现场总线概述课件

现场总线概述1现场总线概述11.1现场总线的背景和发展在计算机数据传输领域内，长期以来使用RS-232和CCITTV.24通信标准，尽管它们被广泛地使用，但确是一种低数据速率和点对点的数据传输标准，无能力支持更高层次的计算机之间的功能操作。同时，在复杂或大规模的应用（如工业现场控制或生产自动化领域）中需要使用大量的传感器、执行器和控制器等，它们通常分布在非常广的范围内，如果在最低层上采用传统星型拓扑结构，那么安装成本和介质造价都将非常高昂；采用流行的LAN组件及环型或总线型拓扑结构，虽然可以减少电缆长度，但是增加的LAN介质及相关硬件和软件又使其系统造价与星型系统相差无几。所以在最低层次上的确需要设计出一种造价低廉而又能经受工业现场环境的通信系统，现场总线就是在这种背景下产生的。21.1现场总线的背景和发展在计算机数据传输领1.1现场总线的背景和发展现场总线的先驱可谓是Honeywell公司在1983年推出的数字信号4mA－20mA输出的差分信号驱动器，它在输出的4mA－20mA直流信号上叠加了数字信号，从而使现场装置与控制室控制装置之间的连接由模拟信号过渡到了数字信号。在此基础上，美国Rosemount公司配合使用了它自己的HART数字通信协议。到了1987年，美国Foxboro公司发表了I/A智能式自动控制系统，系统中使用了全数字通信。Fieldbus网络体系结构及标准的研究和制定始于1985年。在Montreal的IEC技术委员会TC65C会议上决定由ProwayWorkingGroup(IECTC65CWG6)小组负责此项工作。该组在1986年和1987年公布了一组Fieldbus的功能需求。在此期间其他一些国际标准化机构或公司也开始了这项工作，其中有著名的ISA（美国仪器协会）和IEEEP18。31.1现场总线的背景和发展现场总线的先驱可谓是1.1现场总线的背景和发展41.1现场总线的背景和发展41.2现场总线的概述现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。现场总线的节点是现场设备或现场仪表，如传感器、变送器、执行器和编程器等。但不是传统的单功能的现场仪表，而是具有综合功能的智能仪表，例如，温度变送器不仅具有温度信号变换和补偿功能，而且具有PID控制和运算功能；调节阀的基本功能是信号驱动和执行，另外还有输出特性补偿、自校验和自诊断功能。现场设备具有互换性和互操作性，采用总线供电，具有本质安全性。现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表，关键是用新一代的现场总线控制系统FCS(FieldbusControlSystem)代替传统的集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)，实现现场通信网络与控制系统的集成。51.2现场总线的概述现场总线是用于过程自动化和1.2现场总线的概述现场总线的本质含义表现在以下6个方面：①_现场通信网络②_现场设备互连③_互操作性④_分散功能块⑤_通信线供电⑥_开放式互连网络61.2现场总线的概述现场总线的本质含义表现在以下6个方面1.2现场总线的概述70年代发展起来的DCS分布式控制系统，它的结构模式为“操作站－控制站－现场总仪表”即三层结构方式。虽然现场仪表带微处理器成为智能现代化现场仪表，但是由于三层结构方式，成本较高。而且各公司的DCS有各自的标准，不能互联。FCS现场控制系统就与传统的DCS分布式控制系统不同，它的结构为“工作站现场总线智能现场仪表”FCS用两层设备完成DCS中三层设备的功能，降低了成本，提高了可靠性，国际标准统一后，实现了真正开放式的相互连接的结构系统。71.2现场总线的概述70年代发展起来的DCS1.2现场总线的概述现场总线控制系统FCS对传统的集散控制系统DCS的挑战和变革有以下几个方面：首先，FCS的信号传输实现了全数字化，从最底层的传感器和执行机构采用现场总线网络，逐层向上直至最高层均为通信网络互连；第二，FCS系统结构则是全分散式，FCS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，即把DCS控制站的功能化整为零，分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟的控制站，实现彻底的分散控制；第三，FCS的现场设备具有互操作性，不同厂商的现场设备既可互连也可互换，并可以统一组态，彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性；第四，FCS的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，用户可极其方便地共享网络数据库；第五，FCS的技术和标准实现了全开放，从总线标准、产品检验到信息发布完全是公开的，面向世界任何一个制造商和用户。81.2现场总线的概述现场总线控制系统FCS对传1.2现场总线的概述

