现场总线技术及其应用研究论文(15)

4.现场总线控制系统的发展

4.1现场总线控制系统体系结构

现场总线控制系统通常由现场智能仪表、控制器，现场总线系统，监控、组态计算机

三部分组成。它由三层网络组成: 最底层(即I/O 端)为低速现场总线(如FF的H1, Device Net

或Profibus的PA)连成的控制网络CNET，连接各种智能仪表(包括压力变送器、温度变送器、

流量测量仪表及调节阀等)，各控制器节点下放到现场, 构成一种彻底的分布式控制体系结

构；中间一层采用中速网(如FF 的H2 或Profibus的DP)连接控制器、数据集中器、远程I/O

及智能I/O设备，形成系统网络SNET；最上一层即决策支持层MNET，采用高速以太网连

接各控制器与站级计算机。现场总线控制系统是一个实现电气传动控制、仪表控制和计算机

控制一体化的系统结构，它的网络拓扑结构可采用线形、总线形、星形、环形等。一般情况

下采用线形结构,通讯介质可用双绞线、光导纤维电缆、同轴电缆、电力线、无线、红外线

等各种形式。

4.2自动控制领域的发展过程

4.2.1第一代过程控制体系

50多年前第一代过程控制体系是基于5－13psi的气动信号标准（气动控制系统PCS，

PneumaticControlSystem）。简单的就地操作模式，控制理论初步形成，尚未有控制室的概念。

4.2.2第二代过程控制体系

第二代过程控制体系（模拟式或ACS,AnalogControlSystem）是基于0－10mA或4－

20mA的电流模拟信号，这一明显的进步，在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。

它表征了电气自动控制时代的到来。控制理论有了重大发展，三大控制论的确立奠定了现代

控制的基础；控制室的设立，控制功能分离的模式一直沿用至今。

4.2.3第三代过程控制体系

第三代过程控制体系（CCS，ComputerControlSystem）.70年代开始了数字计算机的应

用，产生了巨大的技术优势，人们在测量，模拟和逻辑控制领域率先使用，从而产生了第三

代过程控制体系（CCS，ComputerControlSystem）。这个被称为第三代过程控制体系是自动

控制领域的一次革命，它充分发挥了计算机的特长，于是人们普遍认为计算机能做好一切事

情，自然而然地产生了被称为“集中控制”的中央控制计算机系统，需要指出的是系统的信号

传输系统依然是大部分沿用4－20mA的模拟信号，但是时隔不久人们发现，随着控制的集

中和可靠性方面的问题，失控的危险也集中了，稍有不慎就会使整个系统瘫痪。所以它很快

被发展成分布式控制系统（DCS）。