【正文】 現(xiàn)點對點、一點對多點的數(shù)字通信。用戶可按自己的需要，把來自不同供應商的產品組成大小隨意的系統(tǒng)。一個開放系統(tǒng)是指它可以與世界上任何地方遵守相同標準的其他設備或系統(tǒng)連接。 F i el db us C on t rol l er I / O 子系統(tǒng) …… C on t rol l er …… 傳統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)結構示意 FCS結構示意 圖 1010 DDC與 FCS的結構比較 (2) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點 現(xiàn)場總線將具有網(wǎng)絡連接功能的現(xiàn)場智能儀表連接起來，構成了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。位于現(xiàn)場的測量變送器與位于控制室的控制器之間，控制器與位于現(xiàn)場的執(zhí)行器、開關、馬達之間均為一對一的物理連接。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點與優(yōu)點 (1) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的 結構特點 現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結構形式。這里的 開放 意味著對同一標準的共同遵從，意味著這些來自不同廠商而遵從相同標準的設備可互連為一致通信系統(tǒng)。從用戶到設備制造商都強烈要求形成統(tǒng)一的標準，組成開放互連網(wǎng)絡。 (3)現(xiàn)場總線將朝著開放系統(tǒng)、統(tǒng)一標準的方向發(fā)展 以微處理器芯片為基礎的各種智能儀表，為現(xiàn)場信號的數(shù)字化以及實現(xiàn)復雜的應用功能提供了條件。1983年， Honeywell推出了智能化儀表 —— Smar變送器，這些帶有微處理器芯片的儀表除了在原有模擬儀表的基礎上增加了復雜的計算功能外，還在輸出的 4~20mA直流信號上迭加了數(shù)字信號，使現(xiàn)場與控制室之間的連接由模擬信號過渡到了數(shù)字信號。 現(xiàn)場總線就是在這種背景下產生的。 計算機為 CIMS的實施提供了良好的物質基礎。因此形成了 計算機集成制造系統(tǒng) CIMS(Computer Integrated Manufacturing System) ， 它采用系統(tǒng)集成、信息集成的觀點來組織生產。處于全球市場中的工業(yè)生產必須加快新產品的開發(fā)，按市場需求調整產品的上市時間T(Time to market)， 改善質量 Q(Quality)， 降低成本 C(Cost)，完善售后服務 S(Service)。 它是應用于生產現(xiàn)場 、 微機化測量設備之間以及現(xiàn)場與控制室 （ 或控制設備 ） 之間的一種雙向串行 、 多節(jié)點的數(shù)字通信系統(tǒng) ， 也被稱為開放式 、 數(shù)字化 、 多節(jié)點通信的底層控制網(wǎng)絡 。它實際是繼儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)后的新一代控制系統(tǒng)。 ?結構化編程 適合編制并組織復雜的應用程序，它允許把整個應用程序劃分成若干個模塊，用一個主程序來對這些模塊進行組織和調用。語句表的基本指令格式都是由 操作碼和操作數(shù) 兩部分組成。 (2)語句表 語句表 STL是一種類似于匯編語言的助記符編程語言，每種控制功能通過一條或多條語句來描述。它沿用了繼電器、觸點、串 /并聯(lián)等術語和類似的圖形符號，信號流向清楚，是多數(shù) PLC的第一用戶語言。常見的程序設計語言有： 梯形圖 、 語句表 、邏輯功能圖、計算機高級語言等。 PLC的程序設計語言 PLC的程序設計就是利用特定的表達方式（編程語言）把控制任務描述出來。 PLC的掃描周期與 PLC的硬件特性和用戶程序的長短有關。 PLC的整個掃描過程可以概括地歸納為上電初始化、一般處理掃描、數(shù)據(jù) I/O操作、用戶程序的掃描、外設端口服務五個階段。 主要生產廠家一般都提供在 PC機上運行的 專用編程軟件 ，借助于相應的通信接口裝置，用戶可以在PC機上通過專用編程軟件來編輯和調試用戶程序，專用編程軟件一般 可適用于一系列的 PLC。 (6)編程工具 作用是編制和調試 PLC的用戶程序、設置 PLC系統(tǒng)的運行環(huán)境、在線監(jiān)視或修改運行狀態(tài)和參數(shù)，主要有 專用編程器或專用編程軟件 兩類 。 (5)電源模塊 PLC一般配有工業(yè)用的開關式穩(wěn)壓電源供內部電路使用。比如： 高速處理模塊、通信處理器模塊 等一般屬于智能模塊。