测控系统从它诞生到现在大致已经历过了四个阶段：即由气动到电动的集中控制式系统，集散式（DCS）控制系统，最前沿的是包括FCS的网络集成全分布式系统。因为试验场的试验项目种类繁多，测试设备多种多样，采用的总线、接口
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也各不相同，必须合理的将这些设备通过网络的形式组织起来，形成可靠、实用的适合于试验场应用的测试网络。网络化测控系统结构属于网络应用体系结构的范畴。而以OSI七层模型框架为代表的网络通信体系结构，主要只反映了网络通信方面的结构恃性，并没有充分反映出含计算机的测控网络系统中，综合信息采集、处理、存储、传输和控制的重要特征，更难以反映网络应用系统的结构特征。网络应用体系结构就是研究包括基本网络系统和应用软件在内的网络应用系统的体系结构，它应把传统的网络通信体系结构内容(OSI七层模型)与应用软件及其运行环境要素的体系结构内容(如测控系统)结合在一起，形成一个统一的计算机网络应用系统的抽象结构模型，它可以更本质地反映该系统综合信息采集、处理、存储、传输和控制的结构特征。根据以上分析，网络化测控系统的抽象结构框架可如图1-1所示。图1-1网络化测控系统的抽象结构框架该模型明确反映出系统中各重子系统之间的基本接口关系不依赖子系统内部的具体结构和特性，实现了接口标准化、通用化，以提高系统的开放性。因为开放电子系统体系结构使用的是标准的系统接口，允许设计者使用最新的、性能最好的电子器件、通用电子模块和计算子系统，这样可以确保测试系统的性能处于领先地位。随着测控技术、计算机技术、网络技术以及各种高科技在测控系统中的发展，测控系统的基本结构也逐步由集中控制式经历了集散控制式发展到网络分布式系统。下面简单介绍一下几种控制系统的大致情况。一、集中控制式测控系统其体系结构的特点概括为：①统一集中控制；②一对一物理联接；③功能单一、结构复杂、可以升级扩展；④系统高效，可以对全局进行优化。二、集散控制式测控系统集散控制式测控系统,以控制站的直接数字控制ＤＤＣ对现场的分散被控对象进行实时分散控制，而以操作站的中央管理计算机进行集中操作、显示、报警、优化控制功能等，随着计算机可靠性的提高，价格的大幅度下降，出现了数字调节器、右编程控制器（PLC）以及由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的集散控制系统。（1）集中控制的特点：控制在局部完成，仍为一对一物理联接，局部优化，易升级；（2）分散控制的特点：各子系统为独立节点，网络连接（专用），集中与分散相结合，局部优化，易维护升级。三、网络分布式测控系统90年代国际上出现了全分布式的智能化测控网络和基于网络的测试设备。这种测控系统具有良好的互操作性，系统的整体可靠性高，具有很强的开放性。典型的实例是分布式数字地震仪。连接采集站和中央控制单元采用数字电缆，整个仪器系统采用分布式结构，采集站布线排列灵活方便，仪器道数最多可达到上万道。采集站之间和控制计算机之间均采用标准网络式连接，可望使仪器系统更加标准化，仪器系统的性能价格比得到了很大提高。主控计算机采用高性能通用计算机系统，如使用UNIX操作系统的计算机工作站，使系统的智能化程度大大提高。其中，分布式网络测控系统分为以下几种：一、集散控制系统ＤＣＳ集中控制式测控系统在现代许多测控系统、单片机、及一些计算机领域中还有所应用，在这里就不再详述，下面我们介绍一下集散控制系统的基本组成［1］。集散控制系统ＤＣＳ或称分布控制系统，以控制站的直接数字控制ＤＤＣ对现场的分散被控对象进行实时分散控制，而以操作站的中央管理计算机进行集中操作，显示、报警、优化控制功能等，将集中管理与分散控制有机结合而集成的系统，一般典型的ＤＣＳ测控系统如图1-5所示。图1-5 分布控制系统集散控制系统可以由五大部分组成：（1）过程输入／输出接口；（2）过程控制单元；（3）CRT操作站；（4）上位管理计算机；（5）通信系统。二、现代网络测控系统概述1．现场总线技术随着现代网络测控系统的不断进步出现了现场总线技术。它是一种数字通信
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，是连接智能现场设备与控制室内自动控制装置之间的数字式、双向、串行、多点通信的数据总线,是控制技术、仪表工业技术和计算机网络技术三者的结合，代表了工业控制体系的一种方向。现场总线技术是一种先进的工业控制技术，它将专用的微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字通信和数字计算能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间，实现数据传输与信息交换，形成各种实际需要的自动控制系统。现场总线控制系统是以现场总线为基础的开放式、全数字式控制系统，它作为智能设备的联系纽带，把挂在总线上，作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。一个典型的ＦＣＳ系统结构如图1-6所示，它由3层网络组成，最后一层为低速现场总线ＦｉｅｌｄｓＨ1连成的控制网络ＣＮＥＴ，中间的一层为高速现场总线ＦｉeｌｄｓＨ2连成的系统网络ＳＮＥＴ，最上一层为普通商用管理网络ＭＮＥＴ。最低层的Ｈ1现场总线连接着各类现场智能仪表，包括压力变送器、温度变送器、各种测量仪表及调节阀等。低速现场总线ＦｉｅｌｄｓＨ1通过耦合器连到高速现场总线ＦｉｅｌｄｓＨ2作为Ｈ2总线的一个节点。对ＦＣＳ进行管理和运行控制的工程师站和操作站作为Ｈ2总线的节点，连接到ＦＣＳ的Ｈ2总线上。此外，ＦＣＳ还通过网关接到上层管理网上，把工业现场的各种参数、数据传送到上级管理网络，为管理层决策提供第一手资料，从而实现管控一体化。2．工业控制以太网（1）工业以太网技术发展现状①通信确定性与实时性②稳定性与可靠性③工业以太网协议越来越多的事例向我们证实：随着科技的不断发展，人们科学水平的不断提高，网络测控系统技术应用越来越广泛，逐渐被人们认可。网络测控系统技术的应用主要体现在以太网的广泛应用，以太网具有应用广泛、价格低廉、通信速率高、软硬件产品丰富、应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看，目前工业以太网在制造执行层已得到广泛应用，并成为事实上的标准。未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。目前，在国际上有多个组织从事工业以太网的标准化工作，2001年9月，我国科技部发布了基于高速以太网技术的现场总线设备研究项目，其目标是：攻克应用于工业控制现场的高速以太网的关键技术，其中包括解决以太网通信的实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等问
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，同时研究开发相关高速以太网技术的现场设备、网络化控制系统和系统软件。
浙公网安备 33021202002483