3-1现场总线控制系统

现场总线控制系统华东理工大学自动化系现场总线控制系统华东理工大学自动化系王学武主要内容自动化装置的五个发展阶段现场总线控制系统的产生现场总线控制网络介绍FCS较DCS的优势现场总线控制系统定义、组成现场总线控制系统运用技术FCS与DCS的集成主要内容自动化装置的五个发展阶段现场总线控制系统的产生现场总线控制网络介绍FCS较DCS的优势现场总线控制系统定义、组成现场总线控制系统运用技术FCS与DCS的集成FCS之间的集成FCS与信息网络的集成SIMATICPCS7DELTAV系统一、自动化装置的五个发展阶段1、基地式仪表；2、单元组合仪表；3、计算机集中控制系统；4、集散控制系统（DCS）；5、现场总线控制系统（FCS）一、自动化装置的五个发展阶段1、基地式仪表；2、单元组合仪表；3、计算机集中控制系统；4、集散控制系统（DCS）；5、现场总线控制系统（FCS）IPC，PLC，DCS，FCS第一阶段基地式仪表（50年代前）它与检测、显示等仪表组装在一起，结构简单、方便，但通用性差。一般与检测装置、显示装置一起组装在一个整体之内同时具有检测、控制与显示的功能结构简单、价格低廉、使用方便通用性差，信号不易传递一般应用于简单控制系统中。第一阶段基地式仪表（50年代前）它与检测、显示等仪表组装在一起，结构简单、方便，但通用性差。一般与检测装置、显示装置一起组装在一个整体之内同时具有检测、控制与显示的功能结构简单、价格低廉、使用方便通用性差，信号不易传递一般应用于简单控制系统中。气动控制仪表的特点是结构简单、性能稳定、可靠性高、价格便宜，且在本质上是安全防爆的，特别适用于石油、化工等有的场所。电动控制仪表的信号传输、放大、变换处理比气动仪表容易得多，又便于实现远距离监视和操作，还易于与计算机等现代化技术工具联用，因而这类仪表的应用更为广泛。电动控制仪表的防爆问题，由于采取了安全火花防爆措施，也得到了很好的解决，它同样能应用于易燃易爆的场所。气动控制仪表的特点是结构简单、性能稳定、可靠性高、价格便宜，且在本质上是安全防爆的，特别适用于石油、化工等有的场所。电动控制仪表的信号传输、放大、变换处理比气动仪表容易得多，又便于实现远距离监视和操作，还易于与计算机等现代化技术工具联用，因而这类仪表的应用更为广泛。电动控制仪表的防爆问题，由于采取了安全火花防爆措施，也得到了很好的解决，它同样能应用于易燃易爆的场所。第二阶段单元组合仪表（50年代）按各组成环节的不同功能和使用要求，将整套仪表分为若干单元，各单元能实现某种功能，使用时可以按生产工艺的不同要求挑选需要的单元加以组合.其特点是应用灵活，通用性强，使用维护方便，特别适用于中、小企业的过程控制系统；第二阶段单元组合仪表（50年代）按各组成环节的不同功能和使用要求，将整套仪表分为若干单元，各单元能实现某种功能，使用时可以按生产工艺的不同要求挑选需要的单元加以组合.其特点是应用灵活，通用性强，使用维护方便，特别适用于中、小企业的过程控制系统；单元组合仪表构成的调节系统单元组合仪表构成的调节系统将整套仪表划分成能实现一定功能的若干单元。使用时根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。单元组合式仪表中各单元间以统一的标准信号。相互广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。它适用于各种企业的自动控制。将整套仪表划分成能实现一定功能的若干单元。使用时根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。单元组合式仪表中各单元间以统一的标准信号。相互广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。它适用于各种企业的自动控制。第三阶段计算机集中控制方式（DDC）（60~70年代中期）主要特点：检测和控制仪表 第三阶段计算机集中控制方式（DDC）（60~70年代中期）主要特点：检测和控制仪表 采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，计算机控制系统的应用，实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；过程控制系统结构 多变量系统，各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统；控制目的 提高控制质量或实现特殊要求；理论 除经典控制理论，现代控制理论开始应用。第四阶段集散控制系统（DCS）（70年代末~）控制设备：商品化的分布式计算机控制系统（ DCS）与可编程控制器（Programmable第四阶段集散控制系统（DCS）（70年代末~）控制设备：商品化的分布式计算机控制系统（ DCS）与可编程控制器（ProgrammableLogicControllers,PLC）的出现与工业应用；控制方法：以模型控制为代表的适合于工业过程的先进控制（AdavancedProcessAPC）方法形成，商品化APC软件Control,出现；控制对象：受约束的MIMO（多输入多输出）系统，控制目标考虑操作条件的最优化。集散控制系统的发展概况：初创期(1975一l980年)成熟期(1980一1985集散控制系统的发展概况：初创期(1975一l980年)成熟期(1980一1985年)扩展期(1985年以后)DCS由四部份组成：操作站、控制器、I/O板、通讯网络。DCS由四部份组成：操作站、控制器、I/O板、通讯网络。