姜濤 （天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300402）

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

姜濤 （天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300402）

從分析現(xiàn)場總線系統(tǒng)產(chǎn)生的原因入手，總結(jié)其發(fā)展歷程，闡述了現(xiàn)場總線系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢；結(jié)合實用總線設(shè)備和現(xiàn)場總線系統(tǒng)的集成，論述了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成。指出現(xiàn)場總線系統(tǒng)在工業(yè)控制中的應(yīng)用，保證了控制計算和作用的網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)，并使得控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨于扁平化，為系統(tǒng)組織重構(gòu)和工作協(xié)調(diào)的實施提供了可能。

現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS 組織重構(gòu)化 工作協(xié)調(diào)化

1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展

1.1 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生

現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)、控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互聯(lián)、多變量、多點和多站的通訊系統(tǒng)。它嵌入在各種儀表和設(shè)備中，可靠性高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，通訊速率快，系統(tǒng)安全，符合環(huán)境保護(hù)要求，造價低廉，維護(hù)成本低。

現(xiàn)場總線的出現(xiàn)和產(chǎn)生，是在與傳統(tǒng)計算機(jī)控制系統(tǒng)相比較的過程中由其獨特的優(yōu)勢所決定的?，F(xiàn)行的DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式封閉，不同廠商產(chǎn)品間的互聯(lián)性和互換性較差，在控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展過程中不能很好地滿足系統(tǒng)的開放和互聯(lián)要求。加之用戶對現(xiàn)場總線技術(shù)的需求和實際市場競爭的需要，促進(jìn)了現(xiàn)場總線技術(shù)在實際中的應(yīng)用。

1.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)特征

顯然，現(xiàn)場總線系統(tǒng)是現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成，其節(jié)點是現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表，如傳感器、變送器、執(zhí)行器和控制器等，將這些進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化處理的現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場儀表通過現(xiàn)場總線連接起來，實現(xiàn)一定控制作用的系統(tǒng)就是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是在集散控制系統(tǒng)DCS的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它繼承了DCS的分布式特點，但在各功能子系統(tǒng)之間，尤其是在現(xiàn)場設(shè)備和儀表之間的連接上，采用了開放式的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，從而使得系統(tǒng)現(xiàn)場級設(shè)備的連接形式發(fā)生了根本性的變化，具有許多自己所特有的性能和特征。

全網(wǎng)絡(luò)化、全分散式、可互操作、開放式和全開放是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS相對于DCS的基本特征。具體內(nèi)容包括：①系統(tǒng)的徹底網(wǎng)絡(luò)化，從最底層的傳感器和執(zhí)行器均通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接，逐步向上直至最高層均與通訊網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；②全分散式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)CS廢棄了DCS的輸入輸出單元和控制站，由現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表取而代之，即把DCS控制站的功能化整為零，分散到了各種現(xiàn)場儀表中，從而構(gòu)成了虛擬控制站，實現(xiàn)了系統(tǒng)的徹底分散控制；③現(xiàn)場設(shè)備的互操作性，不同廠商的設(shè)備既可互聯(lián)也可互換，現(xiàn)場設(shè)備間可實現(xiàn)互操作，通過進(jìn)行結(jié)構(gòu)的重組即統(tǒng)一組態(tài)，可實現(xiàn)系統(tǒng)任務(wù)的靈活調(diào)整，從而徹底改變了DCS控制層的專用性；④開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，既可以與同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也可與不同層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，還可極方便地共享網(wǎng)絡(luò)資源；⑤技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的全開放，從總線標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品檢驗到信息發(fā)布均是公開的，無專利許可要求，面向世界任意制造商和用戶，可供任何用戶使用。

由于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的核心是現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而現(xiàn)場總線系統(tǒng)又是計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和控制技術(shù)的綜合集成，因而它的出現(xiàn)從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號標(biāo)準(zhǔn)、通訊標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，使得現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計方法、安裝調(diào)試和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，都發(fā)生了革命性的變化。這點在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)應(yīng)用的短短幾年中，已是不爭的事實。

