司出色的产品之一，也是世界上应用为广泛可信赖的软件平台，因此3#旋窑监控系统选用bbbbbbs 2000操作系统。西门子公司的WinCC的组态软件广泛应用于世界各大工厂，它的数据库、画图、显示、历史趋势、配方紧密结合，不但可以画出逼真的图形，还能将现场数据快速显示在屏幕上;它可以在屏幕上制造出按钮来取代真正的按钮完成对现场设备的操作;它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示，这样就能把几小时、几天、甚至几个月前的数据用数据曲线的形式展示给工程师们，以便分析事故和改进工艺;它可以利用WinCC的报表功能，方便的实现报表打印和数据查询功能。STEP7是西门子公司为S7-300系列PLC设计的编程软件，它能完成庞大的逻辑控制和复杂的调节控制;它的组织块、功能块、数据块相结合的编程思想可以随心所欲地实现各种控制要求;它的时间中断组织块可以实现短到10ms长到5s的快速中断请求;它的符号表(Symbol)可以输入中文方便进行程序注释。

5 结束语
本系统通过工业以太网可方便扩展Internet或Intranet远程监控，实现工业自动化设备网与上层管理、监控网之间的无缝集成，既所谓的“E(EtherNet)网通”，有利于企业综合自动化、信息化进程。没有纳入到企业局域网中实现管控一体化，也许是这套系统的美中不足吧。

在过去的几十年里，可编程逻辑控制器（PLC）一直被广泛用于自动化领域，而在可预知的未来，PLC仍将长盛。面向离散控制而设计PLC的实际上已经成为工业领域一个具有伟大意义的统治性工具。

然而，随着工业用机器和工厂系统的复杂性的增加，PLC已经很难而且也不可能成为完成所有自动化任务。现在的自动化系统已经了PLC的功能范围，使得工业机器领域的工程师在自动化系统中集成多的I/O、处理和控制策略。

新的可编程自动化控制器（PAC）硬件系统就是这样一个非凡的PLC系统扩展方案，能够很容易整合到PLC系统中，给工业机器增加多的功能，并提高机器的效率。

1、需求：如何提高机器的效率

如何提高机器的效率？让我们来看看Integrated Industrial Systems （I2S）公司是如何做的。I2S在现有的PLC系统上实现大的改进。这是一个来自美国的私有原始设备制造商，数十年以来一直致力于制造的轧制设备和控制系统，用于全世界的铁和非铁金属行业。在这一领域的雄厚技术底蕴使之成为的。

I2S也曾经长期使用PLC来自动化和控制生产的轧制设备。近几年他们一直在试图新轧制设备控制系统，以提率和质量。为了提高炼钢设备的效率和质量，他们主要对其伽马测量系统进行了改进，以便能准确地控制金属厚度。

数年以来，伽马测量系统一直是I2S产品家族中的标志性产品，现在依然广受欢迎，但是系统的很多硬件和软件特征都已经过时了。为了新该系统并改进其机器，I2S公司需要一个具有的模拟输入分辨率的方案，以连接伽马测量传感器和信号处理，从而从传感器中模拟信号，实现高度的厚度测量，再由PLC使用在轧制机器的控制系统中。

2、伽马测量仪技术

伽马测量仪使用“镅”作为恒发射源，这一发射源位于“C”框架组装的较低部。结构的部是一个和前置放大器。当通过发射源和之间的间隔时，金属带会吸收一部分辐射，吸收量视其厚度和密度而定。剩下的一部分就由进行测量，并转化成带厚度测量。

实施改造步：现有设备试验

为了节省时间和费用，I2S先试着在已有的PLC系统中进行模拟测量和处理。但是，PLC的模拟I/O和信号处理无法达到所需的度。I2S公司要确保运行于PLC中的控制系统不会因为额外I/O和处理的增加而减少。

因此，他们需要这么一个系统，这个系统能够从伽马传感器中模拟信号并进行处理以计算的厚度测量值，并能将这个厚度测量插入到PLC控制系统中。但是，所用的PLC不适合处理和高速模拟I/O。