现场总线控制系统的核心是现场总线，现场总线技术是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。它的出现将使传统的自动控制系统产生革命性变革，变革传统的信号标准、通信标准和系统标准，变革现有自动控制系统的体系结构、设计方法、安装调试方法和产品结构。91.2现场总线的概述现场总线控制系统的核心是现场1.2现场总线的概述现场总线的特点

第一、在分级控制系统中，采用现场总线的系统虽然可能具备足够的智能（数字计算能力），但只执行简单的节点顺序或一种控制方式等较低级功能；第二、现场总线经常只负责发送或接收较小的数据报文，并且以这种数据报文作为与较高一级的控制系统实现设备数据往返传送的有效手段；第三、采用现场总线的系统通常费用较低，可以用低廉的造价组成一个系统，而且与上层网络连接的费用也不高。101.2现场总线的概述现场总线的特点101.2现场总线的概述(1)一对N结构；(2)可靠性高；(3)可控状态；(4)互换性；(5)互操作性；(6)综合功能；(7)分散控制；(8)统一组态；(9)开放式系统；(10)分散功能块；(11)通信线供电。111.2现场总线的概述(1)一对N结构；1.2现场总线的网络结构121.2现场总线的网络结构121.2现场总线的网络结构131.2现场总线的网络结构131.2现场总线的网络结构141.2现场总线的网络结构141.2现场总线的网络结构151.2现场总线的网络结构151.2现场总线的概述161.2现场总线的概述161.2现场总线的概述现场总线的网络拓扑结构有环型、总线型、树型以及几种类型的混合。环型拓扑结构中令牌环形网最为典型，其优点是延时性较好，缺点是成本较高。总线型拓扑结构的优点是站点接入方便，可扩性较好，成本较低，在轻负载的网络基本上没有时延，但在站点多、通信任务重时，延时明显加大。缺点是时延的不确定性，对某些实时应用不利。树型拓扑结构是总线型拓扑结构的一种变型，其优点是可扩性好，有较宽的频带，缺点是站点间通信不方便。总线型拓扑结构的争用使它不适于实时处理某些突发事件，令牌环形网中的令牌绕环一周的时间虽然有一个上限，但在轻负载时性能不太好，可靠性比总线网差些，综合这两种网的优点，在现场总线中采用了令牌总线网，即在物理上是一个总线网，在逻辑上是一个令牌网。令牌总线网具有总线网接入方便、可靠性较好的优点，也具有令牌环形网“无冲突”和时延性好的优点。171.2现场总线的概述现场总线的网络拓扑结构1.2现场总线的概述现场总线的数据操作方式

从现场总线的数据存取、传送、操作方法来分有三种工作模式：对等(PeertoPeer)、主从(Client/ServerC/S)及网络计算机结构(NetworkComputingArchnitectureNCA)。对等和主从工作模式发展较早，也获得广泛应用。在20世纪80年代发展C/S方式，20世纪90年代出现了NCA方式。181.2现场总线的概述现场总线的数据操作方式1.2现场总线的概述网络扩展与网络互连