顯然，與現(xiàn)場總線相比，傳統(tǒng)儀表單元存在一些難以解決的問題：①一對一結(jié)構(gòu)，即一臺儀表、一對傳輸線、單向傳輸一個信號，是傳統(tǒng)儀表單元的特征，它造成系統(tǒng)接線龐雜、工程周期長、安裝費用高和維護(hù)困難的問題；②模擬信號傳輸精度低、易受干擾是傳統(tǒng)儀表單元的另一特點，它要求提供抗干擾的措施和提高精度的辦法，卻無形中增加了成本；③同時操作員不能方便地了解現(xiàn)場儀表單元的運行情況，不利于控制調(diào)節(jié)作用的實施。

因而與傳統(tǒng)的儀表單元相比，現(xiàn)場總線除具有上述特征外，還具有如下優(yōu)點：①一對N結(jié)構(gòu)，即一對傳輸線，N臺儀表單元，雙向傳輸多個信號，接線簡單，工程周期短，安裝費用低，維護(hù)容易；②可靠性高，數(shù)字信號傳輸抗干擾強(qiáng)，精度高，無需采用抗干擾措施，可有效減少系統(tǒng)成本；③操作性好，操作員在控制室即可了解儀表單元的運行情況，從而可以實現(xiàn)對儀表單元的參數(shù)調(diào)整、故障診斷和控制過程監(jiān)控；④綜合功能強(qiáng)，現(xiàn)場儀表單元可同時提供檢測、變換和補(bǔ)償功能，實現(xiàn)一表多用，擴(kuò)展了現(xiàn)場總線儀表單元的應(yīng)用范圍；⑤統(tǒng)一組態(tài)，由于現(xiàn)場儀表單元在軟件實現(xiàn)上采用了功能模塊結(jié)構(gòu)，各種儀表單元在相互連接后即可實現(xiàn)統(tǒng)一組態(tài)。

2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

2.1 現(xiàn)場總線單元設(shè)備

現(xiàn)場總線系統(tǒng)的節(jié)點設(shè)備稱為現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表。節(jié)點設(shè)備的名稱及功能由廠商所確定，但一般地用于過程自動化并構(gòu)成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的基本設(shè)備分如下幾類：

2.1.1 變送器 常用的現(xiàn)場總線變送單元有溫度、壓力、流量、物位和分析5大類，每類又有多個品種。與電動單元組合儀表的變送器不同，現(xiàn)場總線變送單元既有檢測、變換和非線性補(bǔ)償功能，同時還常嵌有PID控制和運算功能。

2.1.2 執(zhí)行器 常用的現(xiàn)場總線執(zhí)行單元有電動和氣動兩大類，每類又有多個品種。現(xiàn)場總線執(zhí)行單元除具有驅(qū)動和執(zhí)行的基本功能，以及內(nèi)含調(diào)節(jié)閥輸出特性補(bǔ)償外，還嵌有PID控制和運算功能；另外，某些執(zhí)行器還具有閥門特性自檢驗和自診斷功能。

2.1.3 服務(wù)器和網(wǎng)橋 指例如用于FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)的服務(wù)器和網(wǎng)橋。在FF的服務(wù)器下可連接H1和H2總線系統(tǒng)，而網(wǎng)橋用于H1和H2之間的連通。

2.1.4 輔助設(shè)備 指現(xiàn)場總線系統(tǒng)中的各種轉(zhuǎn)換器、安全柵、總線電源和便攜式編程器等。

2.1.5 監(jiān)控設(shè)備 指供工程師對各種現(xiàn)場總線系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)的設(shè)備，供操作員對工藝操作與監(jiān)視的設(shè)備，以及用于系統(tǒng)建模、控制和優(yōu)化調(diào)度的計算機(jī)工作站等。

這里所說的各種現(xiàn)場總線設(shè)備和儀表，除專門用于各種現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、輔助設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備外，其他設(shè)備或儀表單元均是在原有的電動單元組合儀表的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。該升級過程主要包括原有儀表單元的數(shù)字化或微機(jī)化，增加支持各種現(xiàn)場總線系統(tǒng)的接口卡以及編制支持該種現(xiàn)場總線系統(tǒng)通訊協(xié)議的運行程序。

基于任何一種現(xiàn)場總線系統(tǒng)的、由現(xiàn)場總線變送單元和執(zhí)行單元組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可表示為如圖1所示的結(jié)構(gòu)。