第五阶段现场总线控制系统（FCS）（90年代~）控制设备：商品化现场总线控制系统（第五阶段现场总线控制系统（FCS）（90年代~）控制设备：商品化现场总线控制系统（FieldbusComputerSystems,FCS）逐步替代DCS系统；网络技术的高度发展。控制对象：操作单元→生产全过程→供应链（SupplyChain），广义的“控制”概念。控制方法：结合最优化技术、计算机网络与数据信息处理技术的计算机集成生产系统（CIPS）的形成与应用。厂级生产计划与调度：通过合理安排各装置的生产任务（处理量、生产方案等），实现全厂生产效益的最大化；装置操作的最优化：在完成厂级生产任务、保证装置安全的前提下，以装置效益的最优化为目标，制定各单元重要参数的操作指标（即设定值）；基本单元的平稳控制：跟踪重要参数的操作指标，实现基本单元的平稳操作、安全操作与质量控制。厂级生产计划与调度：通过合理安排各装置的生产任务（处理量、生产方案等），实现全厂生产效益的最大化；装置操作的最优化：在完成厂级生产任务、保证装置安全的前提下，以装置效益的最优化为目标，制定各单元重要参数的操作指标（即设定值）；基本单元的平稳控制：跟踪重要参数的操作指标，实现基本单元的平稳操作、安全操作与质量控制。从生产过程的角度看，过程控制实现的目标：安全性：确保生产过程中人身与设备的安全，主要措施包括：对重要参数设置定值控制、采取参数超限与事故、设置自动联锁保护系统等；经济性：即实现经济效益的最大化或操作成本的最小化，常用方法：采用约束控制与操作最优化技术；稳定性：即要求系统具有抑制外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力。常用方法：结合工业对象特性与控制理论对系统进行稳定性与鲁棒性分析。从生产过程的角度看，过程控制实现的目标：安全性：确保生产过程中人身与设备的安全，主要措施包括：对重要参数设置定值控制、采取参数超限与事故、设置自动联锁保护系统等；经济性：即实现经济效益的最大化或操作成本的最小化，常用方法：采用约束控制与操作最优化技术；稳定性：即要求系统具有抑制外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力。常用方法：结合工业对象特性与控制理论对系统进行稳定性与鲁棒性分析。二、现场总线控制系统的产生计算机控制系统在经历了DDC控制以后，DCS控制体现了控制系统的网络化发展趋势，现场总线的产生使这种趋势变得更加明显和具体，真正体现了控制结构网络化、集成化；控制功能分布化、智能化的开放式系统---现场二、现场总线控制系统的产生计算机控制系统在经历了DDC控制以后，DCS控制体现了控制系统的网络化发展趋势，现场总线的产生使这种趋势变得更加明显和具体，真正体现了控制结构网络化、集成化；控制功能分布化、智能化的开放式系统---现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem）。本世纪六十年代，数字计算机进入控制领域，产生了第一代控制系统CCS（计算机集中控制系统）。在CCS中，数字计算机取代了传统的模拟控制器，从而能够使用复杂控制算法和协调控制，从而使自动控制发生了质的飞跃。但是CCS在集中控制的同时也集中了，系统可靠性很低。由于只有一个CPU工作，实时性差。系统越大，上述缺点越突出。本世纪六十年代，数字计算机进入控制领域，产生了第一代控制系统CCS（计算机集中控制系统）。在CCS中，数字计算机取代了传统的模拟控制器，从而能够使用复杂控制算法和协调控制，从而使自动控制发生了质的飞跃。但是CCS在集中控制的同时也集中了，系统可靠性很低。由于只有一个CPU工作，实时性差。系统越大，上述缺点越突出。第二代计算机控制系统是七十年代出现的分级计算机控制系统。七十年代中期出现的分散型控制系统DCS（也称集散控制系统）也属于分级计算机控制系统。典型的DCS可分为操作站级、过程控制级和现场仪表三级。这种控制系统的特点是“集中管理，分散控制”。其基本控制功能在过程控制级中，工作站级的主要作用是监督管理。第二代计算机控制系统是七十年代出现的分级计算机控制系统。七十年代中期出现的分散型控制系统DCS（也称集散控制系统）也属于分级计算机控制系统。典型的DCS可分为操作站级、过程控制级和现场仪表三级。这种控制系统的特点是“集中管理，分散控制”。其基本控制功能在过程控制级中，工作站级的主要作用是监督管理。分散控制使得系统由于某个局部的不可靠而造成对整个系统的损害降到很低的程度，加之各种软硬件技术不断成熟，极大地提高了整个系统的可靠性，因而迅速成为工业自动控制系统的主流。目前DCS仍有相当多的应用，我国电力、冶金、等企业中，大量使用了外国公司（如贝利、横河、罗斯蒙特等）的DCS。近年来我国开发的DCS系统（如和利时公司的HS2000）也取得了很好的业绩。分散控制使得系统由于某个局部的不可靠而造成对整个系统的损害降到很低的程度，加之各种软硬件技术不断成熟，极大地提高了整个系统的可靠性，因而迅速成为工业自动控制系统的主流。目前DCS仍有相当多的应用，我国电力、冶金、等企业中，大量使用了外国公司（如贝利、横河、罗斯蒙特等）的DCS。近年来我国开发的DCS系统（如和利时公司的HS2000）也取得了很好的业绩。然而DCS的缺点也是十分明显的。其原因，一是它是一种数字-模拟混合系统，DCS的现场仪表（变送器和执行器）仍然使用传统的模拟仪表。这带来一系列问题：信号传输可靠性差（与数字通讯相比），成本高（每个信号需一条信号线，且需要安全栅或换环节增加了成本；电路），必备的数-然而DCS的缺点也是十分明显的。