引言在现代工业自动化进程中，DCS（分布式控制系统）与现场总线技术发挥着举足轻重的作用。DCS实现了工业生产过程的集中管理与分散控制，而现场总线技术则进一步提升了系统的开放性、互操作性以及现场设备的智能化水平，二者共同推动工业生产朝着高效、稳定、智能的方向发展。 DCS（分布式控制系统）2.1DCS的基本概念1.定义与发展历程DCS是一种将控制功能分散、管理功能集中的新型计算机控制系统。它通过网络将分布在不同位置的控制站、操作站和工程师站等连接起来，实现对工业生产过程的全面监控与控制。20世纪70年代，随着微处理器技术的发展，霍尼韦尔公司推出了世界上第一套DCS系统TDC-2000，标志着DCS时代的开始。此后，DCS不断发展，功能逐渐强大，应用范围也从最初的化工、电力行业扩展到几乎所有工业领域。1.系统架构现场控制站：是DCS的核心部分，负责对现场设备的数据采集和控制。它通常由电源模块、CPU模块、输入输出（I/O）模块等组成。例如，在一个化工生产过 现场总线技术3.1现场总线的基本概念1.定义与特点现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。与传统的4-20mA模拟信号传输相比，现场总线具有数字化、开放性、互操作性、分散性等特点。例如，在一个智能工厂中，现场总线可以将传感器、执行器、控制器等设备连接成一个网络，实现设备之间的直接通信和数据共享，减少了布线成本和信号传输误差。1.常见现场总线标准PROFIBUS：是一种广泛应用于工业自动化领域的现场总线标准，分为PROFIBUS-DP（用于分布式I/O和现场设备的高速数据传输）、PROFIBUS-PA（用于过程自动化，支持本质安全）和PROFIBUS-FMS（用于车间级监控和管理）三个系列。 DCS与现场总线技术的比较与融合4.1二者的比较1.系统结构DCS采用层次化的系统结构，现场控制站、操作站和工程师站之间通过通信网络连接，信息传输主要是集中式的。而现场总线系统则是一种分布式的网络结构，现场设备之间可以直接进行通信，控制功能更加分散。例如，在一个传统的DCS系统中，现场设备的数据需要先传输到现场控制站，再由现场控制站传输到操作站；而在现场总线系统中，智能传感器可以直接将数据传输给智能执行器，实现更快速的控制响应。1.通信方式DCS的通信网络通常采用专用的通信协议，通信速率相对较高，但开放性较差。现场总线则采用标准化的通信协议，具有良好的开放性和互操作性，不同厂家的设备可以方便地连接到同一网络中。 应用案例5.1DCS在化工生产中的应用1.案例描述在一个大型石油化工企业的乙烯生产装置中，采用了先进的DCS系统进行生产过程的监控和控制。该DCS系统由多个现场控制站、操作站和工程师站组成，通过高速通信网络连接。现场控制站负责采集反应釜、精馏塔、压缩机等设备的温度、压力、流量等参数，并根据预设的控制策略进行控制。1.应用效果通过DCS系统的应用，实现了乙烯生产过程的自动化控制，提高了生产效率和产品质量。操作人员可以在操作站实时监控生产过程的各种参数，及时发现和处理异常情况，减少了人工操作的失误。同时，DCS系统的先进控制功能，如模型预测控制，优化了生产过程，降低了能耗和原材料消耗。5.2现场总线技术在智能建筑中的应用1. 总结DCS与现场总线技术作为工业自动化领域的重要技术，各自具有独特的优势和应用场景。DCS以其高可靠性和强大的集中控制功能，在工业生产中发挥着重要作用；现场总线技术则凭借其开放性、互操作性和设备智能化，为工业自动化带来了新的发展机遇。随着技术的不断发展，二者的融合将成为未来工业自动化控制系统的发展趋势，为工业生产的智能化、高效化提供更有力的支持。在实际应用中，应根据具体的生产工艺和需求，合理选择和应用DCS与现场总线技术，以实现最佳的控制效果和经济效益。

dcs及现场总线技术总结DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。DCS即所谓分布式控制系统，或称之为集散系统，是相对于集中控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。1995年国际标准化组织（ISO）定义：DCS系统式一类满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化角度出发，按功能集散，管理集中的原则构思，具有高度可靠性指标，将微处理技术、数字通讯技术、人机接口技术相结合，用于采集、过程控制和生产管理的综合控制系统。生产发展的需要，电子技术、计算机技术的发展，最早的基于大型机的直接数字控制技术即DDC技术，集中管理，集中控制，这些都促进了DCS技术的发展。DCS具有如下特点：1、相同或类似的结构。2、分级递阶结构。3、计算机技术的应用。4、丰富的功能软件包。5、强有力友好的操作界面。6、高可靠性的技术。DCS自70年代问世以来，很多公司各