圖1 由現(xiàn)場總線儀表單元組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

由于微計算機(jī)（單片機(jī)）在儀表單元的應(yīng)用，傳統(tǒng)的檢測單元和變送單元常常合二為一，即將傳感器和變送單元集成在一起，共同完成相應(yīng)的工作。所以，現(xiàn)場總線變送單元首先依靠傳感器檢測被測變量的信息，送信號處理單元進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換或補(bǔ)償，然后再由微計算機(jī)按內(nèi)嵌的程序，根據(jù)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)所要求的通訊協(xié)議實現(xiàn)信息的上傳?，F(xiàn)場總線執(zhí)行單元則與變送單元的工作順序正好相反，它由微計算機(jī)根據(jù)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議從總線上獲得所需的信息，經(jīng)信號驅(qū)動單元的驅(qū)動后，交執(zhí)行機(jī)構(gòu)實施控制作用，以達(dá)到對被控變量的調(diào)節(jié)作用。

這里需要指出的是，這種分散到變送器和執(zhí)行器中的PID控制，同樣可以方便地組成諸如串級、比值和前饋等多回路控制系統(tǒng)。當(dāng)然如控制系統(tǒng)中所采用的PID控制規(guī)律復(fù)雜，或采用的是非PID控制規(guī)律時，嵌入式PID運算單元將難以勝任，一般可由位于現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)控計算機(jī)完成。

與現(xiàn)場總線變送單元和執(zhí)行單元相對應(yīng)，除以上所列的現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場儀表外，其他的傳統(tǒng)儀表單元如顯示單元、記錄單元和打印單元等均可由相應(yīng)的軟件由網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)控計算機(jī)來完成。只有在有特殊要求的情況下，現(xiàn)場總線顯示單元、記錄單元和打印單元才被使用。

2.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（見圖2）

圖2 幾種典型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是在集散控制系統(tǒng)DCS的思想上，集成了新一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而產(chǎn)生的。它將傳統(tǒng)的儀表單元微計算機(jī)化，并用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的方式代替了點對點的傳統(tǒng)連接方式，從根本上改變了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)方式。

圖2給出了DDC、DCS和FCS 3種控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖。由此可以看出，DCS的出現(xiàn)解決了DDC控制過于集中，系統(tǒng)危險性也過于集中的問題；同時伴隨控制分散的過程，也使得控制算法得到了簡化。但控制系統(tǒng)的接線仍然復(fù)雜和繁瑣，危險性在一定程度上還是相對集中，尤其是現(xiàn)場控制單元的固有結(jié)構(gòu)限制了DCS的靈活性，無法實現(xiàn)根據(jù)控制任務(wù)的需要對控制單元進(jìn)行組態(tài)的功能?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn)，則從根本上解決了控制系統(tǒng)接線的問題，采用雙絞線即可將所有的現(xiàn)場總線儀表單元連接在一起。它一方面大大地簡化了接線，減少了不少系統(tǒng)成本；另一方面還使控制系統(tǒng)的靈活組態(tài)得以實現(xiàn)。此外，在FCS中系統(tǒng)的危險性也降到了最低，在現(xiàn)場總線儀表單元出現(xiàn)故障時，可方便地啟動備用單元；同時此種結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方式還可大大減少作為保證系統(tǒng)可靠性而配置的熱備份設(shè)備的數(shù)量。

圖3 基于FF現(xiàn)場總線的典型FCS結(jié)構(gòu)圖

以FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)為例，圖3給出了實現(xiàn)典型控制的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的結(jié)構(gòu)。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中可以看到，基于FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)的FCS將現(xiàn)場總線儀表單元分成兩類。通訊數(shù)據(jù)較多，通訊速率要求較高的現(xiàn)場總線儀表單元直接連接在H2總線系統(tǒng)上；而其他要求數(shù)據(jù)通訊較慢，或?qū)崟r性要求不高的現(xiàn)場總線儀表單元則全部連接在H1總線系統(tǒng)上。由于每個H1總線系統(tǒng)所能夠驅(qū)動的現(xiàn)場總線儀表單元有限，最多只能到32臺，因而多個H1總線系統(tǒng)還可通過網(wǎng)橋連接到H2總線系統(tǒng)上，以提高整體的通訊速率，保證整個系統(tǒng)的實時性要求和控制需要。