其原因，一是它是一种数字-模拟混合系统，DCS的现场仪表（变送器和执行器）仍然使用传统的模拟仪表。这带来一系列问题：信号传输可靠性差（与数字通讯相比），成本高（每个信号需一条信号线，且需要安全栅或换环节增加了成本；电路），必备的数-模、模-数转二是互换性差。各厂家的DCS自成标准，不能互换，这增加了用户在使用和维修上的；三是价格昂贵，使很多中小企业望而却步。由于微处理器技术和通讯技术的发展，从80年代中期，即出现了很多带有微处理器的智能化现场仪表，从此萌发了现场总线的思想。由于微处理器技术和通讯技术的发展，从80年代中期，即出现了很多带有微处理器的智能化现场仪表，从此萌发了现场总线的思想。三、现场总线控制网络介绍现场总线控制网络是领域的延伸。发展在测控信息的技术发展对测控系统提出了数字化、网络化、信息化的要求，如数字地球、数字北京、企业的管理控制等要求测量控制设备向网络提供多方面的数字信息。三、现场总线控制网络介绍现场总线控制网络是领域的延伸。发展在测控信息的技术发展对测控系统提出了数字化、网络化、信息化的要求，如数字地球、数字北京、企业的管理控制等要求测量控制设备向网络提供多方面的数字信息。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力，提高了信号的测量、传输和控制精度，提高了系统与设备的功能、性能。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力，提高了信号的测量、传输和控制精度，提高了系统与设备的功能、性能。现场总线可采用多种介质（多种有线和无线方式）传送数字信号。在两根导线上可挂接多至几十个自控设备，能节省大量线缆、槽架、连接件。减少系统设计、安装、维护的工作量。现场总线形成真正分散在现场的完整控制系统，提高了控制系统运行的可靠性。丰富了现场总线可采用多种介质（多种有线和无线方式）传送数字信号。在两根导线上可挂接多至几十个自控设备，能节省大量线缆、槽架、连接件。减少系统设计、安装、维护的工作量。现场总线形成真正分散在现场的完整控制系统，提高了控制系统运行的可靠性。丰富了控制设备的信息内容，提供了如阀门动作次数、故障诊断等信息。为控制信息进入公用数据网络创造了条件，了现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的，便于实现管控。控制网络与数据网络的结合，便于实现信号的传送与异地自动控制。全分布、网络集成式控制系统。为控制信息进入公用数据网络创造了条件，了现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的，便于实现管控。控制网络与数据网络的结合，便于实现信号的传送与异地自动控制。全分布、网络集成式控制系统。现场总线系统是企业的底层网络现场总线系统是企业的底层网络企业网络的功能层次企业网络的功能层次的优势FCS(现场总线控制系统将取代传统DCS(分布式控制系统)成为控制系统主角。的优势FCS(现场总线控制系统将取代传统DCS(分布式控制系统)成为控制系统主角。下面就几个主要方面进行对比。（1）数字化FCS：高可靠性信号处理。DCS：半数字化，在模拟系统中，噪音及其他信号扭曲无法被检测。（1）数字化FCS：高可靠性信号处理。DCS：半数字化，在模拟系统中，噪音及其他信号扭曲无法被检测。（2）可互操作性：性价比最优的选择与系统集成大多数用于DCS和智能型变送器间的通信协议是DCS制造商独家采用的封闭系统。（2）可互操作性：性价比最优的选择与系统集成大多数用于DCS和智能型变送器间的通信协议是DCS制造商独家采用的封闭系统。（3）分散性FCS：结构分散、控制分散。DCS：一个或多个"控制单元"对多回路进行控制。（3）分散性FCS：结构分散、控制分散。DCS：一个或多个"控制单元"对多回路进行控制。减少了接线与安装4-20mAISISISISFieldbus传统的4-20mA仪表接线方式,对每一设备，均需配置一个本安栅，一对接线多台设备可以共用一个本安栅，一对接线©1999FieldbusFoundationIS减少了接线与安装4-20mAISISISISFieldbus传统的4-20mA仪表接线方式,对每一设备，均需配置一个本安栅，一对接线多台设备可以共用一个本安栅，一对接线©1999FieldbusFoundationIS（4）可靠性、可维护性和经济性现场总线控制系统采用数字总线式通信线路代替传统DCS中一对一的I/O连线，对于大规模I/O系统来说，减少了由连线带来的不可靠，同时降低了布线成本，与传统DCS技术相比，（4）可靠性、可维护性和经济性现场总线控制系统采用数字总线式通信线路代替传统DCS中一对一的I/O连线，对于大规模I/O系统来说，减少了由连线带来的不可靠，同时降低了布线成本，与传统DCS技术相比，可节省电缆、调试、维护成本40%以上。（5）现场总线已经发展成为可以取代DCS的新型的FCS控制系统。DCS与FCS并存是可能的，但DCS并不适合与现场总线集成。如果现场总线连接到DCS上，它的大多数优势便无法发挥出来。因为分布在现场设备中的功能块组态、状态、诊断、校验、设备自身信息以及来自现设备的管理信息等均无法完全（5）现场总线已经发展成为可以取代DCS的新型的FCS控制系统。DCS与FCS并存是可能的，但DCS并不适合与现场总线集成。如果现场总线连接到DCS上，它的大多数优势便无法发挥出来。因为分布在现场设备中的功能块组态、状态、诊断、校验、设备自身信息以及来自现设备的管理信息等均无法完全到DCS中。