集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。自70年代中期第一套集散控制系统问世以来,集散控制系统已经在工业控制领域得到了广泛的应用。集散控制系统的主要特征是它的集中管理和分散控制。而且,随着计算机技术的发展,现场总线技术被引入集散控制系统中,使集散控制系统发展成为现场总线集散控制系统(FDCS),这是对过程控制和过程仪表的一次新的革命。现场总线集散控制系统将被广泛应用到工业控制领域中。 本文首先阐述FDCS的定义与结构,然后介绍DCS的发展,现场总线的发展与现状以及FDCS与DCS的关系。 其次详细介绍集散控制系统的数据通信,主要内容包括现场总线通信协议模型、现场总线通信协议、CAN总线数据通信的原理与体系结构。 本文的重点是基于CAN总线的FDCS的开发。从基于CAN总线的网络通信单元、数据采集单元和输出控制单元三个方面进行阐述,对各个单元的硬件和软件的设计进行了详细的介绍。此外还介绍了基于CAN总线的FDCS系统管理和监控软件的设计,内容包括系统初始化、数据处理与监控、实时数据库设计、报警处理、故障诊断以及控制算法。 最后以阳山输煤程控系统为例,介绍基于CAN现场总线的集散控制系统在实际工业控制过程中的应用,内容包括系统的总体结构及其组态、上位机子系统、下位机子系统、网络通信模块。由IFiX组态软件对上位机子系统进行组态;由前置机D3208、D2620、A415组成下位机子系统;由CAN总线控制芯片SJA1000和CAN总线接口芯片82C250组成网络通信模块实现上位机与下位机的数据通信。本FDCS于2004年12月投入运行,满足了输煤控制的各项要求,证明这套设备能高效、安全、可靠地运行在工业生产过程中。