2.3 現(xiàn)場總線系統(tǒng)集成與擴(kuò)展

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)與控制的集成，其節(jié)點是現(xiàn)場儀表單元或現(xiàn)場設(shè)備?，F(xiàn)場儀表單元如基于現(xiàn)場總線的傳感器、變送器、執(zhí)行器和控制器等；而可用于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場設(shè)備則較廣，只要帶有現(xiàn)場總線接口的控制設(shè)備均可使用，傳統(tǒng)的設(shè)備包括DCS、PLC、通用模擬單元和通用數(shù)字單元等。將這些進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)化處理的現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場儀表通過現(xiàn)場總線連接起來，實現(xiàn)一定控制作用的系統(tǒng)就是現(xiàn)場總線系統(tǒng)集成的過程和目的。

在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的構(gòu)成中，除需將現(xiàn)有的DCS和PLC等控制裝置以及完成檢測、變送、控制計算、執(zhí)行和顯示等常規(guī)的現(xiàn)場總線儀表單元集成到系統(tǒng)中外，為保證系統(tǒng)的正常運行、運行狀態(tài)的實時監(jiān)視和分析以及故障時的緊急操作途徑，還需將用于控制系統(tǒng)的分析監(jiān)測、組態(tài)維護(hù)、手動操作等硬件設(shè)備集成到系統(tǒng)中。較為全面的集成系統(tǒng)如圖4所示，其中I／O接口、檢測儀表單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和監(jiān)控顯示器是常規(guī)儀表單元，而分析監(jiān)測、組態(tài)維護(hù)、手動操作和數(shù)控裝置則是專用或特殊設(shè)備。

圖4 現(xiàn)場總線單元設(shè)備集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

此外，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是一般工業(yè)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的增大，控制任務(wù)的擴(kuò)展，實際生產(chǎn)常要求在完成常規(guī)控制任務(wù)的同時，進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)管理的自動化和協(xié)調(diào)化。因而，為完成較大控制任務(wù)和實現(xiàn)對控制過程的全面管理，還必須將其與上層控制系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起。這是工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展的需要，也是企業(yè)綜合自動化的必然。

于是，將現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS與上層網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)相集成，就形成了控制管理一體化的新的控制系統(tǒng)體系機(jī)構(gòu)，即如前面所描述的具有兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新一代計算機(jī)控制系統(tǒng)。從而使得控制系統(tǒng)的底層與上層之間的聯(lián)系變得緊密，有利于上下兩個網(wǎng)絡(luò)層控制任務(wù)的協(xié)調(diào)。

圖5所示的就是基于現(xiàn)場總線系統(tǒng)和LAN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的現(xiàn)代控制管理系統(tǒng)信息關(guān)系示意圖。其中底層是單元組合式的數(shù)字化檢測裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，中層是開放式的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，而上層則是開放式的面向用戶服務(wù)的一體化管理信息系統(tǒng)。底層與中層之間通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)將底層信息集成和管理起來，中層與上層之間則通過LAN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高層次信息的共享，同時還可根據(jù)需要連接到Internet和廣域網(wǎng)上。

圖5 控制管理系統(tǒng)信息關(guān)系示意圖

在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS自身集成的基礎(chǔ)上，再將上層的管理和協(xié)調(diào)集成在一起的控制系統(tǒng)如圖6所示。

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是20世紀(jì)90年代中期，隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的完善而產(chǎn)生的。盡管FCS的發(fā)展時間不長，但由于現(xiàn)場總線技術(shù)所具有的特性，以及給傳統(tǒng)控制系統(tǒng)所帶來的革命性的變化，使得FCS的應(yīng)用和推廣如日中天，必將在自動控制領(lǐng)域開辟出一個新的紀(jì)元。

圖6 基于FCS的現(xiàn)代控制管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

從系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖可以看出，用于生產(chǎn)管理的計算機(jī)同時連接在上層和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)上，一方面負(fù)責(zé)實施下層的生產(chǎn)管理，同時也與上層的商務(wù)計算機(jī)相連接，進(jìn)行生產(chǎn)信息的交換和實現(xiàn)系統(tǒng)范圍內(nèi)的信息共享。

3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢

我們知道計算機(jī)控制系統(tǒng)的兩大發(fā)展趨勢，即控制系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)扁平化。而在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)得到發(fā)展的今天，這兩大發(fā)展趨勢將進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的完善，從而為實現(xiàn)控制系統(tǒng)的組織重構(gòu)和工作協(xié)調(diào)奠定基礎(chǔ)。尤其是控制系統(tǒng)扁平化的實現(xiàn)，保證了各種控制系統(tǒng)的開發(fā)性和互聯(lián)性，使得控制系統(tǒng)的組織重構(gòu)和工作協(xié)調(diào)成為了可能。

