1.概述

　　計算機數字通信技術及信息技術的發展，推動了自動化技術的進步；特別是近十年來興(xing) 起的現場總線技術（Filedbus），是計算機數字通信技術向工業(ye) 自動化領域的延伸，它的發展將促使自動化係統結構發生重大變革，是傳(chuan) 統的基於(yu) PLC及DCS控製技術係統發展的必然歸宿。

　　現場總線技術的一個(ge) 顯著特點是其開放性，允許並鼓勵不同廠家按照現場總線技術標準，自主開發具有特點及專(zhuan) 有技術的產(chan) 品。依照現場總線技術規範，不同廠家產(chan) 品可以方便完成組態與(yu) 集成，構成麵向行業(ye) 、適合行業(ye) 特點的自主控製係統。這一特點為(wei) 更多的自動化產(chan) 品製造商自主開發並推出自主知識產(chan) 權的自動化係統提供了可能。也為(wei) 自動化係統集成商開發麵向行業(ye) 應用的成套技術和自動化係統提供了機會(hui) 。

　　現場總線技術以其先進性、實用性、可靠性、開放性的優(you) 點，必然成為(wei) 未來自動化技術發展的主流。基於(yu) 現場總線技術的控製係統（FiledbusControlSystem-FCS）與(yu) 人們(men) 預想的一樣，對傳(chuan) 統的PLC、DCS係統形成了巨大的衝(chong) 擊。FCS已不再是一種預測、一種設想，而是實實在在的作為(wei) 先進控製係統產(chan) 品出現在市場上。本文將描述傳(chuan) 統PLC控製係統向基於(yu) 現場總線控製係統的演變過程，以現場總線PROFIBUS為(wei) 背景，描述一個(ge) 基於(yu) 現場總線控製係統的結構組成，並分析係統的市場前景。

　　本文中提到的一些名詞及縮寫(xie) ：

　　FCS：基於(yu) 現場總線技術的控製係統（FiledbusControlSystem-FCS）

　　現場設備；指現場級檢測及執行設備，如傳(chuan) 感器、變送器、開關(guan) 設備、驅動器、執行機構、指示及顯示設備、人機操作接口等。

　　基於(yu) PLC的控製係統：

　　指以PLC、遠程I/O及PLC網絡為(wei) 基礎的分布式控製係統。

　　控製器：現場總線中的一個(ge) 主站節點。至少具備總線通信與(yu) 管理、邏輯執行等功能。

　　2.傳(chuan) 統控製係統向基於(yu) 現場總線控製係統的演變

　　現場總線技術的一個(ge) 顯著特點是其開放性，允許並鼓勵不同廠家按照現場總線技術標準，自主開發具有特點及專(zhuan) 有技術的產(chan) 品。因此，現場總線技術引入自動化控製係統，促使傳(chuan) 統控製係統結構演化，逐步形成基於(yu) 現場總線的控製係統FCS。

　　2.1從(cong) PLC到通用工業(ye) PC

　　(1)在傳(chuan) 統控製係統中，控製器（或稱CPU、或處理器）與(yu) I/O模塊及其它功能模塊、機架為(wei) 同一係列產(chan) 品，有一致的物理結構設計。典型的結構是I/O模塊及其它功能模塊通過機架背板上的總線（公司設計產(chan) 品而自定義(yi) 總線）連接。機架擴展也是自定義(yi) 總線的擴展。這些產(chan) 品的連接技術都是封閉的，第三方要想開發兼容產(chan) 品必須得到廠家允許。

　　(2)基於(yu) 現場總線的控製係統中，控製器與(yu) 現場設備（I/O模塊、功能模塊及傳(chuan) 感器、變送器、驅動器等）連接是通過標準的現場總線，因此沒有必要使用與(yu) 控製器捆綁的I/O模塊產(chan) 品（這與(yu) 插在PLC機架上的I/O模塊的配置方法不同），可使用任何一家的具有現場總線接口的現場設備與(yu) 控製器集成。因此控製器趨向於(yu) 采用標準的、通用的硬件平台--工業(ye) 計算機（IndustrialCompactComputer），如Intel/Windows類PC機。近年來嵌入式控製器（如PC/104產(chan) 品）的發展和WINDOWS-CE的推出，使用嵌入式控製器硬件和WINDOWS-CE軟件作為(wei) 控製器平台。

　　采用通用的工業(ye) PC做控製係統控製器優(you) 點如下：

　　A、開放性、標準化：係統軟件與(yu) 控製器硬件不在維持捆綁關(guan) 係，專(zhuan) 業(ye) 自動化軟件廠家可以獨立開發不依賴於(yu) 控製器品牌的FCS係統軟件。基於(yu) Windows/NT的操作係統平台，具有大量的標準的軟件工具和數據文件格式可以兼容。

　　B、價(jia) 格：通用的工業(ye) PC容易形成規模經營，因此，價(jia) 格比PLC便宜。

　　C、性能指標高、產(chan) 品更新換代快：通用的工業(ye) PC搭乘PC機技術發展快車，技術指標高、產(chan) 品更新換代快。

　　D、向上連接計算機管理網絡（如IEC802。3TCP/IP）技術成熟、方便。並可以借用ODBC、SQL等技術與(yu) 管理層數據庫連接。

　　2.2從(cong) PLC的I/O模塊到現場總線分布式I/O

　　在FCS係統中，插在控製器機架上的I/O模塊將被連接到現場總線上的分散式I/O模塊所取代。分散式I/O不再是控製器廠家的捆綁產(chan) 品，而是第三方廠家的產(chan) 品；廉價(jia) 的、專(zhuan) 用的、具有特殊品質的I/O模塊（如高防護等級、本征安全、可接受RTD、mV、高壓、大電流信號等）將具有廣闊市場。FCS的控製器與(yu) 傳(chuan) 統PLC配置方式的比較見圖1。

　　從(cong) PLCI/O控製的現場設備到具有現場總線接口的現場設備

　　現場設備如傳(chuan) 感器、變送器、開關(guan) 設備、驅動器、執行機構等；傳(chuan) 統PLC係統使用I/O連線與(yu) PLCI/O模塊連接，PLC通過模擬量4-20mA或開關(guan) 量（如24VDC）控製監測現場設備。在FCS係統中，現場設備具有現場總線接口，控製器通過標準的現場總線與(yu) 現場設備連接。

　　2.4係統軟件

　　在傳(chuan) 統PLC係統中，係統軟件（包括PLC係統軟件和編程軟件）與(yu) PLC硬件聯係緊密，技術上對外是封閉的。在FCS係統中，控製器采用通用工業(ye) PC平台，係統軟件不再與(yu) 控製器、I/O、現場設備等硬件捆綁，可運行在通用標準的工業(ye) PC+WINDOWS/NT平台上。