现场总线概述课件.ppt

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1、现场总线与控制网技术1本课程主要学习内容第1章现场总线技术概述第2章数据通信基础第3章控制网络基础第4章CAN总线与基于CAN的控制网络第5章基金会现场总线FF第6章PROFIBUS总线第8章LonWorks控制网络2第1章现场总线技术概述1.1现场总线简介1.2现场总线的发展背景与趋势1.3现场总线的特点与优点1.4几种有影响的现场总线技术1.5企业网络信息集成系统3（一）现场总线的概念所谓总线就是传输信息的公共通路。什么是现场总线?1、应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行数字通信的总

2、线，也有把它称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络技术。1.1现场总线简介42、是用现场仪表与控制系统和控制室之间的一种分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。3、IEC对现场总线的定义：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。5（2）现场总线是一种数字通信协议现场总线是用于支持现场装置，实现传感、变送、调节、控制、监督以及各装置之间透明通信等功能的通信网络，保证网内设备间相互透明有序地传递信息和正确理解信息是

3、它的主要任务。现场总线通信协议是参照国际标准化组织ISO制订的OSI/RM并经简化建立的，目前尚无最终统一的国际标准。（1）现场总线是低带宽的计算机局域网分析说明：6现场总线通信协议有如下要求：(a)通信介质的多样性。(b)实时性。(c)信息的完整性、精确性。(d)可靠性。(e)可互操作性。(f)数字特征。7现场总线是低带宽的底层控制网络，以此为纽带，进一步构造了新型的、开放的自动化系统。它可与因特网(Internet)以及企业内联网(Intranet)相连，且位于生产控制和网络结构的底层，因而又称之为

4、底层网(Infranet，也称为基础网)。（3）现场总线是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络8现场总线连接示意图9由于历史的原因，在几大现场总线协议尚未完全统一之前，有可能在一个企业内部，在现场级形成不同通信协议的多个网段，这些网段间可以通过网桥连接而互通信息。现场总线网段与其他网段间实现信息交换，必须有严格的保安措施与权限限制，以保证设备与系统的安全运行。10（4）现场总线是综合运用微处理器技术、网络技术、通信技术和自动控制技术的产物。把微处理器置入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信能力。

5、作用:1、提高了信号的测量、控制和传输精度，2、为丰富控制信息的内容、实现其远程传送创造了条件。11（二）现场总线的本质1、现场通信网络2、现场设备互连3、互操作性4、分散功能块5、通信线供电6、开放式互连网络（三）现场总线构造了网络集成式全分布式控制系统121、模拟仪表控制系统－－－－ACS过程控制的体系结构是基于4～20mA的模拟标准电流信号（或1～5V电压信号、0.02～0.1MPa气压信号），出现了模拟式电子仪表与电动单元组合的自动控制系统。控制系统发展历史回顾：13基地式气动控制仪表系统14电

6、动组合仪表152、集中式数字控制（直接数字控制，DDC）16集中式数字控制系统17集中控制以一台控制器为中心，通过扩展的I／0接口实现各个传感器、执行器之间的通信。控制器：个人PC、工业控制机、PLC、单片机优点：集中控制在控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低、易受干扰的缺陷，提高了系统的抗干扰能力。缺点：对控制器要求很高，并且一旦控制器瘫痪，会导致整个系统不能工作。183、集散控制系统(DistributedControlSystemDCS)核心思想是集中管理、分散控

7、制，即管理与控制相分离，把上位机控制站用于集中监视管理，而把若干台下位机下放到现场实现分布式控制，上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。19集散控制系统(DCS)的结构图如下:20DCS的缺点：1、不同的DCS制造商为达到垄断经营的目的而对其控制通信网络采用各自专用的封闭形式，不同制造商的DCS之间以及与上层Intranet、Internet信息网络之间难以实现网络互连和信息共享。2、DCS的控制站仍然是集中的，现场信号的检测、传输和控制还是采用4～20mA的模拟信号，并没有彻底做到分散控

8、制、集中管理。3、DCS采用的是普通商业网络的通信协议和网络结构，在解决工业控制系统的可靠性方面没有做出实质性的改进，布线复杂，费用高。21与传统的DCS相比，它有两个新特征：①FCS将DCS中的I/O总线用现场总线来代替，并直接用于生产现场；②FCS用现场总线数字仪表替代DCS中的现场模拟仪表，其变送器不仅具有信号变换、补偿、累加功能，而且具有诸如PID等运算控制功能，其执行器不仅具有驱动和调节功能，而且有特性补偿、自校验、自诊断和PID