3.1 控制系統(tǒng)的組織重構(gòu)化

所謂控制系統(tǒng)的組織重構(gòu)，就是指用于實現(xiàn)各種控制作用的子系統(tǒng)或單元能夠根據(jù)不同工作的需要，進(jìn)行重新組織和調(diào)整，以適應(yīng)實際生產(chǎn)的需要和變化。

在傳統(tǒng)的計算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的限制，各種控制用儀表單元的安裝和連接都是相對固定的，各種系統(tǒng)的功能實現(xiàn)也是相對固化的，很難根據(jù)工作任務(wù)的變化進(jìn)行重新組織和調(diào)整。以回路控制系統(tǒng)為例，由于每個儀表單元須與固定的接口連接，一旦形成完成某種控制功能的回路系統(tǒng)后，就不能簡單地變更其連接方式以構(gòu)成新的回路系統(tǒng)。但在新一代計算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)得到了扁平化處理，各個子系統(tǒng)和儀表單元均只分屬上下兩層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而且其連接相對靈活，因而只要對其相應(yīng)配置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，即可實現(xiàn)功能系統(tǒng)和儀表單元的重組。體現(xiàn)在回路控制系統(tǒng)的構(gòu)成上，就是只要改變回路控制系統(tǒng)的配置文件，根據(jù)控制任務(wù)的需要重新定義構(gòu)成回路控制系統(tǒng)的有關(guān)儀表單元，即可方便地實現(xiàn)功能子系統(tǒng)和儀表單元的重組。

如果計算機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)了組織重構(gòu)的目的，即可方便地實現(xiàn)如下功能：①提高控制系統(tǒng)的靈活性，可根據(jù)工作需要靈活改變系統(tǒng)中各功能子系統(tǒng)和儀表單元的連接形式；②增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)性，可適應(yīng)控制任務(wù)的變化，提高系統(tǒng)完成控制任務(wù)的柔性程度；③改善控制系統(tǒng)的可靠性，可通過系統(tǒng)重構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，及時和方便地更替故障單元，保證系統(tǒng)的正常運行；④為系統(tǒng)從事控制任務(wù)的協(xié)同提供了支持平臺和條件。

3.2 控制系統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)化

計算機(jī)支持的協(xié)同工作（Computer Supported Collaborative Works，CSCW）是近年來發(fā)展極為迅速和倍受關(guān)注的技術(shù)。它主要用于基于計算機(jī)環(huán)境下的較大規(guī)模任務(wù)的協(xié)同完成，具體應(yīng)用包括異地設(shè)計、并行工程、協(xié)調(diào)控制和企業(yè)管理等，新近發(fā)展起來的電子商務(wù)也受CSCW的支持，其中控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作是其在企業(yè)中的重要應(yīng)用之一。

控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作包括多種任務(wù)目標(biāo)的群決策、多個部門間的工作協(xié)作、信息的共享和管理以及復(fù)雜系統(tǒng)多目標(biāo)的協(xié)調(diào)控制等等。它們是基于控制系統(tǒng)的實時信息，由任務(wù)需求來確定的。必要的實時信息是進(jìn)行企業(yè)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的基礎(chǔ)，而系統(tǒng)內(nèi)部組織機(jī)構(gòu)的重組則是協(xié)調(diào)工作得以實現(xiàn)的必備條件。

如前所述，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢說明，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實現(xiàn)了從底層儀表控制單元到上層功能子系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡(luò)化，形成了由企業(yè)網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)組成的兩層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而使整體系統(tǒng)出現(xiàn)了扁平化的結(jié)構(gòu)形式，并在此基礎(chǔ)上可實現(xiàn)內(nèi)部底層儀表控制單元和上層功能子系統(tǒng)的重組。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的扁平化實現(xiàn)保證了實時信息的快速溝通和共享，為工作的協(xié)調(diào)提供了必須的信息來源和保證；控制系統(tǒng)組織的可重構(gòu)又為協(xié)調(diào)工作的具體實施提供了可能?！?/p>

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2010-11-04