请问一下关于工业自动化的问题，控制系统对网络的要求
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发布时间：2022-04-19 12:52
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时间：2023-07-18 18:09
工业网络在自动控制系统中的应用常有以下几种形式：分布式控制系统DCS(Distr~uted ControlSystem)、现场总线控制系统FC(Fieldbus ControlSystem)及工业以太网(Instrial F_．themet)，它们构成当今工业控制的主流，同时Intemet及Web技术的发展，促进工业控制系统向Web自动化的趋势发展。(1)DCS系统又称集散控制系统，是一种稳定、可靠、安全的工业控制方式，目前广泛应用于国内各种工业控制现场。其基本思想是分散控制、集中管理，典型结构是上、下位机系统及其通信网络，上位机称为操作站，下位机称为控制站。操作站处于信息监控层，实现控制系统的控制操作、过程状态及报警状态显示、历史数据的收集和各种趋势的显示及报表生成与打印；控制站处于现场控制层，是对现场物理信号(包括模拟及开关信号)进行实时采集并进行数据处理、控制运算，并将结果传送到上位机；系统的网络负责各控制站之间、操作站与控制站之间以及操作站之间的数据通信和联络。(2)FCS系统产生于2O世纪8O年代，是在DCS基础上发展起来的，在智能现场设备、自动化系统之间提供了一个全数字化的、双向的、多节点的通信链路。FCS的出现促进了现场设备的数字化和网络化，并且使现场控制的功能更加强大。相对于DCS一对一结构、采用单向信号传输、布线及调试成本高、互操作性相对较差等缺点，FCS最大的特点就是大大减少了布线及由此引起的调试、安装、维护等其它成本，因而获得了广泛应用，发展非常迅速。目前世界上流行的现场总线有Profibus-DP、FF、DeviceNet、Lonworks、Modbus等4O多种。
(3)工业以太网 具有现场总线开放性、互操作性、互换性、可集成性、数字化信号传输等特点，许多专家预测以太网将会成为取代现场总线的一种最
佳选择和最终发展方向。以太网是IEFES02-3所支持的局域网标准，采用带碰撞检测的载波侦听多路访问技术(CSMA／CD)，在办公自动化领域得到了广泛应用。以太网技术应用于实时性要求很高的工业控制领域，关键要采取有效手段避免CSMA／CD中的碰撞。由于以太网通信带宽得到大幅提高，5类双绞线将接收和发送信号分开，并且采用了全双工交换式以太网交换机，以星形拓扑结构为其端口上的每个网络节点提供带宽，使连接在同一个交换机上面的不同设备不存在资源争夺，隔离了载波侦听，因此网络通信的实时性得到大大改善，保证了以太网产品能真正应用于工业控制现场。而且以太网技术成熟，连接电缆和接口设备价格相对较低，带宽迅速增长，可以满足现场设备对通信速度增加而原有总线技术不能满足的场合的需求。
(4)Web自动化技术 Intemet网把全世界连成了一个整体，而Web技术引发了信息技术的*。把Web技术应用到工业控制领域就产生了web自动化。web自动化的基本思想是只要需要，在任何时间和地点都可以对工业现场的数据进行实时访问和控制。web数据采集和控制的基本要求是：必须要有一个能够通过web网络和TCP／IP协议连接监控设备和过程数据的界面，即用户界面层；要有一台能够使所需显示或控制页面通过过程浏览器访问的Web服务器，即运行逻辑层；要有一个处理本地事务(即w曲服务器)和远端系统(即客户端)之间数据接收和存储的数据库服务器，即数据库层。这就是典型的三层结构。第三层(数据库层)第二层(运行逻辑层)第一层(用户界面层)在web模式下可以实现用户界面和运行逻辑的有效分离，用户浏览器仅负责界面的显示，操作者可直接通过浏览器访问web服务器上的各类信息而将运行逻辑迁移至web服务器端；无需对客户端的应用软件进行安装，也无需对客户端的控件进行注册，应用软件的升级很方便，如果应用程序的功能和运行逻辑需要改变，系统维护人员可直接在web服务器上对相应的页面和组件进行修改，用户立即能得到新的功能。
(5)上述控制方式的应用特点 虽然FCS技术具有传统DCS所无法比拟的优越性，但其推广应用也受到诸多因素的制约，DCS并没有也不会随着FCS的发展而马上退出现场过程控制的舞台，这是因为，首先，目前我国控制现场很多设备还不是智能仪表，不能直接与现场总线相连；其次，FCS的价格特别是智能设备比较昂贵，采用FCS的综合价格仍高于DCS；第三，DCS也在不断采用新技术，如与PLC(可编程序控制器)很好地融合、渗透和集成，普遍采用IPC作为其操作站，并且采用人工智能技术等，DCS呈现出向综合化和智能化发展的趋势；第四，FCS标准种类繁多，不同标准的设备相互通讯一
般比较繁琐i第五，在强调安全、可靠第一位的应用场合，更多地是考虑DCS技术的成熟和高可靠性，同时一些专家担心FCS一旦通信线路故障将引整个系统的瘫痪。在电厂辅机系统如化学水处理系统，目前一般仍以DCS为主，在此基础上局部采用FCS技术，组成混合系统，笔者称之为FDCS系统(Fieldbus Distr~uted Control System)。对工业以太网，目前已不仅仅只适用于工业网络控制系统的信息层，而且提供了现场控制级的应用，如SIEMENS公司的PLC提供专用的以太网接口模块，研华科技的新型智能模块中内置了Web服务器，使现场模块具备网页发布功能，通过网页与外界直接交换信息。而web自动化技术的优点是，操作者可在现场之外，不受时间和空间*，通过浏览器访问web服务器上的各类信息，方便电厂调度、指挥等部门浏览、查询现场数据，或根据权限发布控制命令，实现对现场设备的监控。
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