（1）网络扩展（2）网络互连（3）开放系统互连模型和通信协议191.2现场总线的概述网络扩展与网络互连191.2现场总线的概述1151智能压力变送器原理图

现场总线智能仪表201.2现场总线的概述1151智能压力变送器原理图现场1.2现场总线的概述1151智能压力仪表具有如下功能：1．采集差压信号；2．采集温度信号；3．压力信号单位转换；4．测压膜片非线性补偿；5．压力信号温度补偿；6．流速和流量计算；7．测量数据越限报警；8．自标定；9．零点和满度设定；10．掉电保护；11．数据通信；12．回路控制。FCS上位机管理软件功能1．系统组态；2．数据库组态；3．历史库组态；4．图形组态；5．控制算法组态；6．数据报表组态；7．实时数据显示；8．历史数据显示；9．图形显示；10．参数列表11．数据打印输出；12．数据输入及参数修改13．控制运算调节；14．报警处理；15．故障处理；16．通信接口；17．人机接口。现场总线智能仪表211.2现场总线的概述1151智能压力仪表具1.2现场总线的概述接近传感器221.2现场总线的概述接近传感器221.2现场总线的概述超声波传感器物位控制器231.2现场总线的概述超声波传感1.2现场总线的概述光电传感器241.2现场总线的概述光电传感器241.2现场总线的概述光电数据传送系统251.2现场总线的概述光电数据传送系统251.2现场总线的概述旋转型编码器261.2现场总线的概述旋转型编码器261.2现场总线的概述现场总线标准有如下种类：丹麦国家标准DSF21906：P-Net德国国家标准DIN19245（1-2）：ProfiBus-FMS德国国家标准DIN19245（3）：ProfiBus-DP德国国家标准DIN19245（4）：ProfiBus-PA法国国家标准FIPC46601-607：WorldFIP日本JEMA标准CC-Link美国国家标准ANSI/NEMA以等同方式支持的ISA/IEC标准草案1)ISA/IEC61158-1总论；2)ISA/IEC61158-2物理层规范3)ISA/IEC61158-3链路层服务定义1998/09/30未通过现场总线标准271.2现场总线的概述现场总线标准有如下种类：现场总线标1.2现场总线的概述4)ISA/IEC61158-4链路层规范；1998/09/30未通过5)ISA/IEC61158-5应用层服务定义；1998/09/30未通过6)ISA/IEC61158-6应用层规范；1998/09/30未通过7)ISA/IEC61158-7管理系统8)ISA/IEC61158-8一致性试验9)ISA/IEC61804过程控制模块欧洲标准EN50170（CLC65CX）Vol.IP-NetVol.IIProfiBusVol.IIIWorldFIPVol.IVFF,联合王国(UK)IEC国家委员会提议Vol.VControlNet,联合王国(UK)IEC国家委员会提议欧洲标准EN50254（CLC65CX）1)ProfiBusDP2)FIPDWF3)Interbus281.2现场总线的概述4)ISA/IEC61158-4链路1.2现场总线的概述欧洲标准EN50295（CLCTC17B）1)ASI欧洲标准prEN503251)DeviceNet美国Rockwell2)SDS美国Honeywell国际标准ISO118981)德国CANbus;2)美国DeviceNet;3)特性接近ProfiBus;国际标准IEC62026(IECSC65C)1)ASI法国、德国2)DeviceNet美国Rockwell3)SDS美国Honeywell291.2现场总线的概述欧洲标准EN50295（CLCTC1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点

PLC（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。

（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。

（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。

（5）PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。301.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。

（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。

（8）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

31（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、C

DCS或TDCS

（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术。

（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。

（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。

（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。

（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。

（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

32DCS或TDCS1.3PLC、DC（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。

（8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。

（9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。

（10）制造商：Bailey（美）、Westinghous（美）、HITACH（日）、LEEDS&NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB

（瑞士）、Hartmann&Braun（德）、Yokogawa（日）、Honewell（美国）、Taylor（美）等。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

33（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现

FCS

（1）基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。

（2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。

（3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心，取代每台仪器两根线。

（4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。

（5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。

（6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。

（7）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。

（8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

34FCS1.3PLC、DCS、FCS三大控制系（9）局域网，再可与internet相通。

（10）改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。

（11）制造商：美Honeywell、Smar、Fisher—Rosemount、AB/Rockwell、Elsag—Bailey、Foxboro、Yamatake、日Yokogawa、欧Siemens、GEC—Alsthom、Schneider、proces—Data、ABB等。

（12）3类FCS的典型

1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是绝对重要的，典型产品是FF、WorldFIP、Profibus—PA；

2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CANbus；

3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LONWork、Profibus—FMS。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

35（9）局域网，再可与internet相通。

（

三大控制系统之间的差异

我们已经知道，FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

36三大控制系统之间的差异1.3PLC、DCS

DCSDCS系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。

通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。

（1）系统能处理多少I/O信息。

（2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。

（3）能适应多少用户和装置（CRT、控制站等）。

（4）传输数据的完整性是怎样彻底检查的。

（5）数据公路的最大允许长度是多少。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

37DCS1.3PLC、DCS、FCS三大控制（6）数据公路能支持多少支路。

（7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等）。为保证通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。

为了保证系统的安全性，使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规则，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。

目前在DCS系统中一般使用两类通信手段，即同步的和异步的，同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

38（6）数据公路能支持多少支路。

（7）数据公路FCS

FCS的关键要点有三点

（1）FCS系统的核心是总线协议，即总线标准前面已经叙述，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。

为了使现场总线满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在IEC国际标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作，每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够认为是装置的一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需的操作步骤。由于DD包括描述装置通信所需的所有信息，并且与主站无关，所以可以使现场装置实现真正的互操作性。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