二步：如果现有设备无法奏效，就试试其它方法

在认识到PLC无法提供连接伽马测量传感器所需的I/O和处理后，I2S转向了PAC技术。它选择了国家仪器的CompactRIO PAC，以提供改进轧制机器质量所的附加功能。CompactRI/O是一个可重置嵌入式系统，既结合了传统PLC的优点和性，又能提供多I/O和处理。国家仪器的所有PAC都可以通过其LabVIEW图形编程工具来编程，因此可以很容易进行编程和配置。

三步：添加I/O

CompactRIO有一个嵌入式现场可编程门阵列（FPGA）芯片和实时处理器，可通过内置的LabVIEW功能块来编程。另外，它还拥有过30个模拟和数字I/O模块，具有内置信号调节（反锯齿、隔离、ADC、DAC等）、高速计时（模拟I/O速度达到800kHz ，数字I/O速度达到30 MHz）和高分辨率（24b ADC），可与任何工业传感器或者触发器连接。

图1 CompactRI/O架构

I2S使用CompactRIO模拟输入模块来连接伽马级厚度传感器，以提供测量所需的高速计时和分辨率。由于每个I/O模块都是直接和FPGA相连的，工程师们于是能使用LabVIEW FPGA来轻松自定义CompactRIO的模拟I/O速率。

四步：添加处理

从伽马传感器获得模拟数据之后，CompactRIO使用内置的NI LabVIEW实时浮点功能块来在实时处理器中对数据进行处理，并将之转化成的厚度测量。

LabVIEW的实时功能块对数据进行确定的对数处理（如下面的等式1和等式2所示），以进行计算厚度测量值。由于LabVIEW Real-Time具有内置计算和分析功能，PAC能够很容易进行这一操作。

等式1：log I = （log I0）y/μ = （y/μ） log I0

等式2: y/μ = log I0/log I = log （I0-I）

CompactRIO系统在FPGA和实时处理器中进行所有的I/O和信号处理，并将高度厚度测量传输到相连的PLC上，又不会降低现有PLC控制系统的速率。借助于CompactRIO的性能，I2S的工程师可以为伽马级传感器添加这一自定义测量和分析功能，而不需要牺牲轧制机器的控制速度。

五步：整合PAC

每个轧制机器都带有三个形成网络的CompactRIO系统。这三个系统都是智能节点，能利用一个工业标准Modbus/TCP、TCP/IP或UDP协议进行通信。其中有两个系统与伽马级传感器连接，并进行模拟输入测量和处理，来计算厚度测量值。

图2 典型系统拓扑

三个CompactRIO系统则从另外两个系统中厚度值，并转换成模拟输出测量值，输入到正在控制轧制机器的PLC上。所有三个系统都通过以太网连接实现了互连，并使用一个UDP以太网信息协议来传输厚度测量值计算。将PAC连接到现有PLC架构上有三个基本方法：

1. 基本模拟和数字I/O。模拟/数字信号能够从PAC输出到PLC中。这是将PAC整合到PLC的一个基本的方法。I2S公司就是运用这种方法来将处理过的数据从CompactRIO PAC传输到运行轧制机器控制系统的PLC上的。

2. 工业网络。大多数PAC产品都支持工业协议，如DeviceNet、Profibus 、 CANopen以及基于以太网的协议如TCP/IP、UDP和Modbus TCP/IP。这使得工程师在连接PAC到PLC上时有很多网络选择。I2S公司运用的是以太网协议来在CompactRIO PAC之间传输数据，并将PAC和PLC连接到形成网络的HMI。

3. OPC Connectivity PAC还可以作为OPC客户端或者服务器，并通过OPC标签来收发网络数据到PLC或其它PAC上。OPC标准提供了一套标准的流程，让不同厂商的自动化系统之间可以很容易实现连接。

处理过的数据会以不到20毫秒的间隔在通过以太网互连的CompactRIO系统之间传输。CompactRIO测量值的获得、处理和传输速度都很快，因此，将厚度测量值键入到PLC控制系统的过程丝毫不会降低整个系统的速度。

