現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

1、南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 自動(dòng)控制系主講主講:劉忠劉忠 第一第一 章章 緒論緒論 1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程 1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念 1.3 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)總線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)總線 1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程大致經(jīng)歷了大致經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段：個(gè)發(fā)展階段：第一階段第一階段 基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)階段基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)階段第二階段第二階段 電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)階電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)階段段第三階段第三階段 計(jì)算機(jī)集中控制階段（集中式數(shù)字控制系統(tǒng)）計(jì)算機(jī)集中控制階段（集中式數(shù)字控制系統(tǒng)）第四階段第四階段 集散控制系統(tǒng)集散控

2、制系統(tǒng)第五階段第五階段 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第一階段第一階段 基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)階段基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)階段時(shí)間時(shí)間第一第一階段階段20世世紀(jì)紀(jì)3040年年代代(1935)名稱(chēng)名稱(chēng)基地式基地式儀表儀表結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)將測(cè)量、顯示、紀(jì)錄、將測(cè)量、顯示、紀(jì)錄、調(diào)節(jié)都放在一個(gè)表殼調(diào)節(jié)都放在一個(gè)表殼里的儀表里的儀表( (以指示記錄儀表以指示記錄儀表為中心，附加某些為中心，附加某些調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)) )特點(diǎn)特點(diǎn)1.1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單適于單適于 單參數(shù)單參數(shù) 就地控就地控 制制2.2.信號(hào)不信號(hào)不 能遠(yuǎn)傳，能遠(yuǎn)傳，不方便操不方便操作人員了解作人員了解

3、生產(chǎn)狀況生產(chǎn)狀況主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品KFKF系列氣動(dòng)基地式系列氣動(dòng)基地式儀表儀表( (日本山武日本山武- -霍尼霍尼威爾公司威爾公司) )帶帶PIDPID調(diào)節(jié)的電子電調(diào)節(jié)的電子電位差計(jì)位差計(jì)( (上海自動(dòng)化上海自動(dòng)化儀表廠儀表廠) )名稱(chēng)單元組合式儀表結(jié)構(gòu)將整套儀表劃分成若將整套儀表劃分成若干個(gè)單元，各單元之干個(gè)單元，各單元之間采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信間采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)連接。號(hào)連接。使用時(shí)根據(jù)需要，經(jīng)過(guò)不同的搭配，就可組成各種各樣的檢測(cè)及控制系統(tǒng)時(shí)間第二階段20世紀(jì)4050年代(1955)主要產(chǎn)品系列、系列、EKEK系列儀表系列儀表(日本橫河公司)國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)DDZ-DDZ-、DDZDDZ- -系列儀表系列

4、儀表(北京、上海、西安、大連、天津、吉林、重慶等儀表廠)1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第二階段第二階段 電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)階電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)階段段I I系列系列該階段的特點(diǎn)：o優(yōu)點(diǎn)： 信號(hào)可以遠(yuǎn)傳，出現(xiàn)集中控制室，操作人員可以在控制室進(jìn)行集中監(jiān)視和操作。p缺點(diǎn)：儀表體積大，不便觀察和操作。 1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第三階段第三階段 計(jì)算機(jī)集中控制階段（集中式數(shù)字控制系計(jì)算機(jī)集中控制階段（集中式數(shù)字控制系統(tǒng)）統(tǒng)）該階段的特點(diǎn)：該階段的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn): 1.裝置的運(yùn)行參數(shù)都可以在計(jì)算機(jī)集中 顯示 和操作，便于操作人員監(jiān)視和調(diào)節(jié)。 2.數(shù)字控制

5、速度快，精度高抗干擾能力 強(qiáng)。缺點(diǎn)：由于控制過(guò)于集中，一定能計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，就會(huì)造成所有控制回路癱瘓，生產(chǎn)停產(chǎn)甚至出現(xiàn)安全事故的嚴(yán)重局面。所以這種危險(xiǎn)的集中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很難為生產(chǎn)過(guò)程所接受。1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程名稱(chēng)集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散監(jiān)測(cè)控制裝置分散監(jiān)測(cè)控制裝置人人- -機(jī)接口裝置機(jī)接口裝置通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)上位機(jī)接口裝置上位機(jī)接口裝置時(shí)間第四階段20世紀(jì)7090年代(1975)特點(diǎn) 操作、顯示、管理集中控制、負(fù)荷、危險(xiǎn)分散缺點(diǎn)：產(chǎn)品的互連、互換和互操作性差，不能實(shí)現(xiàn)更大范圍的信息共享主要產(chǎn)品TDC-2000、TDC-3000、TPS、S9000(美國(guó)霍尼威爾公司)CENTU

6、M-CS 、 XL 、CS1000、CS3000 (日本橫河公司)PCS7、PCS7-BOX(德國(guó)西門(mén)子公司)1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程第四階段第四階段 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)PCS7-BOXPCS7-BOXCS3000名稱(chēng)名稱(chēng)現(xiàn)場(chǎng)總現(xiàn)場(chǎng)總線控制線控制系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線儀表現(xiàn)場(chǎng)總線儀表通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)間時(shí)間第五第五階段階段20世世紀(jì)紀(jì)9505年年代代(2002)特點(diǎn)特點(diǎn)操作、操作、顯示、顯示、管理一管理一體化體化危險(xiǎn)分危險(xiǎn)分散，只散，只控制一控制一個(gè)回路個(gè)回路主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品FF基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(美國(guó)費(fèi)歇爾美國(guó)費(fèi)歇爾-羅斯蒙特公司羅斯蒙特公司)PROFI

7、BUS過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線(德國(guó)西門(mén)子公司德國(guó)西門(mén)子公司)第五階段第五階段 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)1.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程網(wǎng)絡(luò)集成式網(wǎng)絡(luò)集成式控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 網(wǎng)絡(luò)集成式控制系統(tǒng)示意圖網(wǎng)絡(luò)集成式控制系統(tǒng)示意圖 Multi-ControllersAOPIDAIPIDAOAI網(wǎng)絡(luò)集成式控制系統(tǒng)1999 User Training 2 1999 Fieldbus Foundation減少了接線與安裝減少了接線與安裝傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的4-20 mA儀表接線方式儀表接線方式,對(duì)每一設(shè)備，均需配置一個(gè)本安柵，一對(duì)接線對(duì)每一設(shè)備，均需

8、配置一個(gè)本安柵，一對(duì)接線4-20 mAISISISIS多臺(tái)設(shè)備可以共用一個(gè)本安柵，一對(duì)接線多臺(tái)設(shè)備可以共用一個(gè)本安柵，一對(duì)接線ISFieldbus1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念o1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念o2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成o3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念o1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念 用用通信手段通信手段將空間上分散的、具有自治功能的多將空間上分散的、具有自治功能的多 個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互聯(lián)接并按照一定的個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互聯(lián)接并按照一定的通信協(xié)議通信協(xié)議進(jìn)進(jìn) 行信息交換，實(shí)現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作的系統(tǒng)。行信息交換，實(shí)現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作的系統(tǒng)。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念o2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 用戶設(shè)備：主機(jī)、終端、服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)軟件：通信協(xié)議、操作系統(tǒng)和用戶程 序 網(wǎng)絡(luò)硬件：物理線路、傳輸設(shè)備和交換設(shè) 備1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念o3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)按地域范圍按地域范圍：局域網(wǎng)（：局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（）、城域網(wǎng)（MAN）、）、 廣域網(wǎng)廣