五、现场总线控制系统定义、组成现场总线控制系统（FCS）是将现场总线技术应用于具体的生产过程，构成网络化、分散化的自动控制系统。五、现场总线控制系统定义、组成现场总线控制系统（FCS）是将现场总线技术应用于具体的生产过程，构成网络化、分散化的自动控制系统。现场总线控制系统通常由以下三部分组成：智能仪表、控制器现场总线（3）线路、组态计算机现场总线控制系统通常由以下三部分组成：智能仪表、控制器现场总线（3）线路、组态计算机这里的仪表、控制器、计算机都需要通过现场总线网卡、通信协议软件连接到网上。因此，现场总线网卡、通信协议软件是现场总线控制系统的基础和神经中枢。这里的仪表、控制器、计算机都需要通过现场总线网卡、通信协议软件连接到网上。因此，现场总线网卡、通信协议软件是现场总线控制系统的基础和神经中枢。开放式现场总线控制系统应具有组态技术，包括数据库组态及控制算法组态，生成的参数及算法不仅可以在控制器中运行，还可以在I/O或智能设备上运行，按照现场总线标准定义的功能块可以在智能仪表及执行机构中进行运算，以实现真正的分布式控制。开放式现场总线控制系统应具有组态技术，包括数据库组态及控制算法组态，生成的参数及算法不仅可以在控制器中运行，还可以在I/O或智能设备上运行，按照现场总线标准定义的功能块可以在智能仪表及执行机构中进行运算，以实现真正的分布式控制。六、现场总线控制系统运用技术Control控制理论（经典控制理论、现代控制理论、数字控制、控制等等）“3C”技术的综合计算机技术（微机控制原理与六、现场总线控制系统运用技术Control控制理论（经典控制理论、现代控制理论、数字控制、控制等等）“3C”技术的综合计算机技术（微机控制原理与网络通信技术（计算机网络、通信原理）接术、单片机、DSP、PLD）现场总线与分布式控制系统ComputerCommunication的集成现场总线对传统DCS的冲击来源于其本质上优越于DCS系统的技术特征。根据国际电工委员会IEC和现场总线FF的定义，现场总线技术具有以下5个主要特点：①数字信号完全取代4-20mA模拟信号；②使基本过程控制、和计算功能等完全分布在现场完成；的集成现场总线对传统DCS的冲击来源于其本质上优越于DCS系统的技术特征。根据国际电工委员会IEC和现场总线FF的定义，现场总线技术具有以下5个主要特点：①数字信号完全取代4-20mA模拟信号；②使基本过程控制、和计算功能等完全分布在现场完成；③使设备增加非控制信息，如自诊断信息、组态信息以及补偿信息等；④实现现场管理和控制的统一；⑤真正实现系统开放性、互操作性。现场总线技术不仅是一种通信技术，它实际上融入了智能化仪表、计算机网络和开放系统互连(OSI)等技术的精粹。所有这些特点使得以现场总线技术为基础的现场总线控制系统(FCS)相对于传统DCS系统具有巨大的优越性：①系统结构大大简化，成本显著降低；②现场设备自治性加强，系统性能全面提高；现场总线技术不仅是一种通信技术，它实际上融入了智能化仪表、计算机网络和开放系统互连(OSI)等技术的精粹。所有这些特点使得以现场总线技术为基础的现场总线控制系统(FCS)相对于传统DCS系统具有巨大的优越性：①系统结构大大简化，成本显著降低；②现场设备自治性加强，系统性能全面提高；③提高了信号传输的可靠性和精度；④真正实现全分散、全数字化的控制网络；⑤用户始终拥有系统集成权。现场总线于DCS系统I/0总线上的集成在DCS的结构体系中，自上而下大体可分为3层：管理层，操作层和I/O测控层。在I/O测控层的I/O总线上，挂有DCS现场总线于DCS系统I/0总线上的集成在DCS的结构体系中，自上而下大体可分为3层：管理层，操作层和I/O测控层。在I/O测控层的I/O总线上，挂有DCS控制器和各种I/O卡件，I/O卡件用于连接现场4-20mA设备、离散量或PIC等现场信号，DCS控制器负责现场控制。下图给出了在DCS系统的I/O总线上集成现场总线的原理图。其关键是通过一个现场总线接口卡挂在DCS的I/O总线上，实现现场总线系统中的数据信息成原有DCS的I/O总线上相对应的数据信息，如基本测量值、值或工艺设定值等，使得在DCS控制器所看到的现场总线来的信息下图给出了在DCS系统的I/O总线上集成现场总线的原理图。其关键是通过一个现场总线接口卡挂在DCS的I/O总线上，实现现场总线系统中的数据信息成原有DCS的I/O总线上相对应的数据信息，如基本测量值、值或工艺设定值等，使得在DCS控制器所看到的现场总线来的信息就如同来自一个传统的DCS设备卡一样。这样便实现了在I/O总线上的现场总线技术集成。这种方案主要可用于DCS系统已经安装并稳定运行，而现场总线首次引入系统的、规模较小的应用场合；此方案也可应用于PLC系统。这种方案的优点是结构比较简单，缺点是集成规模受到现场总线接口卡的限制，智能仪表相关信息不能在上层体现。这种方案主要可用于DCS系统已经安装并稳定运行，而现场总线首次引入系统的、规模较小的应用场合；此方案也可应用于PLC系统。这种方案的优点是结构比较简单，缺点是集成规模受到现场总线接口卡的限制，智能仪表相关信息不能在上层体现。现场总线于DCS系统网络层的集成除了在I/O总线上的集成方案，还可以在更高一层——DCS网络层上集成现场总线系统。在这种方案中，现场总线接口卡不是挂在DCS的I/O总线上，而是在DCS现场总线于DCS系统网络层的集成除了在I/O总线上的集成方案，还可以在更高一层——DCS网络层上集成现场总线系统。在这种方案中，现场总线接口卡不是挂在DCS的I/O总线上，而是在DCS的上层LAN上，其结构如下图所示。