1、简要说明现场总线、控制网络的定义答：现场总线是指将现场设备（如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等）与工业操作单元、现场操作站等互联而成的通信网络，它的关键标志是能支持双向、分散、多节点、总线式的全数字通信，是工业控制网络向现场及发展的产物。2、简要说明现场总线技术的特点答：现场总线是3C（计算机、通信、控制）技术的融合。其技术特点是:信号输出全数字、控制能力全分散、标准统一全开放。具体是（1）系统的开放性（2）互操作性与互用性（3）现场设备的智能化与功能自治性（4）系统结构的高度分散性（5）对现场环境的适应性。3、简要说明网络化控制系统的结构组成答：由被控对象、执行器、传感器、网络时延、控制器组成4、网络化控制系统的主要技术特点有哪些答：主要有：1、结构网络化2、节点智能化3、控制现场化和功能分散化4、系统开放化和产品集成化5、对现场环境的适应性5、HART通信模型有那几层组成答：HART通信模型由3层组成：物理层、数

lDCS基本构成方式和要素lDCS的层次结构、各层（级）的功能和特征lDCS的硬件组成及功能第一节集散型控制系统概述管理机服务器管理级操作监控级工程师站操作员站系统网络现场控制级现场控制站典型的DCS体系结构2.1 DCS的体系结构及功能2.1.1 DCS的体系结构操作管理级纵向分层分级递阶控制结构过程控制级横向分散横向（水平方向）上各控制设备之间是互相协调的，各同级之间的控制设备可进行数据交换，同时可把数据上传送到操作管理层，接受操作管理级的指令。纵向（垂直方向）分级设备功能不同分级递阶控制特点：Ø垂直方向和水平方向分级Ø集散控制系统规模越大，系统垂直和水平分级范围也越广Ø各个分级具有各自的分工范围Ø相互之间由上一级协调Experion PKS(美Honeywell)浙大中控JX-300XP系统网络结构示意图JX-300XP系统整体结构图集散控制系统的组成及其功能：DCS采用层次化体系结构分为四个层次，如下图：OPSES控制级（主控卡）装置级（I/O卡）主要有OPS、ES和监控计算机用来监视各站的所有信

设定值reu被调参数y控制器执行机构被控对象ym测量变送器图a 单回路常规控制系统示意图2023-1-225第五页，共79页。e(kT)u(kT)被调参数yu设定值r计算机保持器广义对象D/Aym测量变送器采样器A/D计算机系统图b 单回路计算机控制系统示意图2023-1-226第六页，共79页。y(t)y*(t)y(kT)u(kT)u*(kT)u(t)采样器A/D计算机A/D保持器2023-1-227第七页，共79页。采样器y(t)y*(t)τy(t)y*(t)t2T4Tt原始过程信号信号通过采样器采样后的信号过程信号采样过程示意图2023-1-228第八页，共79页。9第九页，共79页。2023-1-2210第十页，共79页。y采样信号y(kT)零阶保持器算式yh(kT+t)=y(kT)0tT, k=0, ±1, ±2,原信号y(t)由于它只是简单地外推，恢复信号yh(t)故只有当T足够小时，零阶保持器才能较好地恢复原信号。t6T4T2T11第十一页，共79页。显然：要改变控制策略及算法，只要改变计算机的程序就可以（软）实现相应功能。计算机给定值被控量数字控制器数/模转换执行机构被控对象模/数转换检测装置2023-1-2212第十二页，共79页。计算机控制与传统的继电控制比较，具有

DCS及现场总线技术第第33章章DCSDCS软件体系软件体系及功能及功能本章介绍的主要内容：3.1 DCS3.1 DCS的软件体系的软件体系3.2 DCS3.2 DCS的控制层软件的控制层软件3.3 DCS3.3 DCS的监控层软件的监控层软件3.4 DCS3.4 DCS的组态软件的组态软件3.1 DCS的软件体系DCSDCS软件分系统软件和应用软件两大部分：软件分系统软件和应用软件两大部分：DCSDCS系统软件由实时多任务操作系统、面向过程的编系统软件由实时多任务操作系统、面向过程的编程语言和工具软件等程语言和工具软件等33个主要部分组成。个主要部分组成。DCSDCS应用软件主要由控制层软件、监控层软件、组态应用软件主要由控制层软件、监控层软件、组态软件和通信软件组成。软件和通信软件组成。本章只介绍本章只介绍DCSDCS的前三种应用软件，通信软件本书第的前三种应用软件，通信软件本书第55章介绍。章介绍。 DCS软件体系结构图如下图所示：系统软件应用软件控制层应用软件1.报警检测、输入、输出2.实时数据库3.连续过程控制4.顺序控制DCS 软件

