现场总线技术及其应用研究论文(8)

现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）是继基地式气动仪表控制系统，电动

单元组合式模拟仪表控制系统，集中实式数字控制系统集散式控制系统DCS后的新一代控

制系统。现代工业控制思想的核心是“分散控制，集中监控”使得“危险分散，控制分散”，但

即使是现在流行的DCS 控制，其与工业过程打交道的过程控制站仍然还是集中的，现场信

号的检测、传输和控制还是采用的4~20mA的模拟信号，这正是对分散控制，集中监控思想

的违背。

而FCS 控制系统真正做到了这一点，把控制彻底地下放到现场，现场的智能仪表就能

完成诸如数据采集，数据处理，控制运算和数据输出大部分现场功能，只有一些现场仪表无

法完成的高级控制功能才由上位机来完成。而且现场节点之间可以相互通信实现互操作，现

场节点也可以把自己的诊断数据传送给上位机，有益于设备管理。

1.3.2 现场总线技术的应用展望

现场总线技术的产生促进了现场设备的数字化和网络化，使现场控制的功能更加强大。

由于采用了现场总线技术而带来了过程控制系统的开放性，使得系统成为具有测量、控制、

执行和过程诊断等综合能力的控制网络。为更好适应工业过程控制的需要，今后现场总线技

术会从以下几个方面发展：

(1)基于现场总线的一次仪表和二次仪表的研制

现在，生产自动化仪表的厂家必须向现场总线靠拢，开发出具有现场总线结构的一次及

二次仪表。检测、变换、补偿、控制、告警、趋势分析等功能可以分散在现场解决，简化上

层系统，彻底实现分散控制、集中管理以提高系统的可靠性和稳定性。

(2)基于现场总线网络设备的软、硬件开发

系统的开放性和通信问题是分散控制系统的突出问题，它需要解决不同厂家软、硬件产

品能否集中到一个系统的问题。如Lon Works总线技术的产品，只要遵循Lon Talk标准，几

百家不同产品均可连接在一个系统中，所以要进行网络设备的研制必须遵循现场总线的统一

标准。

(3)开放的组态技术研究

目前现场总线系统的组态是比较复杂的，需要组态的参数多，各参数之间的关系比较复

杂，所以研究开放的组态技术也是现场总线的发展趋势。开放的组态技术的研究主要还包括

网络拓扑结构、网络设备、网段互联等。在异构网连接的网关路由的开发方面，Lon Works

具有独特的优势。

(4)网络设计与网络管理技术的增强

网络设计的重点是从物理形态上考虑通信网络和输入、输出线缆网络的布置，减少信息

的往返传递是现场总线系统中网络设计和系统组态的一条重要原则。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。网络管理技术主要还包括网络管理软

件、网络数据操作与传输。现场总线的出现形成了低层网络，应同时提供与企业网、国际互

联网相连接的可能性。

(5)基于现场总线技术的全开放控制系统集成技术的开发

自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向发展，并且涉及的应用领域十分广

阔，几乎覆盖了所有的过程控制领域。

(6)控制网络与数据网络的结合

实现Internet-Intranet-Infranet体系结构，对于人们的生产和生活有着重要的意义。如远

程监控系统就是该体系在生产控制领域内的应用之一。现场总线系统接入Internet，在一定

的条件下便可通过Internet监视，并控制这些生产系统和现场设备的运行状况和各种参数[3]。