隨著生產由簡單過程向大型化、連續(xù)化、集成化和復雜化方向發(fā)展，與之相應的控制技術、控制理論、控制系統(tǒng)和控制工具都發(fā)生了很大的變化。即控制技術由單變量控制技術發(fā)展到多變量協(xié)調控制技術；控制理論由經典控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論和智能控制理論；控制系統(tǒng)由簡單控制系統(tǒng)發(fā)展到先進控制系統(tǒng)和綜合自動化系統(tǒng)；控制工具由常規(guī)儀器儀表發(fā)展到計算機及其網絡。

計算機技術的發(fā)展為先進控制的實現(xiàn)奠定了物質基礎，而控制技術的應用又促進了計算機技術的發(fā)展，兩者密切相關。以計算機為主的控制系統(tǒng)經歷了DDC（Direct Digital Control—單機控制系統(tǒng)）、DCS（Distributed Control System—集散控制系統(tǒng)）、FCS（Field Bus Control System—現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）和CIPS（ComputerIntegrated Process System—計算機集成過程控制系統(tǒng)）四個發(fā)展階段。

DDC控制集中、危險也集中，一般采用雙機／多機系統(tǒng)冗余結構，來保證控制系統(tǒng)的可靠性。為進一步提高控制系統(tǒng)的可靠性，70年代中推出了DCS系統(tǒng)。80年代中～90年代初是DCS發(fā)展的頂峰時期，DCS應用廣泛，技術成熟。國內企業(yè)紛紛引進各種成套的DCS產品，如Honywell的TDC－3000／S9000、WestingHouse的WDPFⅡ／Ⅲ、Bailey的INFI－90、Foxboro的I／AS系、橫河的Centum－XL／μXL等。但各廠家的DCS自成封閉的通信體系，難以實現(xiàn)企業(yè)內各種DCS系統(tǒng)的集成與綜合。

90年代出現(xiàn)的新型FCS則突破了DCS系統(tǒng)中通信由專用網絡的封閉系統(tǒng)來實現(xiàn)所造成的缺陷，把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化、標準化的解決方案。FCS及其應用是當今研究的熱點。以現(xiàn)場總線／DCS為基礎的綜合自動化系統(tǒng)CIPS集過程控制與綜合管理（經營決策、管理、計劃、調度等）于一體，便于企業(yè)能快速適應風云變換的市場，以增強企業(yè)的競爭力。CIPS的實現(xiàn)是未來追求的目標。

FCS系統(tǒng)由于采用了智能現(xiàn)場設備和現(xiàn)場總線，具有以下優(yōu)點：①采用一對N的設備連接方式，成本低②實現(xiàn)了徹底的分散控制③開放性與互操作性簡化了系統(tǒng)的集成　　現(xiàn)場總線的最大特點是采用統(tǒng)一的協(xié)議標準，使之具有開放性和互操作性，不同廠家的現(xiàn)場設備可方便地接入同一網絡中，且可相互訪問，簡化了系統(tǒng)的集成。④信息綜合，組態(tài)靈活

通過數字化傳輸現(xiàn)場數據，F(xiàn)CS能獲取現(xiàn)場設備的各種狀態(tài)、診斷信息，實現(xiàn)實時的系統(tǒng)監(jiān)控和管理。FCS引入了功能塊概念，使得組態(tài)十分方便、靈活，不同現(xiàn)場設備中的功能塊可以構成完整的控制回路；可在上位機上進行組態(tài)，完成之后再下裝至現(xiàn)場設備；用戶根據標識符來指定某一設備，不需考慮設備地址、存儲地址等。總之，現(xiàn)場總線具有全分散、全數字化、智能、雙向、多變量、多點、多站、互操作的特點，是過程控制系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎，也是綜合自動化系統(tǒng)CIPS數據信息流的起點。

集常規(guī)控制、先進控制、在線優(yōu)化、生產調度、企業(yè)管理、經營決策等功能于一體的綜合自動化系統(tǒng)CIPS是當前自動化發(fā)展的趨勢和熱點。CIPS是在計算機通信網絡和分布式數據庫的支持下，實現(xiàn)信息與功能的集成、綜合管理與決策，最終形成一個能適應生產環(huán)境不確定性和市場需求多變性的全局最優(yōu)的高質量、高柔性、高效益的智能生產系統(tǒng)。

