基于FCS的分布交互仿真系统的设计与实现

基于 FCS 的分布交互仿真系统的设计与实现关键词：FCS 仿真 系统设计 硬件/软件 一 设计背景 随着虚拟现实和计算机网络技术的进展，当前世界各国，特别是军事大国在研制武备产品时，广泛采纳仿真技术和模拟训练仿真系统进行研制方案论证以减少研制费用，并且大多采纳分布交互仿真系统(Distributed Interactive Simulation, DIS)结构，即采纳虚拟现实、现场总线和计算机网络技术，为武备产品研制提供一个分布、交互、实时的网络支撑环境，先进的实时仿真建模环境，实时视景仿真，分布交互仿真开发环境，多媒体虚拟现实仿真演示环境，虚拟显示模拟训练环境，以及虚拟现实培训系统环境，其特征是把分布的仿真节点同网络连接构成统一、协调的综合仿真环境，允许人的参加和行为表现。 为满足上述 DIS 仿真系统的设计要求，必须有一套真正的分布式网络控制系统作为硬件平台。目前，在工业控制领域应用比较成功的当属现场总线控制系统(FCS)。本文主要从此角度出发，介绍基于 FCS 的分布交互仿真系统的设计与实现。 二 现场总线控制技术 1. 现场总线控制系统 FCS 集当今计算机技术、网络技术和控制技术为一体，是一种全分散、全数字、全开放的当代最先进的计算机控制系统。它适用于工业过程控制、制造业及楼宇自动化等领域，将成为现代计算机控制系统的主流。现场总线技术使现场级设备的信息作为整个企业信息网的基础，提高了控制系统的信息处理能力和运行可靠性，节约了系统的硬件和布线费用，方便了用户对系统的组态、管理和维护。 2. FCS 对计算机控制系统的影响 传统的计算机控制系统一般采纳 DCS 结构。在 DCS 中，对现场信号需要进行点对点的连接，并且 I/O 端子与 PLC 或控制仪表一起被放在控制柜中，而不是放在现场。这就需要铺设大量的信号传输电缆，布线复杂，既费料又费时，信号容易衰减并容易被干扰，而且又不便维护。DCS 一般由操作员站、控制站等组成，结构复杂，成本高。而且 DCS 不是开放系统，互操作性差，难以实现数据共享。而基于 FCS 的控制系统则完全克服了这些缺点。 (1)FCS 借助于现场总线技术，所有的 I/O 模块均放在工业现场，而且所有的信号通过分布式智能 I/O 模块在现场被转换成标准化数字信号，只需一根电缆(两线或四线)就可把所有的现场子站连接起来，进而把现场信号非常简捷地传送到控制室监控设备上，降低了成本，又便于安装和维护，同时数字化的数据传输使系统具有很高的传...