FCS-1000现场总线控制系统选型样本重庆川仪十八厂2000年11月前言当前，一方面，仪表与自动化系统发展日新月异，且永无止境；另一方面不少用户资金较紧。

如何在少量难得的新建工程和大量的改造工程中，以有限的资金构建顺应发展趋势的较先进的系统，真正获得高性价比，这是摆在用户面前的重要课题。

而近些年来，由于PLC和DCS制造商的共同努力，互相渗透、靠拢、融合，导致所谓PLC 的DCS化，DCS的PLC化，原先意义上的PLC和DCS的界限已模糊得几无法划分。

近些年来，随着CPU智能芯片和PC机性能大幅度提升，而价格一降再降，以及数字网络技术的突飞猛进，在高分散、高集成为特征的总趋势下，DCS出现了“广用PC，基于现场的分布结构，最终向现场总线过渡"等发展动向.新的基于现场的DCS,直接将下位控制器及分布式I/O模件进一步分散臵于现场,控制器至上位机通过数字网连接.如此控制风险更加分散,而现场仪表至控制器I/O模件的电缆也大大节省.这种系统由原PLC和DCS两方面发展而来,网络结构简洁,上位一般采用通用PC机、标准Ｅthernet(以太网)网和ＴＣＰ／ＩＰ标准协议，具有较低价位。

现场控制器乃基于ＰＣ的紧凑型控制器，它集成了模拟和逻辑控制，在上位机组态，然后下装至控制器。

一般提供ＩＥＣ１１３１标准的组态编程工具。

分布式Ｉ／Ｏ模件可安装于控制柜中，也能以现场模块形式进一步分散地臵于现场。

新型ＤＣＳ基于现场并借助总线通讯网络的结构是一个重要的构思，其最终导致划时代的现场总线系统ＦＣＳ的诞生。

以现场总线仪表为基础的分布式控制系统比传统分布式控制系统（DCS）有质的飞跃,其主要基于现场仪表智能化和智能化总线网络双向通信。

由于其突出优点，FCS无疑是发展趋势。

可以预见，在相当长的一段时期内，FF总线和Profibus两大主流现场总线系统以及非主流系统将持续并存，4-20mA、HART、现场总线等信号将并存，非现场总线仪表诸如传统热电偶、控制阀等将继续存在。

鉴于上述情况，重庆川仪十八厂为了适应市场的需求，在成功开发出SCC-CRT操作站和FYZ-100、FYZ-200S仪表分散型控制系统的基础上，又一次开发出了基于现场的兼容传统信号和系统的混合型现场总线控制系统:FCS-1000现场总线控制系统。

该系统由操作站、控制站、HART 协议网桥、FF协议网桥、分布式I／O模块所构成。

该系统控制站下挂模拟量和数字量分布式I/O则构成了基于现场的集DCS与PLC于一体的新型DCS系统，该系统FF协议、HART协议网桥下挂现场智能仪表则构成了现场总线控制系统，系统采集站可与带RS-485通讯接口的智能仪表及数采系统连接组成仪表分散型控制系统。

该系统具备良好的开放性和可扩展性，是一个面向未来的中小控制系统。

以其高性能／价格比奉献给石油、化工、环保、电力、冶金、轻工等行业用户。

FCS-1000现场总线控制系统具有丰富的监视、操作功能，多种形式的图形显示功能，灵活方便的报表及警报打印等功能。

画面及提示均用汉字显示特别适合中国用户。

拥有自主版权，可为用户定制特殊功能。

§1系统构成系统构成如图一所示图－系统构成图FCS-1000现场总线控制系统由操作站、控制站/采集站、HART协议网桥、FF协议网桥、分布式I／O模块、现场总线仪表所构成。

并可下挂第三家厂家的仪表或设备，如PLC可编程逻辑控制器、、IMP／IMC采集器、XJ-100系列巡检仪等。

系统通过Enther网将操作站、控制站/采集站连接在一起。

在Enther网上可挂4台操作站和8台控制站／采集站/FF网桥/HART采集站。

每台控制站可下挂32个I／O模块。

FF网桥可下挂32台FF协议仪表。

采集站可下挂8台HART网桥每台HART网桥可挂16台HART仪表、采集站也可下挂32台SDC仪表或其它设备(如PLC或IMP ／IMC采集器)。

一台控制站可控制32个控制回路(每个回路可串级控制)，有68种算法，可定义4096个运算单元。

每台操作站最多可定义2500个点。

通过集线器或交换机系统可与工厂管理网连接。

在Enther网上每台设备之间最大通信距离为200米，通信速度可为10M或100M。

采集站下挂第三厂家仪表时，通信距离和速度取决于第三厂家仪表。

一般采用RS-485通讯，也可采用RS-232通讯。

对于特殊仪表的连接可为用户特殊编程处理。

§2 系统配臵§2.1操作站标准配臵工业控制机：PⅢ600／64MRAM／15G硬盘，软驱，19"彩显、分辨率不低于1024×768，101键，鼠标器，24针打印机，集线器，20米网络通讯线，操作台，控制机柜，操作监控软件、组态软件及使用说明书各一套。