39FCS

FCS的关键要点有三点1.3实际情况是否如上述一致，回答是否定的。目前通过的现场总线国际标准含8种类型，而原IEO国际标准只是8种类型之一，与其它7种类型总线的地位是平等的。其它7种总线，不论其市场占有率有多少，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统，形成产品，而原IEC现场总线国际标准，是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。所以，要实现这些总线的相互兼容和互操作，就目前状态而言，几乎是不可能的。

通过上述，我们是否可以得出这样一种映象：开放的现场总线控制系统的互操作性，就一个特定类型的现场总线而言，只要遵循该类型现场总线的总线协议，对其产品是开放的，并具有互操作性。换句话说，不论什么厂家的产品，也不一家是该现场总线公司的产品，只要遵循该总线的总线协议，产品之间是开放的，并具有互操作性，就可以组成总线网络。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

40实际情况是否如上述一致，回答是否定的。目前通过的2)FCS系统的基础是数字智能现场装置

数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑，是基础，道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通讯规约，不具备数字通信功能，那么所谓双向数字通信只是一句空话，也不能称之为现场总线控制系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线控制系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

412)FCS系统的基础是数字智能现场装置1.33)FCS系统的本质是信息处理现场化

对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。

减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好处。因此，网络设计时应优先将相互间信息交换量大的节点，放在同一条支路里。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

423)FCS系统的本质是信息处理现场化1.3减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时仍应以节省投资为原则来做选择。如果所选择系统的响应时间允许的话，应选节省线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧张，稍微减少一点信息的传输就够用了，那就应选减少信息传输的方案。

现在一些带现场总线的现场仪表本身装了许多功能块，虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差别，但一个网络支路上有许多功能雷同功能块的情况是客观存在的。选用哪一个现场仪表上的功能块，是系统组态要解决的问题。考虑这个问题的原则是：尽量减少总线上的信息往返。一般可以选择与该功能有关的信息输出最多的那台仪表上的功能块。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

43减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。典型的现场总线系统框图示于图1。从图1中可以看出，传统的过程控制仪表系统每个现场装置到控制室都需使用一对专用的双绞线，以传送4~20mA信号，图2所示现场总线系统中，每个现场装置到接线盒的双绞线仍然可以使用，但是从现场接线盒到中央控制室仅用一根双绞线完成数字通信。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

44通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单传统的过程控制系统1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

45传统的过程控制系统1.3PLC、DCS、FCS三大控现场总线控制系统1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

46现场总线控制系统1.3PLC、DCS、FCS三大控制系设计、投资及使用做为DCS系统发展到今天，开发初期提出的技术要求却已满足并得到了完善，目前的状况是进一步提高，因此也就不存在典型、理想的说法。而作为FCS系统，90年代刚进入实用化，作为开发初期的技术要求：兼容开放，双向数字通信、数字智能现场装置、高速总线等，目前还不理想有待完善。这种状态与现场总线国际标准的制定不能说没有关系。过去的十多年，各总线组织都忙于制定标准，开发产品，占领更多的市场，目的就是要挤身于国际标准，合法的占领更大的市场。现在有关国际标准的争战已告一段落，各大公司组织都已意识到，要真正占领市场，就得完善系统及相关产品。我们可以做这样的预测，不久的将来，完善的现场总线系统及相关产品必须成为世界现场总线技术的主流。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

47设计、投资及使用1.3PLC、DCS、F具体比较：（1）DCS系统是个大系统，其控制器功能强而且在系统中的作用十分重要，数据公路更是系统的关键，所以，必须整体投资一步到位，事后的扩容难度较大。而FCS功能下放较彻底，信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采用，使得控制器功能与重要性相对减弱。因此，FCS系统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。（2）DCS系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系统，用户可以选择不同厂商、不同品牌的各种设备连入现场总线，达到最佳的系统集成。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

48具体比较：1.3PLC、DCS、FCS三（3）DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，必须有D/A与A/D转换。而FCS系统是全数字化，就免去了D/A与A/D变换，高集成化高性能，使精度可以从±0.5%提高到±0.1%。

（4）FCS系统可以将PID闭环控制功能装入变送器或执行器中，缩短了控制周期，目前可以从DCS的每秒2~5次，提高到FCS的每秒10~20次，从而改善调节性能。

（5）DCS它可以控制和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于自身的致命弱点，其I/O信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在DCS工程师站上对现场仪表（含变送器、执行器等）进行远方诊断、维护和组态。FCS采用全数字化技术，数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功能。FCS采用的是双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置（含变送器、执行机构等）进行远方诊断、维护和组态。FCS的这点优越性是DCS无法比拟的。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

