FCS对计算机控制系统的影响

    传统的计算机控制系统一般采用DCS结构。在DCS中，对现场信号需要进行点对点的连接，并且I/O端子与PLC或自动化仪表一起被放在控制柜中，而不是放在现场。这就需要铺设大量的信号传送电缆，布线复杂，既费料又费时，信号容易衰减并容易受干扰，而且又不便维护。DCS一般由操作员站、控制站等组成，结构复杂，成本高。而且DCS不是开放系统，互操作性差，难以实现数据共享，而基于PC的FCS则完全克服了这些缺点。    ①在FCS中，借助于现场总线技术，所有的I/O模块均放在工业现场，而且所有的信号通过分布式智能I/O模块在现场被转换成标准数字信号，只需一根电缆就可把所有的现场子站连接起来，进而把现场信号非常简捷地传送到控制室的监控设备上，降低了成本，便于安装和维护，同时数字化的数据传送使系统具有很高的传送速度和很强的抗干扰能力。    ②FCS具有开放性。在FCS中，软件和硬件都遵从同样的标准，互换性好，更新换代容易。程序设计采用IEC11314五种国际标准编程语言，编程和开发工具是完全开放的，同时还可以利用PC丰富的软硬件资源。    ③系统的效率大为提高。在FCS中，一台PC可同时完成原来要用两台设备才能完成的PLC和NC/CNC任务。在多任务的Windows NT操作系统下，PC中的软PLC可以同时执行多达十几个PLC任务，既提高了效率，又降低了成本。且PC中的软PLC具有在线调试和仿真功能，极大地改善了编程环境。    在FCS中，系统的基本结构为工控机或商用PC、现场总线主站接口卡、现场总线输入／输出模块、PLC或NC/CNC实时多任务控制软件包、组态软件和应用软件。上位机的主要功能包括系统组态、数据库组态、历史库组态、图形组态、控制算法组态、数据报表组态、实时数据显示、历史数据显示、图形显示、参数列表、数据打印输出、数据输入及参数修改、控制运算调节、报警处理、故障处理、通信控制和人机接口等各个方面，并真正实现控制集中、危险分散、数据共享、完全开放的控制要求。    FCS的技术关键是智能仪表技术和现场总线技术。智能仪表不仅具有精度高、可自诊断等优点，而且具有控制功能，必将取代传统的4~20mA模拟仪表。连接现场智能仪表的现场总线是一种开放式、数字化、多接点的双向传送串行数据通路，是计算机技术、自动控制技术和通信技术相结合的产物。结合PC丰富的软硬件资源，既克服了传统控制系统的缺点，又极大地提高了控制系统的灵活性和效率，形成了一种全新的控制系统，开创了自动控制的新纪元，成为自动控制发展的必然趋势。    但现场总线一直没有统一的标准，这给FCS的发展带来了很大的影响。自1993年通过了IEC现场总线物理层标准IEC61158之后，由于种种经济、社会与技术原因，现场总线标准的制定一直处于混乱状态。国际电工委员会(IEC)从1984年开始制定现场总线国际标准，先后经过9次投票表决，其中两次遭到否决，但经过有关各方的共同努力和协商妥协，于1999年底在渥太华投票，2000年初公布投票结果，最终形成了IEC61158国际标准，宣布IEC61158、ControlNet、Profibus、PNet、FF、SwifiNet、WorldFIP、Interbus8种现场总线标准成为IEC现场总线国际标准子集。这一结果确实令人失望，也违背了制定世界上单一现场总线标准的初衷。市场迫切需要一个统一标准的现场总线控制系统。实践证明，统一的TCP/IP协议使得Internet网络高速发展。现场总线协议长期争论不休，使得FCS系统的发展十分缓慢。为了加快新一代系统的发展，人们开始寻求新的出路。    在实际应用中，现场总线开始转向在IT领域广泛应用的、开放的、20多年来发展最为成功的Ethernet技术。目前，Profibus、DeviceNet、ControlNet和LonWorks等都打算使用Eth~rnet。这些公司都在研究通过一种称作管道( Tunnel)的简单传递机构，使用Ethernet网络传送报文。这种方法简单可行，现场装置保持不变，仅需要一个专用的Ethernet网络接口取代原来的线驱动器，就可完成与以太网的连接。与此同时，美国电气和电子工程师学会(Institute for Electrical and Electronic Engineers，IEEE)正着手制定现场装置与Ethernet通信的新标准，该标准能够使网络直接“看到”对象( Object)。这些工作为Ethernet进入工业自动化的现场级打下了基础。可以预见，正像当年PC机进入工业自动化领域一样，Ethernet/IP将会迅速进入工业控制系统的各级网络。