声明：，，，。概况

　　工业操控体系是对比如图画、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当时在商业范畴风行的以太网与操控网络的结合。这股工业操控体系网络化浪潮又将比如嵌入式技能、多规范工业操控网络互联、无线技能等多种当今盛行技能交融进来，然后拓宽了工业操控范畴的开展空间，带来新的开展机会。

　　跟着计算机技能、通讯技能和操控技能的开展，传统的操控范畴正阅历着一场史无前例的革新，开端向网络化方向开展。

　　操控体系的结构从开端的CCS（计算机会集操控体系），到第二代的DCS涣散操控体系），开展到现在盛行的FCS现场总线操控体系）。

　　计算机及网络技能与操控体系的开展有着严密的联络。最早在50年代中后期，计算机就现已被运用到操控体系中。60年代初，呈现了由计算机彻底替代模仿操控的操控体系，被称为直接数字操控（DirectDigitalControl,DDC）。70年代中期，跟着微处理器的呈现，计算机操控体系进入一个新的快速开展的时期，1975年世界上第一套以微处理为根底的涣散式计算机操控体系面世，它以多台微处理器一起涣散操控，并经过数据通讯网络完成会集办理，被称为集散操控体系（DistributedControlSystem,DCS）。

　　进入80年代今后，人们运用微处理器和一些外围电路构成了数字式外表以替代模仿外表，这种DDC的操控方法进步了体系的操控精度和操控的灵敏性，而且在多回路的巡回采样及操控中具有传统模仿外表无法比拟的性能价格比。

　　80年代中后期，跟着工业体系的日益杂乱，操控回路的进一步增多，单一的DDC操控体系现已不能满意现场的出产操控要求和出产作业的办理要求，一起中小型计算机和微机的性能价格比有了很大进步。所以，由中小型计算机和微机一起效果的分层操控体系得到很多运用。

　　进入90年代今后，因为计算机网络技能的迅猛开展，使得DCS体系得到进一步开展，进步了体系的可靠性和可保护性，在今日的工业操控范畴DCS依然占有着主导地位，可是DCS不具备敞开性，布线杂乱，费用较高，不同厂家产品的集成存在很大困难。

　　从八十年代后期开端，因为大规模集成电路的开展，许多传感器、履行安排、驱动设备等现场设备智能化，人们便开端寻求用一根通讯电缆将具有一致的的现场设备衔接起来，在设备层传递的不再是I/O（4～20mA/24VDC）信号，而是数字信号，这便是现场总线。因为它处理了网络操控体系的本身可靠性和敞开性问题，现场总线技能逐步成为了计算机操控体系的开展趋势。从那时起，一些兴旺的工业国家和跨国工业公司都纷繁推出自己的现场总线规范和相关产品，形成了群雄逐鹿之势。

　　从开展进程看，信息网络体系结构的开展与操控体系结构的开展有类似之处。企业信息网络的开展大体阅历了如下几个开展阶段：

　　微机和局域网技能的开展使作业性质附近的人员组成集体，同享某些公共资源，用户之间的沟通和协作得到了加强。

　　计算机网络技能的开展使它成为现代信息技能的干流，特别是Internet的开展和遍及运用使它成为公认的未来全球信息根底设施的雏形。选用Internet老练的技能和规范，人们提出了Intranet和Extranet的概念，别离用于企业内部网和企业外联网的完成，所以便形成了以Intranet为中心，以Extranet为弥补，依托于Internet的新一代企业信息根底设施企业网）。

　　计算机操控体系也是阅历了会集操控、分层操控、依据现场总线网络操控等几个开展阶段，它们的开展进程是十分类似的。

　　跟着企业信息网络的深化运用与日臻完善，现场操控信息进入信息网络完成实时监控是必定的趋势。为进步企业的社会效益和经济效益，许多企业都在极力树立全方位的办理信息体系，它有必要包含出产现场的实时数据信息，以保证实时把握出产进程的运转状况，使企业办理决议计划科学化，到达出产、运营、办理的最优化状况。信息一操控一体化将为完成企业归纳自动化CIPA（computerintegratedplantautomation）和企业信息化发明有利条件。

　　企业信息网络与操控体系在体系结构开展进程上的类似性不是偶尔的。在计算机操控体系的开展进程中，每一种结构的操控体系的呈现总是滞后于相应计算机技能的开展。实践上，大多数状况下，正是在计算机范畴一种新技能呈现今后，人们才开端研讨怎么将这种新技能运用于操控范畴。鉴于两种运用环境的差异，其间的技能细节作了恰当修正和弥补，但关键技能的原理及完成上，它们有许多一起的当地。正是因为二者在开展进程中的这种联络，使得完成信息一操控一体化成为或许。

　　在40年代，进程操控是依据3～15PSI的气动规范信号。这以后，因为4～20mA模仿信号的运用，使得模仿操控器得到了广泛运用，可是并不是一切的传感外表和驱动设备都运用一致的4～20mA信号。70年代，因为在检测、模仿操控和逻辑操控范畴首先运用了计算机，然后发生了会集操控。进入80年代，因为微处理器的呈现，促进工业外表进入了数字化和智能化的年代，4～20mA模仿信号传输逐步被数字化通讯替代，加之散布式操控以及网络技能的迅速开展，促进了操控、调度、优化、决议计划等功用一体化的开展。可是因为检测、变送、履行等安排大都选用模仿信号衔接，其传送方法是1对1结构，这使得接线杂乱，工程费用高，保护困难，而信号传输精度底，易受搅扰，外表互换性差，这都阻止了上层体系的功用发挥。另一方面，因为智能外表的功用远远超过了现场模仿外表，如对量程和零点进行远方设定，外表作业状况完成自确诊，能进行多参数丈量和对环境影响的补偿等。由此可见，智能外表和操控体系的开展，都要求上层体系和现场外表完成数字通讯。