49（3）DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的（6）FCS由于信息处理现场化，与DCS相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积。有专家认为可以省去60%。

（7）与（6）同样理由，FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也节省了设计、安装和维护费用。有专家认为可以节省66%。

对于（6）、（7）两点应补充说明的是，采用FCS系统，节省投资的效果是不用怀疑的，但是否如有的专家所说达60~66%。这些数字在多篇文章中出现，编者认为这是相互转摘的结果，目前还未找到这些数字的原始出处，因此，读者在引用这些数字时要慎重。

（8）FCS相对于DCS组态简单，由于结构、性能标准化，便于安装、运行、维护。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

50（6）FCS由于信息处理现场化，与DCS相比可以（9）用于过程控制的FCS设计开发要点。这一点并不作为与DCS的比较，只是说明用于过程控制或者说用于模拟连续过程类的FCS在设计开发中应重点考虑的问题。

1）要求总线本安防爆功能，而且是头等重要的。

2）基本监控如流量、料位、温度、压力等的变化是缓慢的，而且还有滞后效应，因此，节点监控并不需要快电子学的响应时间，但要求有复杂的模拟量处理能力。这一物理特征决定了系统基本上多采用主一从之间的集中轮询制，这在技术上是合理的，在经济上是有利的。

3）流量、料位、温度、压力等参数的测量，其物理原理是古典的，但传感器、变送器及控制器应向数字智能化发展。

4）作为针对连续过程类及其仪器仪表而开发的FCS，应侧重于低速总线H1的设计完善。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

51（9）用于过程控制的FCS设计开发要点。这一点并无人值守供电采集与监控系统在变电站的应用

52无人值守供电采集与监控系统在变电站的应用52数据采集管理系统在石化行业的应用

53数据采集管理系统在石化行业的应用53数据采集管理系统在石化行业的应用54数据采集管理系统在石化行业的应用54数据采集管理系统在石化行业的应用55数据采集管理系统在石化行业的应用55现场总线计算机控制