I2S公司可以很容基于LAN的CompactRIO系统和10/100 Mbps以太网接口将系统连接到形成网络的Allen Bradley PLC，并利用一个标准的TCP/IP协议将之连接到人机接口（HMI）系统。轧制机器中的所有仪器都通过以太网实现了连接，因此不需要在一个电器噪音嘈杂的环境下长距离地传输模拟信号了。

3、总结

在未来的几年，PLC仍将继续用于自动化领域。但是随着机器的改进和自动化效率提高的需求，PLC不再是的。PAC技术给PLC提供了很好的，增加了传统PLC所不能提供的I/O和处理。将PAC连接到现有PLC架构中的方法有很多，所以工程师们将能够很容易地改进其基于PLC的自动化系统。

1、前言

目前，在工业过程控利领域出现了一种新兴的控制技术，即现场总线（Fieldbus），它是在生产现场微机化测控设备之间实现双向串行多节点数字通信系统，也既为开放式，数字化，多点通信的底层控制网络。现场总线技术顺应了“智能化，数宁化，信息化，网络化，分散化”的当今自控技术发展的主流，是当今自动控制技术发展的热点，代表了工业控制领域今后的一种发展方向，使传统的控制系统无论在结构上还是在性能上出现的飞跃，形成厂新型的网络集成式全分布控制系统现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System），对传统的集散控制系统Dcs（Distribution Control System）造成了冲击。现场总线正逐步在过程自动化，制造自动化，智能楼宇，交通等各行业得到推广应用。

2、现场总线

2.1 Fieldbus产生背景

现场总线技术起源于用户现场控制信息传递、维护管理等方面的要求，是20世纪80年代发展起来的。
60年代-70年代，处于企业生产过程底层的传统测控自动化系统，采用两线制电压电流模拟信号进行测量控制，70年代中期，形成集散控制系统DCS，采用三层结构模式，存在线路多，维护管理麻烦，且各开发商的DCS遵循各自的标准，不能互联，以及难于实现设备之间和系统与外界之间的信息交换等，严重制约了系统本身的发展。随着计算机网络及通信技术的发展，现场有越来越多的信息需要往上传，通信技术越来越往下延伸到现场，信息沟通联络的范围不断扩大。为实现企业的信息集成，实施综合自动化，使模拟仪表向智能化仪表发展、工业控制分立设备向共享设备发展、计算机网络从TOP、MAP向现场级网络发展，终用户需要一种适应工业现场环境运行、性高、实时性强、造价低廉、结构简单、维护方便的控制系统，以形成工厂的底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信、以及自动化系统与外界的信息交换。现场总线就是／在这种实际需求的驱动下产生的。它是以自动控制、自动化仪表、计算机、通信、微电子为主要内容的一门综合技术，是当今技术发展的结果。

现场总线把微处理器植入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有丁立承担某些控制、数字计算和数字通信能力。提高丁信号的测量、控制、传输精度和速度，同时丰富信息的内容。现场总线可采用多种传输介质，如用普通电缆、双绞线、光纤、红外线、甚至电力传输线等，把多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统，在现场总线的环境下，借助现场总线网段以及与之有通信连接的其它网段，实现与信息共享，实现异地远程控制。现场总线设备与传统自控设备相比，拓宽了信息内容，提供传统仪表所不能提供的如阀门开关动作次数、故障诊断等信息，便于操作管理人员好、深入地了解生产现场和自控设备的运行状态。

2.2 Fieldbus技术特点

(1) 开放性、互操作性和互换性

遵循公开统一的技术标准，可实现设备互操作性和互换性。也就是说，用户可以把遵守相同标准的不同厂家、不向、功能相同的产品集成在同一个系统内，构成FCS，并可在同功能的产品之间进行相互替换，使用户具有了自控设备选择、集成的主动权。