　　为了战胜DCS体系的技能瓶颈,进一步满意现场的需求,现场总线技能应运而生,它实践上是衔接现场智能设备和自动化操控设备的双向串行、数字式、多节点通讯网络,也被称为现场底层设备操控网络（INFRANET）。和Internet、Intranet等类型的信息网络不同,操控网络直接面向出产进程,因而要求很高的实时性、可靠性、材料完整性和可用性。为满意这些特性,现场总线对规范的网络协议作了简化,省掉了一些中间层,只包含ISO/OSI7层模型中的3层：物理层数据链路层运用层。

　　现场总线在开展的开端,各个公司都提出自己的现场总线大总线作为世界现场总线规范,其间包含CANBus、ProfitBus、InterBus-S、ModBus、FOUNDA-TIONFieldbus等等。而在此根底上形成了新的现场总线操控体系（FieldbusControlSystemFCS）。它归纳了数字通讯技能、计算机技能、自动操控技能、网络技能和智能外表等多种技能手段,从根本上突破了传统的“点对点”式的模仿信号或数字———模仿信号操控的局限性,构成一种全涣散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多接点的通讯与操控体系。相应的操控网络结构也发生了较大的改变。FCS的典型结构分为3层：设备层、操控层和信息层。

　　（1）首先是现场总线的挑选。尽管IEC安排已达成了世界总线规范,但总线品种依然过多,而每种现场总线都有自己最合适的运用范畴,如安在实践中依据运用目标,将不同层次的现场总线组合运用,使体系的各部分都挑选最合适的现场总线,对用户来说,依然是比较扎手的问题。

　　（2）体系的集成问题。因为实践运用中一个体系很或许选用多种形式的现场总线,因而怎么把工业操控网络与数据网络进行无缝的集成,然后使整个体系完成管控一体化,是关键环节。现场总线体系在规划网络布局时,不只要考虑各现场节点的间隔,还要考虑现场节点之间的功用联络、信息在网络上的活动状况等。因为智能化现场外表的功用很强,因而许多外表会有相同的功用块,组态时选哪个功用块是要细心考虑的;要使网络上的信息活动最小化。一起通讯参数的组态也很重要,要在体系的实时性与网络功率之间做好平衡。

　　b.本安防爆理论的约束。现有的防爆规则约束总线的长度和总线上负载的数量。这便是约束了现场总线节约线缆长处的发挥。各国都在对现场总线实质安全概念（FISCO）理论加强研讨,争夺有所突破。

　　操控网络的开展,其根本趋势是逐步趋向于敞开性、通明的通讯协议。上述呈现的问题,根本原因在于现场总线的敞开性是有条件的、不彻底的。以太网具有传输速度高、低耗、易于装置和兼容性好等方面的优势,因为它支撑简直一切盛行的网络协议,所以在商业体系中被广泛选用。近些年来,跟着网络技能的开展,以太网进入了操控范畴,形成了新式的以太网操控网络技能。这主要是因为工业自动化体系向散布化、智能化操控方面开展,敞开的、通明的通讯协议是必定的要求。现场总线因为品种繁复，互不兼容，尚不能满意这一要求。而以太网的TCP/IP协议的敞开性使得在工控范畴通讯这一关键环节具有无与伦比的优势。

　　一般咱们考虑将操控体系网络化，主要将网络化与现场总线联络在一起。在操控范畴较有影响的现场总线体系有：FF、LonWorks、Profibus、CAN、HART，以及RS485总线网络等。现场总线基金会己经拟定的一致规范（（FF），其慢速总线规范Hl已得到经过成为世界规范，其高速总线还在制定中。可是因为商业利润、技能独占等原因，现场总线产品依然是百家争鸣的局势，这对下降体系本钱，扩展运用规模发生晦气影响。

　　以太网现已得到广泛运用，干流产品的速度己经到达100Mbps，千兆以太网也己经投入运用，其网络产品和软件开展速度很快。以太网以本钱低、组网便利、软硬件丰厚、可靠性高级特色得到了广泛的认可。

　　Internet飞速开展的主要原因在于以太网和TCP/IP协议的广泛运用，TCP/IP协议是极端灵敏的，简直一切的网络底层技能都可用于传输TCP/IP的通讯。运用TCP/IP的以太网现已成为最盛行的分组交流局域网技能，一起也是最具敞开性的网络技能。

　　由此，咱们考虑将Internet及其相关技能集成到现有操控体系中，运用Internet上敞开的、而且己经老练的技能对现有的操控体系进行晋级改造，加速工业企业的信息一操控一体化进程，不失为一种较为可行的问题处理方案。

　　从趋势来看，工业以太网进入现场操控级毋庸置疑。但至少现在看来,它还难以彻底替代现场总线，作为实时操控通讯的单一规范。已有的现场总线仍将持续存在,最有或许的是开展一种混合式操控体系。

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