在给排水自动化的应用

56现场总线计算机控制

在给排水自动化的应用56现场总线计算机控制

在给排水自动化的应用

57现场总线计算机控制

在给排水自动化的应用57现场总线计算机控制

在给排水自动化的应用

58现场总线计算机控制

在给排水自动化的应用58现场总线计算机控制

在给排水自动化的应用

59现场总线计算机控制

在给排水自动化的应用59现场总线概述60现场总线概述11.1现场总线的背景和发展在计算机数据传输领域内，长期以来使用RS-232和CCITTV.24通信标准，尽管它们被广泛地使用，但确是一种低数据速率和点对点的数据传输标准，无能力支持更高层次的计算机之间的功能操作。同时，在复杂或大规模的应用（如工业现场控制或生产自动化领域）中需要使用大量的传感器、执行器和控制器等，它们通常分布在非常广的范围内，如果在最低层上采用传统星型拓扑结构，那么安装成本和介质造价都将非常高昂；采用流行的LAN组件及环型或总线型拓扑结构，虽然可以减少电缆长度，但是增加的LAN介质及相关硬件和软件又使其系统造价与星型系统相差无几。所以在最低层次上的确需要设计出一种造价低廉而又能经受工业现场环境的通信系统，现场总线就是在这种背景下产生的。611.1现场总线的背景和发展在计算机数据传输领1.1现场总线的背景和发展现场总线的先驱可谓是Honeywell公司在1983年推出的数字信号4mA－20mA输出的差分信号驱动器，它在输出的4mA－20mA直流信号上叠加了数字信号，从而使现场装置与控制室控制装置之间的连接由模拟信号过渡到了数字信号。在此基础上，美国Rosemount公司配合使用了它自己的HART数字通信协议。到了1987年，美国Foxboro公司发表了I/A智能式自动控制系统，系统中使用了全数字通信。Fieldbus网络体系结构及标准的研究和制定始于1985年。在Montreal的IEC技术委员会TC65C会议上决定由ProwayWorkingGroup(IECTC65CWG6)小组负责此项工作。该组在1986年和1987年公布了一组Fieldbus的功能需求。在此期间其他一些国际标准化机构或公司也开始了这项工作，其中有著名的ISA（美国仪器协会）和IEEEP18。621.1现场总线的背景和发展现场总线的先驱可谓是1.1现场总线的背景和发展631.1现场总线的背景和发展41.2现场总线的概述现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。现场总线的节点是现场设备或现场仪表，如传感器、变送器、执行器和编程器等。但不是传统的单功能的现场仪表，而是具有综合功能的智能仪表，例如，温度变送器不仅具有温度信号变换和补偿功能，而且具有PID控制和运算功能；调节阀的基本功能是信号驱动和执行，另外还有输出特性补偿、自校验和自诊断功能。现场设备具有互换性和互操作性，采用总线供电，具有本质安全性。现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表，关键是用新一代的现场总线控制系统FCS(FieldbusControlSystem)代替传统的集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)，实现现场通信网络与控制系统的集成。641.2现场总线的概述现场总线是用于过程自动化和1.2现场总线的概述现场总线的本质含义表现在以下6个方面：①_现场通信网络②_现场设备互连③_互操作性④_分散功能块⑤_通信线供电⑥_开放式互连网络651.2现场总线的概述现场总线的本质含义表现在以下6个方面1.2现场总线的概述70年代发展起来的DCS分布式控制系统，它的结构模式为“操作站－控制站－现场总仪表”即三层结构方式。虽然现场仪表带微处理器成为智能现代化现场仪表，但是由于三层结构方式，成本较高。而且各公司的DCS有各自的标准，不能互联。FCS现场控制系统就与传统的DCS分布式控制系统不同，它的结构为“工作站现场总线智能现场仪表”FCS用两层设备完成DCS中三层设备的功能，降低了成本，提高了可靠性，国际标准统一后，实现了真正开放式的相互连接的结构系统。661.2现场总线的概述70年代发展起来的DCS1.2现场总线的概述现场总线控制系统FCS对传统的集散控制系统DCS的挑战和变革有以下几个方面：首先，FCS的信号传输实现了全数字化，从最底层的传感器和执行机构采用现场总线网络，逐层向上直至最高层均为通信网络互连；第二，FCS系统结构则是全分散式，FCS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，即把DCS控制站的功能化整为零，分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟的控制站，实现彻底的分散控制；第三，FCS的现场设备具有互操作性，不同厂商的现场设备既可互连也可互换，并可以统一组态，彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性；第四，FCS的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，用户可极其方便地共享网络数据库；第五，FCS的技术和标准实现了全开放，从总线标准、产品检验到信息发布完全是公开的，面向世界任何一个制造商和用户。671.2现场总线的概述现场总线控制系统FCS对传1.2现场总线的概述

现场总线控制系统的核心是现场总线，现场总线技术是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。它的出现将使传统的自动控制系统产生革命性变革，变革传统的信号标准、通信标准和系统标准，变革现有自动控制系统的体系结构、设计方法、安装调试方法和产品结构。681.2现场总线的概述现场总线控制系统的核心是现场1.2现场总线的概述现场总线的特点

第一、在分级控制系统中，采用现场总线的系统虽然可能具备足够的智能（数字计算能力），但只执行简单的节点顺序或一种控制方式等较低级功能；第二、现场总线经常只负责发送或接收较小的数据报文，并且以这种数据报文作为与较高一级的控制系统实现设备数据往返传送的有效手段；第三、采用现场总线的系统通常费用较低，可以用低廉的造价组成一个系统，而且与上层网络连接的费用也不高。691.2现场总线的概述现场总线的特点101.2现场总线的概述(1)一对N结构；(2)可靠性高；(3)可控状态；(4)互换性；(5)互操作性；(6)综合功能；(7)分散控制；(8)统一组态；(9)开放式系统；(10)分散功能块；(11)通信线供电。701.2现场总线的概述(1)一对N结构；1.2现场总线的网络结构711.2现场总线的网络结构121.2现场总线的网络结构721.2现场总线的网络结构131.2现场总线的网络结构731.2现场总线的网络结构141.2现场总线的网络结构741.2现场总线的网络结构151.2现场总线的概述751.2现场总线的概述161.2现场总线的概述现场总线的网络拓扑结构有环型、总线型、树型以及几种类型的混合。环型拓扑结构中令牌环形网最为典型，其优点是延时性较好，缺点是成本较高。总线型拓扑结构的优点是站点接入方便，可扩性较好，成本较低，在轻负载的网络基本上没有时延，但在站点多、通信任务重时，延时明显加大。缺点是时延的不确定性，对某些实时应用不利。树型拓扑结构是总线型拓扑结构的一种变型，其优点是可扩性好，有较宽的频带，缺点是站点间通信不方便。总线型拓扑结构的争用使它不适于实时处理某些突发事件，令牌环形网中的令牌绕环一周的时间虽然有一个上限，但在轻负载时性能不太好，可靠性比总线网差些，综合这两种网的优点，在现场总线中采用了令牌总线网，即在物理上是一个总线网，在逻辑上是一个令牌网。令牌总线网具有总线网接入方便、可靠性较好的优点，也具有令牌环形网“无冲突”和时延性好的优点。761.2现场总线的概述现场总线的网络拓扑结构1.2现场总线的概述现场总线的数据操作方式