§2.2操作站选件21"彩色显示器，激光或彩喷打印机，平面触摸键盘，网络交换机，光驱，声卡，音箱，网络通信电缆线(大于20m时)。

§2.3控制站／采集站控制站或采集站的选用取决于系统的需要，控制站或采集站均为标准配臵，内含控制软件、采集软件、通信软件等。

控制站CPU为PⅡ300以上，采集站CPU为80188。

均为嵌入式工业控制机。

§2.4输入／输出模块所有输入／输出模块均为智能模块，其供电电源均为24VDC。

该模块为卡件式安装。

自带接线端子。

模块为引进技术生产的产品。

§2.4.1模拟量输入模块●FCS-1011：4通道标准信号输入（1-5V）●FCS-1012：4通道标准信号输入（4-20mA DC）●FCS-1013：4通道带配电标准信号输入（4-20mA DC）●FCS-1015：8通道标准信号输入（1-5V）●FCS-1016：8通道标准信号输入（4-20mA DC）●FCS-1017：8通道带配电标准信号输入（4-20mA DC）特性如下：供电电源：24Vd.c.±10％配电电源：18.5V～28.5Vd.c.该配电电源与输入模板的供电电源共用，未隔离。

基本误差(采样精度)：±0.1％F.S。

采样时间：10Hz（8通道），20Hz（8通道）。

通讯接口：RS-485，波特率57600（系统采用），9600。

消耗功率：a) 对电压、电流信号输入模板：≤ W(四点型)， W(八点型)b) 对配电信号输入模板：≤ W(四点型)， W(八点型)● FCS-1035：8通道热偶/热阻输入。

上述模块特性如下：供电电源：24Vd.c.±10％基本误差(采样精度)：±0.2％F.S。

（多数类型可达±0.1％F.S）采样时间：10Hz（8通道）通讯接口：RS-485，波特率57600（系统采用），9600。

输入信号：热电偶、热电阻可混合输入。

§2.4.2模拟量输出模块●FCS-1021：4通道4-20mA 电流输出●FCS-1022：4通道1-5V 电压输出●FCS-1023：4通道1-5V与4-20mA 输出上述模块特性如下：供电电源：24Vd.c.±10％基本误差(采样精度)：±0.1％F.S。

输出周期：100ms通讯接口：RS-485，波特率57600（系统采用），9600。

消耗功率：a) 对电流信号输出模板：≤ W注：含电流、电压信号输出模板。

b) 对电压信号输出模板：≤ W§2.4.3数字量输入模块● FCS-1047：12通道开关量输入（电平信号/无源触点信号）上述模块特性如下：供电电源：24Vd.c.±10％。

采样时间：100Hz（12通道）。

通讯接口：RS-485，波特率57600（系统采用），9600。

输入为TTL电平时，低电平小于1V输入为“0”，高电平3.5V－30V 输入为“1”。

输入为无源触点信号时，触点吸合输入为“0”，触点断开输入为“1”。

（系统显示时，触点吸合输入为“1”，触点断开输入为“0”）隔离电压：3000V输入阻抗：3KΩ消耗功率：§2.4.4数字量输出模块●FCS-1057：12通道开关量输出（集电极开路输出）。

高电平3.5V－30V，低电平0－1V集电极开路输出。

输出负载30V、300mA，最大总电流3A。

隔离电压：3000V消耗功率：●FCS-1058：8通道开关量输出（继电器输出）。

继电器AC125V 0.5A，DC24V3A，继电器动作时间为5mS。

隔离电压：3000V消耗功率：上述模块特性如下：供电电源：24Vd.c.±10％。

采样时间：100Hz（12通道）。

通讯接口：RS-485，波特率57600（系统采用），9600。

上述模块的外型尺寸附后，有关上述模块更为详细的资料请向我厂查询。

§3.系统功能§3.1系统工作原理系统通过I/O模块进行输入或输出。

控制站通过RS-485网络与I/O模块连接，从输入模块读取输入数据，通过控制运算将控制数据写入输出模块，再由输出模块送给现场仪表。

操作站从控制站读取I/O模块的数据，从采集站读取HART协议仪表的数据，从FF网桥读取FF仪表的数据，然后以不同的形式显示并加以处理。

同时可以对这些模块或仪表数据进行修改。

系统各软件工作流程见图二。

§3.2 I/O模块功能所有I/O模块均为智能的，输入模块将来自现场的信号转换并处理，通过通信将这些数据传送给控制站/采集站。

所有模拟量输入均为16位转换精度，输出模块将来自控制站/采集站的数据转换成模拟信号发送给现场仪表。

图二. 系统软件工作流程§3.3 HART协议仪表和FF协议仪表采集功能在系统中主要是采集HART协议仪表和FF协议仪表的实时数据和设备管理数据。

并可对仪表数据进行设臵和修改。

§3.4控制站/采集站功能控制站和采集站它们除硬件不同外，其功能也不同。

采集站没有控制功能，它的工作周期比控制站要慢。

采集站只能输出报警信号给输出模块，而不能输出控制信号。

同时采集站可与其它仪表联接，而控制站则不能。

控制站的工作（控制）周期，可从100mS-5000mS中选取，周期的选取主要取决于所挂I/O 模块的多少和所用运算单元的多少而定。

采集站周期可从300mS-800mS中选取，选取的因素与控制站相同。

控制站/采集站除完成控制和采集功能外，它还接收并响应操作站的命令，将其采集到的数据传送给操作站。

§3.5操作功能§3.5.1系统组态功能系统中所有组态功能都是在操作站上实现。

所有组态软件均是在Windows98环境下运行，菜单选择、汉字提示、交互式会话，操作十分简便易学。

用户不需掌握任何编程语言，都可掌握组态方法。

§3.5.1.1控制站/采集站组态针对系统的控制要求进行控制流程组态。