在这种方案中，现场总线控制执行信息、测量以及现场仪表的控制功能均可在DCS操作站进行浏览并修改。它的优点是原来必须由DCS主计算机完成的一些控制和计算功能，现在可下放到现场仪表实现，并且可以在DCS操作员界面上得到相关的参数或数据信息；它的另一个优点是不需要对在这种方案中，现场总线控制执行信息、测量以及现场仪表的控制功能均可在DCS操作站进行浏览并修改。它的优点是原来必须由DCS主计算机完成的一些控制和计算功能，现在可下放到现场仪表实现，并且可以在DCS操作员界面上得到相关的参数或数据信息；它的另一个优点是不需要对DCS控制站进行改动，对原有系统影响较小。现场总线通过网关与DCS系统并行集成若在一个工厂中并行运行着DCS系统和现场总线系统，则还可以通过一个网关来网接两者(如下图所示)，安装网关以完成DCS系统与现场总线高速网络之间的信息传递。在这一结构中，DCS系统的信息能够在新的操作员界面上得到并显示。现场总线接口单元可提供控制协调、等功能。管理和短时趋势收集现场总线通过网关与DCS系统并行集成若在一个工厂中并行运行着DCS系统和现场总线系统，则还可以通过一个网关来网接两者(如下图所示)，安装网关以完成DCS系统与现场总线高速网络之间的信息传递。在这一结构中，DCS系统的信息能够在新的操作员界面上得到并显示。现场总线接口单元可提供控制协调、等功能。管理和短时趋势收集现场总线与DCS的并行集成，完成整个工厂的控制系统和信息系统的集成统一，并可以通过Web服务器实现Infranet与Internet的互连。这种方案的优点是丰富了网络的信息内容，便于发挥数据信息和控制信息的综合优势；另外，在这种集成方案中，现场总线系统与通过网关而集成在一起的现场总线与DCS的并行集成，完成整个工厂的控制系统和信息系统的集成统一，并可以通过Web服务器实现Infranet与Internet的互连。这种方案的优点是丰富了网络的信息内容，便于发挥数据信息和控制信息的综合优势；另外，在这种集成方案中，现场总线系统与通过网关而集成在一起的DCS系统是相互的。具体情况具体分析！具体情况具体分析！FCS之间的集成FCS之间的集成八、FCS与信息网络的集成八、FCS与信息网络的集成九、SIMATICPCS7全集成自动化思想随着自动化技术的不断发展和计算机技术的飞速进步，今天的自动化控制概念也发生了巨大的变化。在传统的自动化解决方案中，自动化控制实际上是由各种的、分离的技术和不同厂家的来搭配起来的，比如一个大型工厂经常是由过程控制系统、可编程控制器、上位计算机、SCADA系统和人机界面制。共同进行控为了把所有这些组合在一起，需要采用各种类型和不同厂商的接口软件和硬件来连接、配置和调试。九、SIMATICPCS7全集成自动化思想随着自动化技术的不断发展和计算机技术的飞速进步，今天的自动化控制概念也发生了巨大的变化。在传统的自动化解决方案中，自动化控制实际上是由各种的、分离的技术和不同厂家的来搭配起来的，比如一个大型工厂经常是由过程控制系统、可编程控制器、上位计算机、SCADA系统和人机界面制。共同进行控为了把所有这些组合在一起，需要采用各种类型和不同厂商的接口软件和硬件来连接、配置和调试。全集成自动化思想全集成自动化思想就是用一种系统完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少了大量接口部件，应用全集成自动化可以克服上位机和工业控制器之间，连续控制和逻辑控制之间，集中与分散之间的界限。全集成自动化思想全集成自动化思想就是用一种系统完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少了大量接口部件，应用全集成自动化可以克服上位机和工业控制器之间，连续控制和逻辑控制之间，集中与分散之间的界限。全集成自动化思想同时，全集成自动化解决方案还可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境，这主要包括：统一的数据管理统一的通信统一的组态和编程软件基于这种环境，各种各样不同的技术可以在一个用户接口下，集成在一个有全局数据库的总体系统中。所以技术可以在一个平台下对所有应用进行组态和编程任务。由于应用一个组态平台，培训和工程变得简单，费用也大大降低。全集成自动化思想同时，全集成自动化解决方案还可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境，这主要包括：统一的数据管理统一的通信统一的组态和编程软件基于这种环境，各种各样不同的技术可以在一个用户接口下，集成在一个有全局数据库的总体系统中。所以技术可以在一个平台下对所有应用进行组态和编程任务。由于应用一个组态平台，培训和工程变得简单，费用也大大降低。