(2) 数字化通信

现场设备具有数字通信功能。利用数字信号代替模拟信号，其传输抗干扰性强，测量精度高，大大提高了系统性能。

(3) 智能化与功能自治性

智能化的现场设备可以实现多种的功能，如简单控制功能、检测、变换、诊断和运算等，可现场就地及时处理信息，不使信息过多地往返于网络上传递，提高传输速度和减小控制响应时间。

(4) 高度分散性

现场设备智能化，实现的分散控制，位控制系统功能不依赖控制室的计算机或控制仪表，而在现场完成，简化了系统结构，提高了性。

(5) 适应性

指对现场环境的适应性，含电磁环境，气候环境，机械环境。大部分现场总线结构是线状的，且采用两线制实现供电和通信，易解决网络供电、本安防爆等问题，具有较强抗干扰能力。

3、DCS

3.1 DCS的产生

70年代工业的发展使生产过程日益复杂，规模加扩大，在生产中采用原来的集中控制系统，性差，出现事故时会中断生产，为提高性，满足生产过程控制要求，70年代初，美国利欧洲等国开始研制集散型控制系统（DCS）。 DCS是计算机、通信、CRT和控制技术的结合。

3.2 DCS的技术特点

系统的—些主要特点为：

(1) 控制功能强。可实现复杂的控制规律，如串级、前馈、解耦、自适应、优和非线性控制等，也可实现顺序控制。
(2) 系统性高。
(3) 采用CRT操作站有良好的人机交互接口。
(4) 软硬件采用模块化积木式结构。
(5) 系统容易开发。
(6) 用组态软件，编程简单，操作方便。
(7) 具有良好的性价比。

DCS是以微处理器为，实现地理上和功能上相对分散的控制系统，通过数据通道把各个分散点的信息集中起来，进行集中的监视和操作，它具有事故分析、性能计算、历史数据存储、分析、各种报表生成、打印等功能，目前已经在国内外得到非常广泛的应用。在DCS系统中，测量变送，执行器一般由模拟仪表来完成，他们与控制室的监控计算机共同构成控制系统，是模拟和数字混合系统，可实现复杂规律的控制。

4、PLC

可编程控制器（PLC）是60年代发展起来的一种自动控制装置，是一种嵌入式的工控机，他以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算功能，既能进行开关量控制，又能进行模拟量控制，还具有通信功能。随着自动控制技术，计算机技术和微电子技术的迅猛发展，PLC的发展十分，一方面继续开发简易，价格低廉，小型产品，另一方面转向大型、多功能、系列化、标准化、智能化产品的研制。在单台设备的自动化、多台设备自动化和整个工厂的生产过程自动化， PLC在其中充当着重要作用。

5、发展应用

当计算机网络技术，特别是互联网技术得到广泛应用后，人们对企业生产过程的控制提出了高的要求，企业与外界信息沟通的范围不断扩大，这就需要把大量的现场信息送到外面，又需要远程对现场进行诊断、维护务，实现从现场控制到监控、管理、决策等各层次的信息交换和集成。现场总线顺应了这种要求的发展。

现场总线的优点为：

(1) 系统功能扩充、结构改型方便。
(2) 降低系统部分成木。节省控制柜，大幅度减少导线、电线桥架、接插件等，系统结构简洁。
(3) 系统性高。由于全数字化信号精度比传统的模拟信号高，高度分散控制使风险得到分散。
(4) 系统可维护性好。智能化的现场设备具有自诊断功能，使设备的预防性诊断和维护得以实现。
(5) 用户具有高度的系统集成主动权。在传统控制系统集成中遇到的不兼容协议、接口等问题得到了解决，用户可以自由选择不同厂商所提供的产品来集成系统。
(6) 提供丰富的现场信息，能够深入地掌握现场生产过程情况、设备仪表信息。

