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(3)FCS和DCS的系统集成
FCS和DCS的系统集成可以有两种方式：一种是FCS网络(FCSnet)通过网关(Gateway)与DCS网络(DCSnet)集成，在各自网络上直接交换信息，如图3所示；另一种是FCS和DCS分别挂接在企业网络( Intranet)上，通过企业网络间接交换信息。



FCS和DCS的集成具有以下4个特点：①独立安装FCS，对DCS几乎不做任何变更，只需在DCSnet上接一台网关；②FCS是一个完整的系统，不必借用比DCS的资源；③既有利于FCS的发展和推广，又有利于充分利用现有DCS的资源；④系统投资大，适用于新建装置。

基于混合控制的多轴超声检测系统

多轴超声检测系统要完成的主要功能如下：多轴联动超声自动扫查检测；棒材的螺旋面成像、横截面成像和纵截面成像；锻件和碳纤维的平面扫描；准三维扫描成像；A/B/C成像和分析；缺陷定量及其缺陷图像分析；缺陷定位及标记等。

该超声检测系统的各个I/O组件及各主件内部的各模块之间的数据联系采用了传统的并行网络，系统控制网络引入了CANbus，通过该总线可以实现对现场伺服控制器直接控制，同时还可实现该系统同其他超声设备间的数据交换。如果采用多主模式还可以向上融入系统网络。多轴超声检测系统的结构示意图如图4。



为了完成多轴联动超声自动扫查检测，采用CAN总线对多台伺服电机进行控制。系统中选用安装在控制站中的CAN总线适配卡与CAN总线相连，实现现场总线和DCS输入输出总线集成，现场节点是带有CAN控制端口的6只伺服控制器，通过伺服控制器来完成对外围的伺服电机的控制，实现各种点位运动。采用德国百格拉公司的TCL6系列控制器，该型控制器除了具有伺服控制器的全部基本功能外，它还内置可编程逻辑控制器(PLC)，可以编程控制，通过在TCL6基础上添加CAN通讯接口，实现远程控制。

基于现场总线的通讯和控制策略：首先初始化CAN总线适配卡和CAN通讯接口；实现总线适配卡与控制器之间的通讯。其次，通过总线传输数据到控制器中，PC机先把需要下传的数据按一定的数据结构写入PCCAN卡中，PCCAN卡把该数据传送到总线上，当与总线数据中的包含的目的地址相同的控制器探测到总线上的该数据，开始接受该数据并检查数据在传送中是否被破坏，如完整将执行该指令，同时向PCCAN传送肯定的回答信息。当通讯建立后，电机按指令完成动作，通过PLC可以把固定的运动方式固化在控制器中。为了减轻总线的通讯压力，通过PLC编程来完成主要的运动控制工作。例如，在已知运动轨迹的情况下，采用电子齿轮比模式时，把已知运动轨迹分段并把每段的电子齿轮比一起编入特定的PLC程序段中，完成以主轴电机为主的随动控制。

实际运用中，只需从总线发出一个开始的广播信号，下属电机的运动控制就由PLC单独完成，PLC通过计算光电编码器反馈的信号，适时调用预制的电子齿轮比来完成复杂的运动。这种处理方式就比上位机通过总线实时访问光电编码器的信号来改变每台电机的电子齿轮要简单，总线只需按照监视界面读取电机位置状态即可。采用这样的设计可减少总线50%的通讯任务，也减轻了上位机的工作强度，以便上位机有更多的资源解决其它运算任务。

该系统能够较好完成多功能检测系统的要求，由于选择了总线控制，使系统较以前的控制方式可靠性得到大大提高，同时还连线简化。同时因为内置PLC的伺服控制器的运用，这使得上位机的一部分工作移到下位机处理，上位机就有了更多的资源来进行相应的图像处理等工作。

结 论

根据测控系统中FCS与DCS的特点，本文分析了FCS与DCS的控制机理和应用现状，提出了“FCS和DCS输入输出总线的集成”、“FCS和DCS网络的集成”和“FCS和DCS的集成”三种混合式控制模型，并对混合式控制模型采用的控制策略和通讯机理做了研究。通过多轴超声检测系统项目的研究和现场实施验证了FCS和DCS的集成模型的可行性，并对该模型在项目实施应用过程遇到的技术难点作了详细阐述。

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关键词： 控制系统 研究 集成 混合式 DCS FCS CAN