一、FCS现场总线过程控制系统组成

HDU3000-3型FCS（FF总线）现场总线过程控制实验系统选用Smar公司现场总线控制系统System 302。包括：1、FCS（FF总线）现场总线控制实验对象（FCS）。2、FCS控制柜。3、过程控制实验装置FCS扩展上位控制系统四部分组成

1、HDU3000-3型FCS现场总线控制实验对象装置

HDU3000-3型FCS现场总线过程控制系统实验对象装置结构同HDU3000-2型过程控制系统实验对象装置结构完全相同，所不同的是在对象上添加部分现场总线一次检测传感装置。（也可同用HDU3000-2型过程控制系统共用）

2、HDU3000-3现场总线控制系统（FCS）上位控制柜

标准电器控制柜：高x宽x深：1800x600x650mm，内安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护；配置带钥匙的电源启动控制回路和多组保险丝，同时每一组强电输出都有旋钮开，关控制，保证设备安全，操作控制便捷；装有分相电压表、指示灯，开关电源等。

标准电器控制柜内安装：

⑴、基于FF总线的分布式FCS现场总线控制系统。

⑵、FF现场总线及分布式传统I/O常规模拟量子控制系统。

二、HDU3000-3现场总线过程控制实验装置上位控制系统介绍

·          基于FF总线的HDU3000-3现场总线型过程控制实验系统

现场总线是全数字化分布式底层控制网络，自他产生后，就引起控制领域的科研人员的广泛关注。但是，长期以来由于各个大组织在大型跨国公司的支持下，为制定统一的国际标准造成了巨大的阻力，形成了各大总线共存的局面。经过有关各方的共同努力和协商妥协,FF(Foundation Fieldbus，基金会现场总线)等7种现场总线在1999年年底的投票表决中获得通过,FF现场总线也成为了一种极有发展前景的现场总线。

1、FF现场总线的特点
  FF是基于WorldFip North American (FIP)和InterOperable System Project(ISP)的共同利益，在1994年合并而成的。1995年，WorldFip欧洲部分国家也加入了FF。FF总线由低速(H1)和高速(HSE，High Speed Ethernet)2部分组成。低速H1部分将ISO/OSI七层参考模型结构简化为物理层、数据链路层、应用层，再加上用户层，形成4层结构。同时，为了适应以太网技术的发展，现场总线基金会放弃了其原来规划的Ｈ2高速总线标准，并于2000年3月29日公布了基于Ethernet的高速总线技术规范(HSE 1.0版)。

基金会现场总线是仪表和过程控制向数字化通讯方向发展而形成的技术。它不同于其他通讯协议，仅仅实现数据的数字化传输，而是用来完成整个过程控制系统的设计。基金会现场总线是一种全数字、串行、双向的通讯系统，将现场设备，诸如传感器、执行器等，和控制器连接起来。现场总线是应用于过程和制造自动化领域设备级的局域网，并可将控制分散在整个网内。
  在现场总线技术的发展过程中，Smar公司开发了一系列现场总线产品，成为了现场总线技术中的领先者，SYSTEM 302是Smar公司总结系统工程方面的经验后开发的全数字化现场总线系统。

2、Smar公司现场总线控制系统System 302 的组成

一个典型的现场总线控制系统主要由以下设备或部件组成：操作站、手持终端、变送器、执行器（包括电气阀门定位器）、信号变换器、防爆栅、总线电源、电源阻抗匹配器、总线终端阻抗匹配器、传输电缆、网络链接设备（如网桥）等。

Smar公司现场总线控制系统System 302 的结构示意图：

2.1：SYSTEM 302硬件组成：

System 302 主要由操作站、四通道现场总线通用网桥（Fieldbus Universal Bridge）DF1302以及现场设备组成、分布式I/O 子系统组成。

◆、DF1302标准多功能现场总线通用网桥设备：由电源输入模块（DF50），控制器模块（DF51），总线电源（DF52），和阻抗匹配器（DF53）等多个模块构成。

DF50电源输入模块：90－264V交流输入，24V直流输出的高性能开关电源模块，具有自诊断与输出短跑保护功能，为底板提供可靠的24V直流工作电压。

处理器模块DF51：采用25MHz时钟的32位RSIX CPU，Flash软硬件及2MB的NVRAM，集中处理通信与控制任务，具有一个10Mb/s的Ethernet现场总线接口，4个现场总线H1接口（31.25Kb/s）,1个EIA232通信接口（115.2Kb/s）,因而可在各个H1通道实现透明的通信功能，即实现H1-H1网桥功能，同时具有Ethernet网关功能。

现场总线H1供电电源模块DF52：为一非本安设备，具有90~260V，47~440Hz交流输入，24V直流输出，隔离型，带短跑及过流保护，纹波及故障自动指示，并且允许冗余输出，非常适合于为现场总线设备供电。

电源阻抗模块DF49（2口）或DF53（4口）：在电源与现场总线网路间提供阻抗匹配，以保证电源不致于短路现场总线上的通信信号，当采用总线供电而无本安要求时，可采用此模块。

Smar公司的系列基金会现场总线仪表：

LD 292现场总线仪表：是处理差压、压力、液位信息的智能化仪表。表头上的智能板含有输入模块（AI）、PID模块，输入选择模块（ISS），特征化模块（CHAR），运算模块（ARTH）和累计模块（INTG）等。

