FCS和DCS集成方法优化指南

DCS技术的发展比较成熟，已广泛应用于生产过程自动化控制领域。FCS的发展需要借助于DCS，这样既能丰富DCS的功能，又能推动现场总线及其控制系统的发展。FCS和DCS的集成方式可以有三种：现场总线与DCS输入/输出总线的集成、现场总线与DCS网络层的集成、FCS与DCS的集成。

1.现场总线与DCS输入/输出总线的集成

DCS的控制站主要由控制单元和输入/输出单元组成，这两个单元之间通过I/O总线连接。其主要功能有：

1）通过I/O总线与输入/输出单元通信，建立I/O数据库。

2）实现运算和控制功能，完成用户组态的控制策略。

3）与DCS网络通信。

在输入/输出单元的I/O总线上挂接了各类I/O模板，常用的有模拟量输入、模拟量输出、数字量输入及数字量输出等模板，通过这些模板与生产过程建立I/O信号联系。

如图10-3所示，现场总线接口单元或现场总线接口板挂接在DCS的I/O总线上，现场总线的数据通过此接口映射为DCS的I/O总线可以接受的相应数据信息，使得在DCS控制器所看到的现场总线发来的信息就如同来自一个传统的DCS设备一样，这样便实现了现场总线与DCS输入/输出总线的集成，即现场总线和DCS控制站的集成。

现场总线和DCSI/O总线的集成具有以下特点：

1）只需安装现场总线接口设备，无须改变或升级DCS。

2）可以充分利用DCS控制站的运算和控制功能块。由于初期开发的现场总线仪表中的功能块数量和种类有限，这样就可以利用比较完善的DCS的功能块资源。

3）利用已有DCS的技术和资源，不仅投资少、见效快，而且便于推广现场总线的应用。

图10-3 现场总线和DCSI/O总线的集成

这种集成方案可用于DCS系统已经安装并稳定运行，而用现场总线对原有系统的控制进行小容量扩充的场合以及现场总线技术的初期应用中。

2.现场总线与DCS网络层的集成

在DCS控制站的I/O总线上集成现场总线是一种最基本的初级集成技术。如图10-4所示的现场总线接口设备不是挂在DCS的I/O总线上，而是挂在DCS的网络上，即现场总线与DCS的集成还可以在DCS的网络层上实现。其中，现场总线服务器是一台完整的计算机，在其内安装了现场总线接口卡和DCS网络接口卡；现场设备通过现场总线与其接口卡通信；而现场设备中的输入、输出、控制和运算等功能块可以在现场总线上独立构成控制回路，不必借用DCS控制站的功能。

图10-4 现场总线与DCS网络层的集成(www.xing528.com)

现场总线服务器通过其DCS网络接口卡与DCS网络通信，可以把现场总线服务器看作DCS网络上的一个节点或DCS的一台设备。现场总线服务器和DCS之间可互相共享资源；现场总线服务器可以不配操作员站或工程师站，而直接借用DCS的操作员站或工程师站。

现场总线与DCS网络层的集成具有以下特点：

1）除了安装现场总线服务器外，不需要对DCS控制站进行变动。

2）在现场总线上可以独立构成控制回路，实现彻底的分散控制。

3）现场总线服务器中有一些高级功能块，可以与现场仪表中的基本功能块统一组态，构成复杂控制回路。

4）DCS可以访问现场设备中更多的信息。

5）利用已有DCS资源，不但投资少、见效快，而且便于推广现场总线的应用。

3.FCS与DCS的集成

在上述两种集成方式中，现场总线不是独立的，需要借用DCS的某些资源。随着现场总线技术的不断发展，FCS已成为一种独立的、完整的控制系统，因此现场总线与DCS之间的集成变成了两个独立系统之间的集成。

FCS和DCS的集成方式有两种，一种是FCS和DCS分别挂接在Intranet上，通过Intranet间接交换信息；另一种是FCS网络通过网关与DCS网络集成，在各自网络上直接交换信息。

如图10-5所示，FCS通过网关与DCS集成，网关用来完成FCS与DCS网络之间的信息传递，同时整个集成系统还可以通过Web服务器实现Intranet与Internet的互联。

图10-5 FCS通过网关与DCS集成

FCS和DCS的集成具有以下特点：

1）FCS是一个完整的系统。

2）FCS和DCS可分别安装，对两种系统不需做任何变动，只需在两种系统之间安装网关即可。

3）能有效保护用户对DCS的先期投资，同时还有利于FCS的发展和推广。

这种集成方式通过专门设计的网关接口实现了FCS和DCS的双向连接，即DCS操作员站能访问现场设备中的所有信息，而FCS也能获取DCS的各种信息，因此便于实现FCS和DCS的协调控制。但对于网关接口技术要求较高，此接口需要完成双向的协议转换，为FCS和DCS提供透明的数据访问。这种集成方式主要适用于规模较大的控制系统。