基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7随着工业自动化过程控制理论和计算机技术的迅猛发展，以及对工业自动化过程控制系统的可靠性、复杂性、功能的完善性、系统的可维护性、人机界面的友、数据的可分析可管理性等各个方面都提出了愈来愈高的要求,同时也为工业自动化过程控制系统的发展指明了方向：基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7随着工业自动化过程控制理论和计算机技术的迅猛发展，以及对工业自动化过程控制系统的可靠性、复杂性、功能的完善性、系统的可维护性、人机界面的友、数据的可分析可管理性等各个方面都提出了愈来愈高的要求,同时也为工业自动化过程控制系统的发展指明了方向：基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7系统之间的横向日益增加；系统与管理层和现场仪表级的加；现场总线的应用越来越广泛；日益增厂商的日益开放，通过OPC、SQL等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现；基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7系统之间的横向日益增加；系统与管理层和现场仪表级的加；现场总线的应用越来越广泛；日益增厂商的日益开放，通过OPC、SQL等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现；基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7因此，传统的DCS系统已经不能满足90年代自动化过程控制系统的设计标准和要求，SIMATICPCS7过程控制系统就是在这种形势基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7因此，传统的DCS系统已经不能满足90年代自动化过程控制系统的设计标准和要求，SIMATICPCS7过程控制系统就是在这种形势下开发的新一代过程控制系统，它是一个全集成的、结构完整、功能完善、面向整个生产过程的过程控制系统。SIMATICPCS7是西门子公司结合最先进的计算机软、硬件技术，在西门子公司S5，S7系列可编程控制器及TELEPERM系列集散系统的基础上，面向所有过程控制应用场合的先进过程控制系统。基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7SIMATICPCS7过程控制系统具备了以下几个方面的特点：高度的可靠性和稳定性高速度，大容量的控制器客户/服务器的结构集中的，从上到下的组态方式能灵活、可靠地嫁接于老系统基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7SIMATICPCS7过程控制系统具备了以下几个方面的特点：高度的可靠性和稳定性高速度，大容量的控制器客户/服务器的结构集中的，从上到下的组态方式能灵活、可靠地嫁接于老系统集中的，友好的人机界面含有配方功能的批量处理包开放的结构，可以同管理级进行通讯同现场总线技术溶为一体基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7SIMATIC PCS7采用优秀的上位机软件WinCC作为操作和的人机界面，利用开放的现场总线和工业以太网实现现场信息和系统通讯，采用S7自动化系统作为现场控制单元实现过程控制，以灵活多样的分布式I/O接收现场传感检测信号。SIMATICPCS7是基于全集成自动化思想的系统，其集成的是统一的过程数据库和唯一的数据库管理软件，所有的系统信息都于一个数据库中而且只需输入一次，这样就大大增强了系统的整体性和信息的准确性。基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7SIMATIC PCS7采用优秀的上位机软件WinCC作为操作和的人机界面，利用开放的现场总线和工业以太网实现现场信息和系统通讯，采用S7自动化系统作为现场控制单元实现过程控制，以灵活多样的分布式I/O接收现场传感检测信号。SIMATICPCS7是基于全集成自动化思想的系统，其集成的是统一的过程数据库和唯一的数据库管理软件，所有的系统信息都于一个数据库中而且只需输入一次，这样就大大增强了系统的整体性和信息的准确性。基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7SIMATICPCS7的通讯系统采用的是工业以太网和PROFIBUS现场总线。工业以太网用于系统站之间的数据通讯，SIMATICPCS7采用符合基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7SIMATICPCS7的通讯系统采用的是工业以太网和PROFIBUS现场总线。工业以太网用于系统站之间的数据通讯，SIMATICPCS7采用符合IEC－1131－3国际标准的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及高级编程语言。现场设备库提供大量的常用的现场设备信息及功能块，可大大简化组态工作，缩短工程周期。SIMATICPCS7具有ODBC、OLE等标准接口，并且应用以太网、PROFIBUS现场总线等开放网络，从而具有很强的开放性，可以很容易地连接上位机管理系统和其它厂厂商的控制系统。全集成自动化(TotallyIntegratedAutomation)是西门子面向所有行业的自动化集成解决方案平台，涵盖了西全集成自动化(TotallyIntegratedAutomation)是西门子面向所有行业的自动化集成解决方案平台，涵盖了西门子自动化全线，代表了典型的工业自动化系统。十、DELTAV系统DeltaV系统概述DeltaV在一个开发环境中解决了过程控制领域内的问题。它包含了企业自动化和信息系统的每一个方面，其卓越的性能提高了公司的生产能力。系统的功能超过了用户的想象。DeltaV系统的应用范围包括了从单个过程控制的区域到全厂范围的自动化系统。