Page 11 - 当代控制理论及应用技术概论

第一章 控制理论概述

第五代过程控制体系（FCS，Fieldbus Control System 现场总线控制系统）：
FCS 是从 DCS 发展而来，就象 DCS 从 CCS 发展过来一样，有了质的飞跃。“分
散控制”发展到“现场控制”；数据的传输采用“总线”方式。但是 FCS 与 DCS
的真正的区别在于 FCS 有更广阔的发展空间。由于传统的 DCS 的技术水平虽然
在不断提高，但通信网络最低端只达到现场控制站一级，现场控制站与现场检测

仪表、执行器之间的联系仍采用一对一传输的 4-20mA 模拟信号，成本高，效率
低，维护困难，无法发挥现场仪表智能化的潜力，实现对现场设备工作状态的全
面监控和深层次管理。所谓现场总线就是连接智能测量与控制设备的全数字式、

双向传输、具有多节点分支结构的通信链路。简单地说传统的控制是一条回路，
而 FCS 技术是各个模块如控制器、执行器、检测器等挂在一条总线上来实现通信，
当然传输的也就是数字信号。主要的总线有 Profibus，LonWorks 等。
1.20 世纪 40 年代——60 年代初
需求动力：市场竞争，资源利用，减轻劳动强度，提高产品质量，适应批

量生产需要。主要特点：此阶段主要为单机自动化阶段，主要特点是：各种单机
自动化加工设备出现，并不断扩大应用和向纵深方向发展。典型成果和产品：硬
件数控系统的数控机床。

2.20 世纪 60 年代中——70 年代初期：
需求动力：市场竞争加剧，要求产品更新快，产品质量高，并适应大中批
量生产需要和减轻劳动强度。主要特点：此阶段主要以自动生产线为标志，其主
要特点是：在单机自动化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现，同时软件
数控系统出现并用于机床，CAD、CAM 等软件开始用于实际工程的设计和制造中，

此阶段硬件加工设备适合于大中批量的生产和加工。典型成果和产品：用于钻、
镗、铣等加工的自动生产线。
3.20 世纪 70 年代中期——至今

需求动力：市场环境的变化，使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发
严重，要求自动化技术向其广度和深度发展，使其各相关技术高度综合，发挥整
体最佳效能。主要特点：自 70 年代初期美国学者首次提出 CIM 概念至今，自动
化领域已发生了巨大变化，其主要特点是：CIM 已作为一种哲理、一种方法逐步
为人们所接受；CIM 也是一种实现集成的相应技术，把分散独立的单元自动化技

术集成为一个优化的整体。所谓哲理，就是企业应根据需求来分析并克服现存的

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