从现场总线的数据存取、传送、操作方法来分有三种工作模式：对等(PeertoPeer)、主从(Client/ServerC/S)及网络计算机结构(NetworkComputingArchnitectureNCA)。对等和主从工作模式发展较早，也获得广泛应用。在20世纪80年代发展C/S方式，20世纪90年代出现了NCA方式。771.2现场总线的概述现场总线的数据操作方式1.2现场总线的概述网络扩展与网络互连

（1）网络扩展（2）网络互连（3）开放系统互连模型和通信协议781.2现场总线的概述网络扩展与网络互连191.2现场总线的概述1151智能压力变送器原理图

现场总线智能仪表791.2现场总线的概述1151智能压力变送器原理图现场1.2现场总线的概述1151智能压力仪表具有如下功能：1．采集差压信号；2．采集温度信号；3．压力信号单位转换；4．测压膜片非线性补偿；5．压力信号温度补偿；6．流速和流量计算；7．测量数据越限报警；8．自标定；9．零点和满度设定；10．掉电保护；11．数据通信；12．回路控制。FCS上位机管理软件功能1．系统组态；2．数据库组态；3．历史库组态；4．图形组态；5．控制算法组态；6．数据报表组态；7．实时数据显示；8．历史数据显示；9．图形显示；10．参数列表11．数据打印输出；12．数据输入及参数修改13．控制运算调节；14．报警处理；15．故障处理；16．通信接口；17．人机接口。现场总线智能仪表801.2现场总线的概述1151智能压力仪表具1.2现场总线的概述接近传感器811.2现场总线的概述接近传感器221.2现场总线的概述超声波传感器物位控制器821.2现场总线的概述超声波传感1.2现场总线的概述光电传感器831.2现场总线的概述光电传感器241.2现场总线的概述光电数据传送系统841.2现场总线的概述光电数据传送系统251.2现场总线的概述旋转型编码器851.2现场总线的概述旋转型编码器261.2现场总线的概述现场总线标准有如下种类：丹麦国家标准DSF21906：P-Net德国国家标准DIN19245（1-2）：ProfiBus-FMS德国国家标准DIN19245（3）：ProfiBus-DP德国国家标准DIN19245（4）：ProfiBus-PA法国国家标准FIPC46601-607：WorldFIP日本JEMA标准CC-Link美国国家标准ANSI/NEMA以等同方式支持的ISA/IEC标准草案1)ISA/IEC61158-1总论；2)ISA/IEC61158-2物理层规范3)ISA/IEC61158-3链路层服务定义1998/09/30未通过现场总线标准861.2现场总线的概述现场总线标准有如下种类：现场总线标1.2现场总线的概述4)ISA/IEC61158-4链路层规范；1998/09/30未通过5)ISA/IEC61158-5应用层服务定义；1998/09/30未通过6)ISA/IEC61158-6应用层规范；1998/09/30未通过7)ISA/IEC61158-7管理系统8)ISA/IEC61158-8一致性试验9)ISA/IEC61804过程控制模块欧洲标准EN50170（CLC65CX）Vol.IP-NetVol.IIProfiBusVol.IIIWorldFIPVol.IVFF,联合王国(UK)IEC国家委员会提议Vol.VControlNet,联合王国(UK)IEC国家委员会提议欧洲标准EN50254（CLC65CX）1)ProfiBusDP2)FIPDWF3)Interbus871.2现场总线的概述4)ISA/IEC61158-4链路1.2现场总线的概述欧洲标准EN50295（CLCTC17B）1)ASI欧洲标准prEN503251)DeviceNet美国Rockwell2)SDS美国Honeywell国际标准ISO118981)德国CANbus;2)美国DeviceNet;3)特性接近ProfiBus;国际标准IEC62026(IECSC65C)1)ASI法国、德国2)DeviceNet美国Rockwell3)SDS美国Honeywell881.2现场总线的概述欧洲标准EN50295（CLCTC1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点

PLC（1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。

（2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。

（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。

（5）PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。891.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。