无论你的I/O点是几十个还是上万个，系统都可以满足要求。DeltaV系统提供的工具比任何以往的系统更轻松地管理您的过程。十、DELTAV系统DeltaV系统概述DeltaV在一个开发环境中解决了过程控制领域内的问题。它包含了企业自动化和信息系统的每一个方面，其卓越的性能提高了公司的生产能力。系统的功能超过了用户的想象。DeltaV系统的应用范围包括了从单个过程控制的区域到全厂范围的自动化系统。无论你的I/O点是几十个还是上万个，系统都可以满足要求。DeltaV系统提供的工具比任何以往的系统更轻松地管理您的过程。系统包括：控制器、I/O、DeltaV工作站、通讯网络。自1996年DeltaV系统问世以来，就以其技术先进、性能优越、简单易用的特点迅速获得业界的广泛赞誉，至今在全球的应用已经超过45，000套，在中国的应用也已经达到127套，自1996年DeltaV系统问世以来，就以其技术先进、性能优越、简单易用的特点迅速获得业界的广泛赞誉，至今在全球的应用已经超过45，000套，在中国的应用也已经达到127套，同时，DeltaV系统的硬件、软件功能也经过不断更新，其功能愈来愈强大，性能愈来愈高。（2009）系统概念★基于总线的设计：DeltaV系统被认为是世界上第一个采用现场总线的系统，这种总线方式带来巨大的好处。★设备管理：无需派技术员到那些噪声大、偏远和的地点就可维护您的现场设备。DeltaV内置的设备管理软件提供了对FF现场总线和HART设备的组态、修改量程和诊断的功能。系统概念★基于总线的设计：DeltaV系统被认为是世界上第一个采用现场总线的系统，这种总线方式带来巨大的好处。★设备管理：无需派技术员到那些噪声大、偏远和的地点就可维护您的现场设备。DeltaV内置的设备管理软件提供了对FF现场总线和HART设备的组态、修改量程和诊断的功能。★集成：DeltaV系统的另一项工业领域的技术突破是首家推出并成功应用了OPC通讯技术和微软的分布式COM解决方案。★统一的管理：DeltaV系统采用OPC和MODBUS技术，这可方便于您将现存的★集成：DeltaV系统的另一项工业领域的技术突破是首家推出并成功应用了OPC通讯技术和微软的分布式COM解决方案。★统一的管理：DeltaV系统采用OPC和MODBUS技术，这可方便于您将现存的PROVOX、RS3、Honeywell、Bailey及其他系统组合为一体。系统概念★公共的通讯环境：同PLC/HMI的解决方案不同。完全的DeltaV系统的一大特色是单一集成数据库同所有的组态工作相对应。★：通过调制解调器和工厂局域网可安全地所有的组态、操作、诊断和历史趋势应用程序。★ 易于学习。★ 模块：DeltaV的模块功能允许您采用模块化组件的方式管理系统信息。系统概念★公共的通讯环境：同PLC/HMI的解决方案不同。完全的DeltaV系统的一大特色是单一集成数据库同所有的组态工作相对应。★：通过调制解调器和工厂局域网可安全地所有的组态、操作、诊断和历史趋势应用程序。★ 易于学习。★ 模块：DeltaV的模块功能允许您采用模块化组件的方式管理系统信息。系统概念★易于升级：DeltaV的升级工具可轻松实现系统的版本升级。★的先进控制：将智能现场设备和DeltaV系统的先进控制应用程序相结合，使得系统运行得更好。从预先调谐参数，到连续过程检测、预先建模和，您可充分使用系统的这能。此外，在DeltaV系统中这些先进控制方案易于实现和维护。系统概念★易于升级：DeltaV的升级工具可轻松实现系统的版本升级。★的先进控制：将智能现场设备和DeltaV系统的先进控制应用程序相结合，使得系统运行得更好。从预先调谐参数，到连续过程检测、预先建模和，您可充分使用系统的这能。此外，在DeltaV系统中这些先进控制方案易于实现和维护。工作站和软件DeltaV工作站提供了一个完整的用户环境，它支持的功能非常广泛－－从操作和分析过程、组态和维护系统到将DeltaV同其他的设备集成到一起。每种功能都有一个简单、直观的用户界面。DeltaV工作站的硬件是基于非常商业化的常用组件。这包括采用最新奔腾处理器的PC、WindowsNT的操作系统。DeltaV工作站软件采用高性能、易于使用的软件包。所有的工作站软件组采用集成的TCP/IP通讯协议。工作站和软件DeltaV工作站提供了一个完整的用户环境，它支持的功能非常广泛－－从操作和分析过程、组态和维护系统到将DeltaV同其他的设备集成到一起。每种功能都有一个简单、直观的用户界面。DeltaV工作站的硬件是基于非常商业化的常用组件。这包括采用最新奔腾处理器的PC、WindowsNT的操作系统。DeltaV工作站软件采用高性能、易于使用的软件包。所有的工作站软件组采用集成的TCP/IP通讯协议。避免了动态连接库（DDL）和动态给您带来的不便。（DDE）先进控制利用DeltaV软件组内嵌的先进控制功能，您可找到一种适合您的工厂自动化所需的恰当的控制策略。先进控制功能能连续监视这些控制策略的执行情况，并提高和优化它们的性能。所有的这些使得自动化系统和工厂的运行性能大为改观。先进控制利用DeltaV软件组内嵌的先进控制功能，您可找到一种适合您的工厂自动化所需的恰当的控制策略。先进控制功能能连续监视这些控制策略的执行情况，并提高和优化它们的性能。所有的这些使得自动化系统和工厂的运行性能大为改观。★DeltaV神经网络控制软件（DeltaVNeural）：神经网络在对模型的白噪声和非线性过程的处理上比其他方法要好。DeltaV神经网络将这种先进的技术直接嵌入到控制器中，这样，可自动进行预处理、设计、培训和检验。