TT302现场总线智能温度变送器：是一种通用的现场总线智能温度变送器，主要用于采用热电阻、热电偶测温，同时还可与电阻性或具有毫伏输出阻抗的其他传感器，如高温计、位移检测器（电位器）、其他测压元件等相边，对应毫伏输入范围为：（-50~500）mV，电阻输入范围为：0~2000欧，并且具有包括两线制、三线制、四线制等在内的多种接线方式。TT302内含两个输入变换模块，一个资源模块，一个显示模块以及其他模块。由于输入电路有调零功能，因此，TT302具有很高的精度和优良的稳定性。

IF302电流/现场总线转换器：是把模拟信号转换成标准现场总线信号的设备。通过它可以将常规模拟测量元件连接到现场总线系统中。一块IF302具有三个独立的AI模块，即可以同时处理三路信号。

FI302现场/电流总线转换器：是把现场总线信号转换成4~20mA模拟信号的设备，从FI302出来的信号再通过电/气转换部件去推动执行元件动作。FI302同样具有三个独立的AO模块，可同时处理三路信号。

2.2：SYSTEM 分布式传统I/O常规模拟量子控制系统

DFI302 主要设计来操作现场仪表。所有通用的现场仪表类型都已有总线型，因此系统所需传统I/O 的点数都将大大减少甚至完全消除。然而，由于许多应用中，需要连接原有或不支持总线通讯的新设备，DFI302 也可以在扩展背板上安装传统离散和模拟I/O。可将DFI302 安装在离传感器和执行器近的地方，以减少用于传统I/O 的电缆距离和相应的接线盒及电缆支架，从而进一步减少整个系统成本。

传统I / O子系统： DFI302 带扩展背板用于传统I/O 模板。

灵活性和规模可变性：由于I/O-子系统模块化，用户不需担心今后的扩展和现在的备份容量。只需购买目前应用所需部分。模块化给予用户极大自由，来混合和匹配所需每类I/O 的数量。当需求增加或改变时，只需在系统中加入额外的背板或模板。每个控制器模板适用多达256 点的I/O 子系统。由于系统中通过网络可以接入多个DFI302 可以使用，可以处理点数很大的传统I/O。I/O-子系统模板通道密度高，使用插入式模板，工业级接头，用牢固的金属螺。丝固定。所有I/O 模板与DFI302其它部分隔离。所有I/O 电路设计，即使偶尔将1000 VAC/DC连接到离散I/O 的现场端子一段时间，如果使用电压未加的话，模板不会受到损害。

DFI302 电源模板可输出24 VDC ，向I/O 模板供电。并可同时向传统现场设备供电，而不需其它外部电源。所有这些都是DFI302 模板的一部分。所有模板采用同样的外型包装，用户可以在背板的任何槽位安装任何类型的I/O ，而不必考虑它们的电平。

DF32数字输入和继电器输出模板：1 组8 路24VDC 输入和 1 组4 路NO 继电器输出

DF44模拟量输入模板：1 组8 路模拟输入带分流电阻

DF46模拟量输出模板： 1 组4 路模拟输出

2.3：SYSTEM 302软件组成：

◆           SYSCON：系统组态软件：

SYSCON是一个功能强大、界面友好的组态软件，它可用于组态、设备维护及通过PC机与现场总线系统通讯。WindowsTM软件操作简易，使用方便。计算机可通过BC1、PCI卡或其它接口与现场总线通讯。其主要功能如下：

²        系统及设备的组态：利用SYSCON的这一功能，可实现与设备的通讯、确定工业号、组态控制策略、调整参数及下载组态软件。

²        系统维护：通过这一功能可实现与所有设备的通讯，从而获得生产商、结构材质、量程等信息，还可完成诸如转换器校准、调节器整定等功能。在线诊断报告是一个非常强大的现场工具，它可根据用户的组态情况出据完整的维修报告。还可在线提供故障及事故警报

²        系统操作：利用SYSCON，用户可获得变量、历史趋势、警报记录等信息，也可改变参数、设定点或发布指令。因此，它是现场操作理想的软件工具。

◆           DFI-SVR-1/ DFI OPC SERVER软件：

基于FF总线的SMAR分布式DCS集散控制系统除去控制系统组态软件外，还需人机界面监控软件。SMAR是对第三方开放的，但需第三方的人机界面监控软件提供OPC-CLIENT接口。DFI-SVR-1/ DFI OPC SERVER提供SERVER接口。第三方的人机界面监控软件采用组态王或INTOUCH8.0

²        OLE/OPC Server- SMAR OLE 服务器：允许任何人机界面软件使用OPC访问标准现场数据。

smar 所有现场总线接口包括独立的OLE 服务器，同时向一个或更多的HMI提供 接口,

  服务器还使用OLE接口，提供现场总线组态，在整个网络环境中，使用微软DCOM技术实现监视和组态。开放式结构确保系统规模灵活性。SMAR OLE服务器提供现场总线和HMI间最有效的数据交换途径 。所有现场总线参数(包括状态)使用浏览器进行查阅。每个smar OLE服务器家族支持ISA接口卡、USB及以太网设备。

◆           人机界面软件（HMI软件）：

基于FF总线的SMAR分布式DCS集散控制系统除去控制系统组态软件外，还需人机界面监控软件。SMAR是对第三方开放的，但需第三方的人机界面监控软件提供OPC-CLIENT接口。DFI-SVR-1/ DFI OPC SERVER提供SERVER接口。第三方的人机界面监控软件采用组态王或INTOUCH8.0或力控组态软件。