（7）PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。

（8）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

90（6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、C

DCS或TDCS

（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术。

（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。

（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。

（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。

（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。

（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

91DCS或TDCS1.3PLC、DC（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。

（8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。

（9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。

（10）制造商：Bailey（美）、Westinghous（美）、HITACH（日）、LEEDS&NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB

（瑞士）、Hartmann&Braun（德）、Yokogawa（日）、Honewell（美国）、Taylor（美）等。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

92（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现

FCS

（1）基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。

（2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。

（3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心，取代每台仪器两根线。

（4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。

（5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。

（6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。

（7）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。

（8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

93FCS1.3PLC、DCS、FCS三大控制系（9）局域网，再可与internet相通。

（10）改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。

（11）制造商：美Honeywell、Smar、Fisher—Rosemount、AB/Rockwell、Elsag—Bailey、Foxboro、Yamatake、日Yokogawa、欧Siemens、GEC—Alsthom、Schneider、proces—Data、ABB等。

（12）3类FCS的典型

1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是绝对重要的，典型产品是FF、WorldFIP、Profibus—PA；

2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CANbus；

3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LONWork、Profibus—FMS。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

94（9）局域网，再可与internet相通。

（

三大控制系统之间的差异

我们已经知道，FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

95三大控制系统之间的差异1.3PLC、DCS

DCSDCS系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。

通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。

（1）系统能处理多少I/O信息。

（2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。

（3）能适应多少用户和装置（CRT、控制站等）。

（4）传输数据的完整性是怎样彻底检查的。

（5）数据公路的最大允许长度是多少。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

96DCS1.3PLC、DCS、FCS三大控制（6）数据公路能支持多少支路。

（7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等）。为保证通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。

为了保证系统的安全性，使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规则，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。

目前在DCS系统中一般使用两类通信手段，即同步的和异步的，同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

97（6）数据公路能支持多少支路。

（7）数据公路FCS

FCS的关键要点有三点

（1）FCS系统的核心是总线协议，即总线标准前面已经叙述，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。

为了使现场总线满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在IEC国际标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作，每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够认为是装置的一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需的操作步骤。由于DD包括描述装置通信所需的所有信息，并且与主站无关，所以可以使现场装置实现真正的互操作性。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

98FCS

FCS的关键要点有三点1.3实际情况是否如上述一致，回答是否定的。目前通过的现场总线国际标准含8种类型，而原IEO国际标准只是8种类型之一，与其它7种类型总线的地位是平等的。其它7种总线，不论其市场占有率有多少，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统，形成产品，而原IEC现场总线国际标准，是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。所以，要实现这些总线的相互兼容和互操作，就目前状态而言，几乎是不可能的。

通过上述，我们是否可以得出这样一种映象：开放的现场总线控制系统的互操作性，就一个特定类型的现场总线而言，只要遵循该类型现场总线的总线协议，对其产品是开放的，并具有互操作性。换句话说，不论什么厂家的产品，也不一家是该现场总线公司的产品，只要遵循该总线的总线协议，产品之间是开放的，并具有互操作性，就可以组成总线网络。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

99实际情况是否如上述一致，回答是否定的。目前通过的2)FCS系统的基础是数字智能现场装置

数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑，是基础，道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通讯规约，不具备数字通信功能，那么所谓双向数字通信只是一句空话，也不能称之为现场总线控制系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线控制系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

1002)FCS系统的基础是数字智能现场装置1.33)FCS系统的本质是信息处理现场化

对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。

减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好处。因此，网络设计时应优先将相互间信息交换量大的节点，放在同一条支路里。

1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

1013)FCS系统的本质是信息处理现场化1.3减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时仍应以节省投资为原则来做选择。如果所选择系统的响应时间允许的话，应选节省线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧张，稍微减少一点信息的传输就够用了，那就应选减少信息传输的方案。

现在一些带现场总线的现场仪表本身装了许多功能块，虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差别，但一个网络支路上有许多功能雷同功能块的情况是客观存在的。选用哪一个现场仪表上的功能块，是系统组态要解决的问题。考虑这个问题的原则是：尽量减少总线上的信息往返。一般可以选择与该功能有关的信息输出最多的那台仪表上的功能块。1.3PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

102减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。典型的现场总线系统框图示于图1。从图1中可以看出，传统的过程控制仪表系统每个现场装置到控制室都需使用一对专用的双绞线，以传送4~20mA信号，图2所示现场总线系统中，每个现场