★ DeltaV控制软件（DeltaVPredict）：控制的功能嵌在控制器中，可对操作DeltaV员界面进行预组态，这使得模型控制变得更容易。★ DeltaV侦察软件（DeltaV Inspect）：DeltaV检验您回路的检测器，其目的就是提高工厂的运行性能。DeltaV检验软件一个回路一个回路地找出不正常变量并给出排除的建议。★DeltaV神经网络控制软件（DeltaVNeural）：神经网络在对模型的白噪声和非线性过程的处理上比其他方法要好。DeltaV神经网络将这种先进的技术直接嵌入到控制器中，这样，可自动进行预处理、设计、培训和检验。★ DeltaV控制软件（DeltaVPredict）：控制的功能嵌在控制器中，可对操作DeltaV员界面进行预组态，这使得模型控制变得更容易。★ DeltaV侦察软件（DeltaV Inspect）：DeltaV检验您回路的检测器，其目的就是提高工厂的运行性能。DeltaV检验软件一个回路一个回路地找出不正常变量并给出排除的建议。★软件（DeltaVSimulate）：DeltaV在环境中，您可更好地理解过程是怎么被软件包使用DeltaV系统的实际I/O来模拟现场设备的动作和响应。在DeltaV系统中，集成的软件组工具可提供过程处理的输入信息。★DeltaV模糊控制软件（DeltaVFuzzy）：它比PID控制更高级，模糊控制可达到更快的响应速度，无超调，可允许更大的噪声信号。如果★软件（DeltaVSimulate）：DeltaV在环境中，您可更好地理解过程是怎么被软件包使用DeltaV系统的实际I/O来模拟现场设备的动作和响应。在DeltaV系统中，集成的软件组工具可提供过程处理的输入信息。★DeltaV模糊控制软件（DeltaVFuzzy）：它比PID控制更高级，模糊控制可达到更快的响应速度，无超调，可允许更大的噪声信号。如果您的过程控制中需频繁调整设定值，且有负载扰动，则DeltaV模糊控制系统是您的最佳选择。同所有的DeltaV系列一样，该软件也是易于使用的。★DeltaV回路整定软件（DeltaVTune）：为简化模糊逻辑回路的调谐，同标准的PID回路一样，DeltaV系统也有易于使用的自调谐能力。可快速调节回路并保持系统运行DeltaV系统规模DeltaV系统的I/O处理能力达到30,000个I/O点，一套系统可以支持120个节点，并可同时设置额外的42个和组态工作。工作站，以进行操作DeltaV系统规模DeltaV系统的I/O处理能力达到30,000个I/O点，一套系统可以支持120个节点，并可同时设置额外的42个和组态工作。工作站，以进行操作工作站(RemoteWorkstations)DeltaV系统增加了独一无二的工作站，工作站可以通过网络，包括局域网(LAN)、广域网（WAN)、拨号网络、微波和通讯，对DeltaV系统进行组态、操作和维护。工作站可通过ProfessionalPLUS站或应用站连接到DeltaV系统，为系统增加42个额外的窗口。工作站(RemoteWorkstations)DeltaV系统增加了独一无二的工作站，工作站可以通过网络，包括局域网(LAN)、广域网（WAN)、拨号网络、微波和通讯，对DeltaV系统进行组态、操作和维护。工作站可通过ProfessionalPLUS站或应用站连接到DeltaV系统，为系统增加42个额外的窗口。ProfibusDP接口模块(ProfibusDPInterface)DeltaV系统为用户提供的ProfibusDP接口ProfibusDP接口模块(ProfibusDPInterface)DeltaV系统为用户提供的ProfibusDP接口卡件可以非常容易地把ProfibusDP标准的设备集成到DeltaV系统进行管理和控制。对待来自这些设备的信号，就象传统I/O一样，因此对它们的控制是完全透明的。使用ProfibusDP可增加ProfibusDP标准的设备，影响系统正常运行。AS-i接口模块(AS-iInterface)很容易地把廉价的离散量的AS－i设备接入到DeltaV系统。对待来自这些设备的所有信号，AS-i接口模块(AS-iInterface)很容易地把廉价的离散量的AS－i设备接入到DeltaV系统。对待来自这些设备的所有信号，就象传统I/O一样，因此对它们的控制也是透明的，没有网关，没有。自动识别现场设备，随你自定的信号名和你的组态自动识别地址。OPC技术1996年，工业界的著名厂商Fisher-Rosemount首次将OPC技术应用在Deltav系统中，并提供了功能强大的基于OPC技术的软件，如OPCMirror、OPC技术1996年，工业界的著名厂商Fisher-Rosemount首次将OPC技术应用在Deltav系统中，并提供了功能强大的基于OPC技术的软件，如OPCMirror、WebServer、OPCMessenger、Excel-Addin等，使得Deltav系统具有很强的开放性，可以很容易与Intranet和Internet进行通讯，成功实现了工厂的管控。OPC技术Excel-Addin接口软件：Excel-Addin接口软件是基于OPC技术的软件实现了DeltavOPC实时数据库与Excel工作表的数据通，讯。通过此软件，用户可以将Deltav系统中各种过程数据、、等实时信息导出到Excel表格中，导出的数据会自动跟随Deltav系统的数据变化进行实OPC技术Excel-Addin接口软件：Excel-Addin接口软件是基于OPC技术的软件实现了DeltavOPC实时数据库与Excel工作表的数据通，讯。通过此软件，用户可以将Delt