安徽工程大学机电学院DCS及现场总线DCS及现场总线DCSDistributed Control SystemFCSFieldbus Control System*2015-2016（1）1安徽工程大学机电学院1、先进性：DCS最流行的工业控制系统FCS最前沿的全数字工控网络系统3、实用性：此课是本专业生产实习、毕业设计以及从事本专业工作联系极为紧密的专业课。4、实践性：本课不仅是专业理论知识，还是工程应用技术；更是一种多学科交叉形成的先进工业控制技术。 *2015-2016（1）2安徽工程大学机电学院*2015-2016（1）3安徽工程大学机电学院*2015-2016（1）4安徽工程大学机电学院*2015-2016（1）5安徽工程大学机电学院设定值reu被调参数y模拟调节器执行机构被控对象ym测量变送器图a 单回路常规控制系统示意图*2015-2016（1）6安徽工程大学机电学院e(kT)u(kT)被调参数yu设定值r计算机保持器广义对象D/Aym测量变送器采样器A/D计算机系统图b 单回路计算机控制系统示意图*2015-2016（1）7安徽工程大学机电学院v显然：要改变控制策略及算法，只要改变计算机的程序就可以（软）实现相应功能。

集散控制系统与现场总线青岛科技大学自动化与电子工程学院11、先进性：DCS最流行的工业控制系统FCS最前沿的全数字工控网络系统2、综合性：集散型计算机计算机控制系统（4C技术结合的产物) 现场总线控制系统(工业控制网络网络)3、实践性：本课不仅是专业理论知识，还是工程应用技术；更是一种多学科交叉形成的先进工业控制技术。 2现场总线技术DCS&FCS是当今工业过程控制的主流主流系统，这门技术发展和更新极快.本课程内容吸收近几年DCS有关研究和教学经验，力求内容系统性和实用性。通过学习应了解了解DCS及现场总线的概念、特点、结构、原理和发展状况；熟悉熟悉其基本功能特性、使用方法和设计方法；基本掌握掌握硬件配置、软件组态，以及操作、维护、安装调试等方面知识。。3现场总线技术本课程涵盖多门技术的相关内容DCS由4C技术发展和渗透产生：计算机技术控制技术通讯技术CRT人机接口技术4现场总线技术本课程涵盖多门技术的相关内容计算机技术（DCS硬件构成、软件平台的

《电气自动化12013年第35卷第1期 综述 S urve y DC S 与现 场 总线 综 述 张桢 ，牛玉 刚 ( 华东理工大学 信息科学与工程学院 ，上海200237 ) 摘要 ：现场总线技术对工业领域的意义是非常 巨大的 。首先 ，集散控制系统 的概述 、发展历史和组成结构在文 中一一 简述 ，接着从形 成背景、概念 、特点 、优势和组成 出发 ，对现场总线技术 在工业控制 中的应用现状及最新进展进行 了综述 ，并且介绍了几种 国际 上流行 的现场总线如 CAN 总线 、LonWorks 总线 、基金会现场总线 、HART 总线 、Profi bus 总线 和它们的通信协议 、应用领域 和实 时性 ，以及他们应对技术变革和系统故障采取 的对策 。 关键词 ：DCS ；现场总线 ；协议 ；通信 网络 ；现场设备 DO I ：10．3969／j - issn．1000 - 3886．2013．01．002 [ 中图分类号 ] TP336[ 文献标志码 ] A[ 文章编号 ] 1000 —3886( 2013 ) 叭 一0004 —03 B rief Introd uc tion to D C S a nd the F ie ld bus T e c hno logy Z H A N G Z hen ， N IU Y u ．g ang ( E ast China University of Science and Technology ，Shanghai 200237

DCS及现场总线技术第章DCS硬件体系及系统第2章DCS硬件体系及系统本章介绍主要内容：2.1 DCS的体系结构及功能2.2 DCS的构成及联系2.3 DCS的硬件系统2.4 DCS典型产品结构实例2.1 DCS的体系结构及功能l2.1.1 DCS的体系结构lDCS系统通常分四层结构（分别对应四层计算机网络）：p现场级、对应现场网络（Field Network）p过程控制级、对应控制网络（Control Network）p操作监控级、对应监控网络（Supervision Network）p信息管理级、对应管理网络（Management Network）DCS的典型体系结构DCS系统四级（层）内容介绍：l1．现场级（层）l 此层有现场各类测控装置（设备），如各类传感器、变送器、执行器等。它们能够完成对生产装置（过程）的信号转换、检测和控制量的输出等。现场控制站（过程控制计算机）通过现场网络直接与这级（层）设备连接。l2．控制级（层）l 此层有现场控制站（包括各种控制器、智能调节器）和现场数据采集站等。它们通过控制网直接与现场各类装置(如变送器、执行机构)相连，完成对所连接的各类装

现场总线控制系统“web”商务(ERP)4层商务网络以太网历史趋势数据库执行3层信息网络以太网“web”OPC 数据服务器控制2层FF控制网络以太网链路设备FF设备网络Fieldbus仪表1层过程0层第二页，共54页。1.3.1 FCS的基本概念第三页，共54页。第四页，共54页。现场总线体系结构第五页，共54页。第六页，共54页。现场总线控制系统的优点第七页，共54页。第八页，共54页。1.3.2 现场总线的技术特点现场通信网络现场设备互连互操作性分散功能块通信线供电开放式互连网络现场设备的智能化与功能自治性第九页，共54页。1．现场通信网络用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通信网络。2．现场设备互连现场设备或现场仪表是指传感器、变送器和执行器等，这些设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等，并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。第十页，共54页。3．互操作性这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行