作为开放互连系统的现场总线，有统一的技术标准，但由于诸多原因，已经在不同领域形成了颇具影响的几大总线系列，如基金会现场总线（FF）、LonWorks、 PROFIBUS、 CAN、 HART等。当然，多种现场总线之间的良性竞争，有利于FCS技术的提高和发展，也有利于产品价格的降低和用户系统投资成本的减小，但是，发展共同遵从的统一的标准，是现场总线的发展方向，也是广大用户的要求。

现场总线是工业过程控制技术的发展主流，可以说FCS的发展应用是自动化领域的一场，也既要“革”传统仪表的命，同时向传统DCS发出了挑战。对于DCS的发展过程，因为受计算机系统早期存在的一些缺陷影响，造成各生产开发商的产品自成一体，较难实现互换和互操作，系统也难了与外界进行信息交换，这样对用户来说，使企业的信息集成存在一定的困难；另外， DC3的控制分散也并不是的分散，控制功能是通过各个集中的过程控制站如PLC来完成，许多方面的性能与FCS相比有较大差距。但是，DCS在当前情况下仍具有较强的生命力，其理由为：
（1）近年来DCS技术的成熟以及广泛应用，DCS在性、开放性、标准化方面大大前进了一步。
（2）DCS的价格大幅度下降。
（3）DCS能够满足目前的生产控制要求，用户习惯容易接受。
（4）FCS正在发展过程之中，某些方面还不是十分。比如说现场总线的线状结构，一旦总线某支路的电缆断了，这条文路的运行就瘫痪了。又如系统组态铰复杂，不易将系统设置到状态等。
（5）目前现场总线仪表与常规仪表相比价格仍然较贵，硬要去追求潮流，将企业现有的运行良好的传统仪器仪表新成智能仪器仪表，以及将DCS改换成FCS不是很现实的。

基于上述原因， DCS现在仍是大多数用户选择的主流控制系统。FCS作为一个完整的控制系统，也需要具有类似于DCS那样的监控管理系统，FCS的发展不是对DCS的否定，既有在它们基础上对优点的继承，又具有自己特色的变革部分。虽然传统DCS属非开放式网络，但根据目前的实际情况，将出现通过特殊的网关将DC3挂接在现场总线网段上，或作为企业网络中的—个特殊的子网，形成现场总线与DCS并存的局面。传统的DCS在—个过渡阶段内，仍会在一个很长的时期内在工业控制领域发挥重要作用，而且，DCS如果能融合FCS的优势技术，将会是“柳暗花明又一春”。

在FCS中，智能仪器仪表代替传统仪表，控制功能下放分散到现场，PLC的作用将被取代吗？是否定的。PLC是一种面向工业现场的控制装置，它的特点为：
（1）高性和抗扰能力，可适应恶劣的工业现场环境。
（2）I／O模块化，智能化，方便组合和扩充。
（3）操编程方便。
（4）完善的监视和诊断功能。

我们应该看到PLC的直观、简单、价格低、易维护、高性等特点，并且现在的PLC不再是原来只能实现开关量控制和PID调节等功能的PLC，随着模糊控制、神经元网络、遗传算法等学科的日益成熟，PLC可以而且已经不断融合这些及其他的技术，佼控制、通信等功能不断增强，现在，模糊控制功能已植入到了PLC内，产品已经投放到了市场，控制功能加强大。再者，在FCS中，PLC作为FCS中的一个节点，可完成现场的一些复杂控制功能，使它不会受到FCS发展的影响而被淘汰，所以不管是在FC3中还是在DC3中， PLC还会在系统中作为一个重要的角色存在，而且发展前景将加广阔。

6、结语

现场总线代表了一种有突破意义的新的控制思想，它开辟了控制领域的一个新时代。FCS是工控领域发展的主流，DC3在很长时期内仍具有旺盛的生命力，而PLC通过不断的发展，将在工控系统中继续发挥它的强大的控制功能。作为终用户，希望的是选用顺应当前技术发展潮流，系统投入、运行，性高，管理维护容易，结构简单，易扩充和具有高度系统集成主动权的控制系统