现场总线技术1

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1、第一章第一章 现场总线概述现场总线概述 1.1 现场总线简介现场总线简介 自动化领域的计算机局域网。自动化领域的计算机局域网。 是企业的底层数字通信网络，是连接微是企业的底层数字通信网络，是连接微机化仪表的开放系统。机化仪表的开放系统。 现场总线不仅仅是总线技术，更是一个现场总线不仅仅是总线技术，更是一个系统技术系统技术 1.1 概述概述 计算机技术实现过程控制，智能传感计算机技术实现过程控制，智能传感器的发展，数字信号对模拟信号的取代，器的发展，数字信号对模拟信号的取代，形成了一种先进的工业测控技术现场形成了一种先进的工业测控技术现场总线总线(Fieldbus)。 现场总线是连接工业过程现场

2、仪表现场总线是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、双向和多和控制系统之间的全数字化、双向和多站点的串行通信网络，从各类变送器、站点的串行通信网络，从各类变送器、传感器、人机接口装置中获取信息，传感器、人机接口装置中获取信息，通过控制器向执行器传送信息，构成现通过控制器向执行器传送信息，构成现场总线系统场总线系统FCS (Fieldbus Control System)1.1.1 什么是现场总线什么是现场总线 定义：定义： 应用在生产现场，在计算机控制设备之应用在生产现场，在计算机控制设备之间实现双向串行多点数字通信的系统。间实现双向串行多点数字通信的系统。 特点：特点： 1、传统测量

3、仪器仪表微机化，具有数字、传统测量仪器仪表微机化，具有数字计算、通信能力计算、通信能力 2、可用双绞线作为总线，连接现场仪器、可用双绞线作为总线，连接现场仪器仪表成网络系统；仪表成网络系统；特点：特点： 3、执行公开、规范的通信协议、执行公开、规范的通信协议 4、现场仪表、控制设备与远程监控计算、现场仪表、控制设备与远程监控计算机之间，实现数据传输、信息交换，形机之间，实现数据传输、信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统成各种适应实际需要的自动控制系统 现场总线控制系统的其它特点：现场总线控制系统的其它特点： 1、全数字化通信、全数字化通信 2、1对对N结构结构 3、可靠性高、可靠性高

4、4、可控状态、可控状态 5、互换性、互换性 6、互操作性、互操作性 7、综合功能、综合功能 8、分散控制、分散控制 9、统一组态、统一组态 10、开发式系统、开发式系统1.1.2 现场总线的体系结构现场总线的体系结构 1、现场通信网络、现场通信网络 一直延伸到生产现场一直延伸到生产现场或生产设备，用于过或生产设备，用于过程自动化和制造自动程自动化和制造自动化的现场设备或现场化的现场设备或现场仪表互联的现场通信仪表互联的现场通信网络。网络。 2、现场设备互联、现场设备互联 现场设备指变送器、执行现场设备指变送器、执行器、服务器、网桥和辅助器、服务器、网桥和辅助设备及监控设备设备及监控设备 3、互

5、操作性、互操作性 不同厂家的现场设备的交不同厂家的现场设备的交互操作与互换，实现即接互操作与互换，实现即接即用，用户能自由集成即用，用户能自由集成FCS 4、分散功能块、分散功能块 FCS废弃废弃DCS的输入的输入/输出输出单元和控制站，把单元和控制站，把DCS控控制站的功能块分散地分配制站的功能块分散地分配给现场仪表，构成虚拟控给现场仪表，构成虚拟控制站，统一组态，对所需制站，统一组态，对所需控制系统实现彻底的分散控制系统实现彻底的分散控制。控制。 5、通信线供电（如：、通信线供电（如：I2C总线）总线） 6、开放式互联网络、开放式互联网络 既可以与同层网络互联，又可与不同层网络互既可以与同

6、层网络互联，又可与不同层网络互联。统一组态，使不同厂家网络及设备融为一联。统一组态，使不同厂家网络及设备融为一体，构成统一的体，构成统一的FCS。1.1.3 几种有影响的现场总线几种有影响的现场总线 1、基金会现场总线（、基金会现场总线（Foundation Fieldbus,ff) 应用领域以过程自动化为主应用领域以过程自动化为主 2、Profibus 总线总线 应用领域：制造业自动化、过程自动化、电力、应用领域：制造业自动化、过程自动化、电力、楼宇、铁路交通楼宇、铁路交通 3、LonWorks总线总线 应用领域：楼宇应用领域：楼宇 4、CAN总线总线 应用领域：汽车、机器人、液压系统等应用

7、领域：汽车、机器人、液压系统等几种有影响的现场总线几种有影响的现场总线 5、WorldFIP总线总线 应用领域：过程自动化、制造业自动化、电力、应用领域：过程自动化、制造业自动化、电力、楼宇等楼宇等 6、P-NET 总线总线 应用领域：石化、能源、交通、轻工、建筑、应用领域：石化、能源、交通、轻工、建筑、环保和制造业等。环保和制造业等。 7、HART (Highway Addressable Remote Transducer) 可寻址远程传感器高速通道开放协议可寻址远程传感器高速通道开放协议 特点：在特点：在 模拟信号传输线上实现数字通信模拟信号传输线上实现数字通信1.1.4 现场总线控制系

8、统现场总线控制系统FCS 一、一、FCS的组成的组成 组成特点：组成特点： 采用智能现场设备，能够把原先采用智能现场设备，能够把原先DCS系统中系统中处处于控制室的于控制室的控制模块和控制模块和I/O模块置于现场设备，模块置于现场设备，直接在现场完成直接在现场完成 应用现场设备的通信能力，现场的测量变送仪应用现场设备的通信能力，现场的测量变送仪表与执行机构直接传送信号表与执行机构直接传送信号 实现了彻底的分散控制实现了彻底的分散控制组成：组成：FCS组成组成 数字信号代替模拟信号，数字信号代替模拟信号，1对对N通信，通通信，通信电缆又对设备提供电源，现场设备以信电缆又对设备提供电源，现场设备以

9、外不再需要外不再需要A/D-D/A转换部件。转换部件。 FCS由控制系统软件、测量系统、网络由控制系统软件、测量系统、网络系统和管理系统组成系统和管理系统组成1、控制系统软件、控制系统软件 包括监控组态软件、维护软件、仿真软包括监控组态软件、维护软件、仿真软件和设备管理软件等件和设备管理软件等 步骤：步骤： 1、选择开发组态软件、控制操作人机接口软、选择开发组态软件、控制操作人机接口软件；件； 2、组态软件、完成功能块间的连接；、组态软件、完成功能块间的连接； 3、选定功能参数，进行网络组态；、选定功能参数，进行网络组态； 4、在网络运行过程中对系统实时采集、处理、在网络运行过程中对系统实时采

10、集、处理数据、优化控制、逻辑控制、监控、显示、输数据、优化控制、逻辑控制、监控、显示、输出报表等出报表等2、测量系统、测量系统 多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多功能多功能 3、设备管理系统、设备管理系统 提供自身及过程的诊断、管理、设备运行状态和厂家提供自身及过程的诊断、管理、设备运行状态和厂家提供的设备制造等信息提供的设备制造等信息 4、计算机服务模式、计算机服务模式 客户服务器模式客户服务器模式 5、数据库、数据库 有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序 6、网络系统的硬件与软件、网