根據連續(xù)生產過程控制與工程總體優(yōu)化、信息集成的需求，CIPS工程可由生產過程控制分系統(tǒng)、企業(yè)綜合管理分系統(tǒng)、集成支持分系統(tǒng)、人與組織分系統(tǒng)4個分系統(tǒng)及相應的下層子系統(tǒng)組成，如圖2—3所示。計算機網絡技術的發(fā)展，解決了企業(yè)辦公自動化的問題，即企業(yè)高層的計算機設備互連問題較易實現(xiàn)。而企業(yè)過程控制級采用的設備可能是各個時期或各個廠家的產品，是個異構環(huán)境?？紤]控制技術和生產的延續(xù)性與企業(yè)的投資效益，不可能完全擯棄原有可行系統(tǒng)，而采用全新技術和設備。企業(yè)現(xiàn)場控制網絡必將出現(xiàn)多種總線共存、多種系統(tǒng)集成和多種技術集成的局面。

多種系統(tǒng)的集成是指現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)（DCS、PLC……）的集成及各種現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS之間的集成（因目前仍存在多種現(xiàn)場總線協(xié)議，如：FF、Profibus、CAN、LonWorks和HART等）。FCS與DCS集成主要體現(xiàn)在現(xiàn)場通信協(xié)議的相容和組態(tài)、監(jiān)控、操作軟件的統(tǒng)一。

DCS應用廣泛、技術成熟，尤其它在先進控制方面已有多年應用?，F(xiàn)場總線的功能模塊一般只能解決基本的控制問題，而且在現(xiàn)有的技術條件和市場條件下，F(xiàn)CS還不能完全取代DCS，而應考慮兩者的集成，以綜合DCS和FCS的優(yōu)勢。即FCS實現(xiàn)基本的測控回路，DCS作為高一層的管理協(xié)調者實現(xiàn)復雜的先進控制和優(yōu)化功能。

CIPS是集管理與控制于一體的綜合自動化系統(tǒng)，往往采用多級遞階控制體系結構（基本控制→先進控制→約束控制→局部優(yōu)化→全局優(yōu)化→綜合管理與決策）和“分解／綜合、協(xié)調”的方法。現(xiàn)場控制網絡是傳輸過程信息的基礎與關鍵，是CIPS數據信息流的起點。只有獲得過程的大量信息，CIPS才能進行系統(tǒng)的優(yōu)化、綜合管理與決策。

通常大型CIPS網含有4類網：最上層采用廣域網（WAN）、上層采用辦公自動化局域網（TOP），中間層采用制造自動化協(xié)議MAP主干網，下層采用現(xiàn)場控制網（工廠底層控制網）。這4類網可通過網橋（Bridge）、路由器（Router）和網關（Gateway）互聯(lián)成CIPS網或Intranet網。

基于現(xiàn)場總線或DCS網絡的大中型CIPS網有WAN／TOP／MAP／Fieldbus or DCS網絡結構和TOP／MAP／Fieldbus or DCS網絡結構、小型CIPS網有LAN／Fieldbus or DCS網絡結構及LAN／DCS＋Fieldbus網絡結構（即現(xiàn)場控制網絡為DCS與FCS的集成）。

近兩年來許多控制系統(tǒng)設備供應商紛紛采用Ethernet作為工廠底層控制網絡的信息傳輸主干，用以連接系統(tǒng)監(jiān)控設備和現(xiàn)場高級智能設備且TCP／IP進入現(xiàn)場，使得工廠的管理可以直接進入控制現(xiàn)場。在工業(yè)現(xiàn)場最為典型的應用形式是Ethernet＋TCP／IP，基于Ethernet＋TCP／IP的傳感器、變送器可以直接成為網絡的節(jié)點，其控制參數和它的狀態(tài)可以直接在企業(yè)信息網絡內傳輸和共享，從而避免了DCS和FCS因存在多種協(xié)議而難集成的局面。

DCS應用廣泛、技術成熟，但各廠家的DCS自成封閉的通信體系，難以實現(xiàn)全企業(yè)內信息的集成與綜合。FCS具有全分散、全數字化、智能、雙向、多變量、多點、多站、互操作的特點。FCS可視為DCS向下全數字開放的結果，CIPS可視為DCS向上擴展的產物。FCS和DCS側重于過程的監(jiān)控與管理，CIPS側重于企業(yè)內信息集成、綜合管理與決策。DCS和FCS是CIPS數據信息流的起點。CIPS系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術是網絡技術，網絡是命脈。今后的自動化系統(tǒng)主要呈現(xiàn)出開放化、集成化、智能化、信息化和網絡化的特點。