但從整個 PLC系統(tǒng)來看，它只是系統(tǒng)中的一個單元，需要通過系統(tǒng)總線與 CPU模塊進行數(shù)據(jù)交換。 (2)I/O模塊 PLC 通過 I/O接口與現(xiàn)場儀表相連接，PLC最常用的 I/O模塊主要包括模擬量輸入、模擬量輸出、開關量輸入、開關量輸出模塊。對于不同的 PLC， 存儲器的配置形式是一樣的，但存儲器的容量隨 PLC的規(guī)模的不同有較大差別。另外，大中型的 PLC很多采用雙 CPU或多 CPU結構，以加快 PLC的處理速度。 (1)CPU模塊 CPU模塊是模塊化 PLC的核心部件，主要包括三個部分： 中央處理單元 CPU、 存儲器和通信部件 。遠程擴展機架也稱為分布式 I/O站點，這是一種介于模擬信號傳輸技術和現(xiàn)場總線技術的中間產品。 根據(jù)安裝位置的不同，機架的擴展方式又分為 本地連接擴展 和 遠程連接擴展 兩種。 PLC基本組成 PLC基本組成包括： CPU、 通信接口、外設接口、 I/O接口 等。長期以來 PLC走的是專有化的道路，這使得其成功發(fā)展的同時也帶來了許多制約因素。 (5)可編程序控制器的發(fā)展方向 隨著計算機綜合技術的發(fā)展和工業(yè)自動化內涵的不斷延伸， PLC的結構和功能也在不斷地進行完善和擴充。 ③ 信號聯(lián)鎖： 信號聯(lián)鎖是安全生產的保證，高可靠性的 PLC在信號聯(lián)鎖系統(tǒng)中發(fā)揮了很大作用。 電源 模塊 C P U 模塊 通信接口 模塊 智能I / O 模塊 …… I / O 模塊 I / O 模塊 系統(tǒng)總線 電源線 107 模塊化 PLC結構示意圖 (4)可編程序控制器的主要功能 ① 開關邏輯和順序控制 ：最主要功能 ② 模擬控制 ：過程控制點數(shù)較少，開關量控制較多時。大、中型 PLC系統(tǒng)一般采用此類結構。成為當今數(shù)控技術、工業(yè)機器人、過程控制領域的主要控制設備。它在軟、硬件方面采取了一些提高系統(tǒng)可靠性的措施。 ④ 開放階段： 20世紀 80年代中期以后。PLC在通信方面得到了發(fā)展，形成了分布式的通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。擴展了數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)的比較和運算、模擬量的運算等功能。 該階段產品主要用于邏輯運算、計時、計數(shù) 。 早期的 DCS控制系統(tǒng) 可編程控制器 可編程序控制器（ Programmable Controller, PC） 早期主要用于邏輯控制，習慣上稱之為 可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller ） ,簡稱 PLC。 包括通信系統(tǒng)、人機接口、過程接口和電源系統(tǒng)的選擇等 應綜合考慮各方面的因素： ①滿足系統(tǒng)的控制要求，性能價格比最佳 ②系統(tǒng)在未來的定位 ③操作人員的易操作性、系統(tǒng)的易維護性等 DCS的軟件組態(tài)： 是在系統(tǒng)硬件和軟件的基礎上， 用軟件組態(tài)方式將系統(tǒng)提供的功能塊連結起來達到過程控制的要求。國際電工委員會 (IEC)、 國際標準化組織 (ISO)、 美國電子電氣工程師協(xié)會 (IEEE)、 工廠自動化協(xié)議集團 (MAP)為不同層次網(wǎng)絡制定了相應的標準。 通信系統(tǒng)： 是具有高速通信能力的信息總線，可由雙絞線、同軸電纜或光纖構成。 CRT操作站還有自診斷、報警功能。 可以顯示：生產總貌和系統(tǒng)主要參數(shù)、每個回路的詳細控制情況、當前的和歷史的數(shù)據(jù)、曲線等。 它的組成與過程控制單元類似，是以微處理器為核心的數(shù)據(jù)采集設備，負責采集 非控制變量數(shù)據(jù) ，并將其數(shù)據(jù)經(jīng)過通信系統(tǒng)傳遞給 CRT操作站或上位管理計算機。 它可以控制一個或多個回路，具有較強的運算和控制功能，并可以進行連續(xù)控制和順序控制。 集散控制系統(tǒng)的硬件和軟件 (1) DCS的基本構成 C R T 操作站 ( 操作員接口 ) 管理計算機 過程控 制單元 過程控 制單元 過程接 口單元 過程 … 通信系統(tǒng) 過程控制單元（ PCU）： 又稱為現(xiàn)場控制單元、現(xiàn)場控制站、基本控制器、多功能控制器等。 MAP [Mobile Application Part] 是 協(xié)議。 擴展期具有代表性的 DCS系統(tǒng)有TDC3000UCN,CENTUMXL,I/A Series(Foxboro)。 現(xiàn)場級的智能化 是指現(xiàn)場傳感器或變送器智能化，現(xiàn)場儀表可以由現(xiàn)場通信器或系統(tǒng)的工作站進行遠程訪問