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文檔簡介

______________________燕山大學電氣工程學院現(xiàn)場總線習題課1-2

主講人:何群______________________燕山大學電氣工程學院1、什么是現(xiàn)場總線?

一種應用于生產現(xiàn)場,在現(xiàn)場設備之間、現(xiàn)場設備與控制裝置之間進行雙向、串行、多節(jié)點、數字式的數據交換的通信技術。______________________燕山大學電氣工程學院2、與DCS系統(tǒng)相比,F(xiàn)CS有哪些特點?有哪些優(yōu)越性?

現(xiàn)場總線的技術特點:

(1)系統(tǒng)的開放性

通信協(xié)議公開,各不同廠商的設備之間可實現(xiàn)信息交換。

(2)互可操作性與互用性

互可操作性是指實現(xiàn)互連設備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通;而互用性則意味著不同制造商性能類似的設備可進行更換,實現(xiàn)相互替換。

(3)現(xiàn)場設備的智能化與功能自治性

將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場總線設備中完成。

(4)系統(tǒng)結構的高度分散性

現(xiàn)場總線已構成一種新的全分散性控制系統(tǒng)的體系結構,提高了可靠性。

(5)對現(xiàn)場環(huán)境的適應性

可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等多種傳輸介質,具有較強的抗干擾能力,采用兩線制實現(xiàn)供電與通信,并可滿足本質安全防爆要求。______________________燕山大學電氣工程學院現(xiàn)場總線的優(yōu)點(優(yōu)越性)

:(1)FCS實現(xiàn)全數字化通信

DCS采用層次化的體系結構,通信網絡分布于各層并采用數字通信方式,唯有生產現(xiàn)場層的常規(guī)模擬儀表仍然是—對一模擬信號(如4~20

mA

DC)傳輸方式,因此DCS是一個“半數字信號”系統(tǒng)。

FCS采用全數字化、雙向傳輸的通信方式。從最底層的傳感器、變送器和執(zhí)行器就采用現(xiàn)場總線網絡,逐層向上直到最高層均為通信網絡互聯(lián)。多條分支通信線延伸到生產現(xiàn)場,用來連接現(xiàn)場數字儀表,采用一對N連接。

(2)FCS實現(xiàn)徹底的全分散式控制

在DCS中,生產現(xiàn)場的多臺模擬儀表集中接于輸入/輸出單元,每臺儀表只有單一的信號變換功能,而與控制有關的輸入、輸出、控制、運算等功能塊都集中于DCS的控制站內。從這個意義上講,DCS只是一個“半分散”系統(tǒng)。

FCS廢棄了DCS的輸入/輸出單元,由現(xiàn)場儀表取而代之,即把DCS控制站的功能化整為零,功能塊分散地分配給現(xiàn)場總線上的數字儀表。從而構成虛擬控制站,實現(xiàn)徹底的分散控制。______________________燕山大學電氣工程學院(3)FCS實現(xiàn)不同廠商產品互聯(lián)、互操作DCS系統(tǒng)的硬件、軟件甚至現(xiàn)場級設備都是各制造商自行研制開發(fā)的,不同廠商的產品由于通信協(xié)議的專有與不兼容,彼此難以互聯(lián)、互操作。而FCS的現(xiàn)場設備只要采用同一總線標準,不同廠商的產品既可互聯(lián)也可互換,并可以統(tǒng)一組態(tài),從而徹底改變傳統(tǒng)DCS控制層的封閉性和專用性。FCS允許用戶選用各制造商性能價格比最優(yōu)的產品集成控制系統(tǒng),因而具有很好的可集成性。(4)FCS增強系統(tǒng)的可靠性、可維護性

FCS采用總線連接方式替代傳統(tǒng)的DCS一對一的I/O連線,對于大規(guī)模的I/O系統(tǒng)來說,減少了DCS由接線點造成的不可靠因素。同時,數字化的現(xiàn)場設備替代模擬儀表,F(xiàn)CS具有現(xiàn)場設備的在線故障診斷、報警、記錄功能,可完成現(xiàn)場設備的遠程參數設定、參數修改等工作,因而增強系統(tǒng)的可維護性。

______________________燕山大學電氣工程學院(5)FCS降低系統(tǒng)工程成本FCS對于大范圍、大規(guī)模分布式控制系統(tǒng)來說,節(jié)省了電纜、I/O裝置及電纜敷設費用。以每2~3臺現(xiàn)場儀表接到一根電纜計算,平均可減少1/2到2/3的輸入輸出卡、輸入輸出柜和隔離器等。因此,現(xiàn)場總線儀表與控制室間的電纜連接和安裝等費用估計可節(jié)約50%。______________________燕山大學電氣工程學院3、何謂現(xiàn)場總線的主設備、從設備?

可在總線上發(fā)起信息傳輸的設備叫做“總線主設備”(busmaster)。也就是說,主設備具備在總線上主動發(fā)起通信的能力,又稱命令者。不能在總線上主動發(fā)起通信、只能掛接在總線上、

對總線信息進行接收查詢的設備稱為總線從設備(busslaver),也稱基本設備。______________________燕山大學電氣工程學院4、通信系統(tǒng)由哪幾部分組成?各自具有什么功能?通信系統(tǒng)是傳遞信息所需的一切技術設備的總和。它一般由信息源和信息接收者,發(fā)送、接收設備,傳輸介質幾部分組成。信息源和接收者是信息的產生者和使用者。發(fā)送設備的基本功能是將信息源和傳輸媒介匹配起來,即將信息源產生的消息信號經過編碼,并變換為便于傳送的信號形式,送往傳輸媒介。傳輸介質指發(fā)送設備到接收設備之間信號傳遞所經媒介。接收設備的基本功能是完成發(fā)送設備的反變換,即進行解調、譯碼、解密等。______________________燕山大學電氣工程學院5、差錯控制的作用是什么?分布控制系統(tǒng)的通信網絡是在條件比較惡劣的工業(yè)環(huán)境下工作的,因此,在信息傳輸過程中,各種各樣的干擾可能造成傳輸錯誤。這些錯誤輕則會使數據發(fā)生變化,重則會導致生產過程事故。因此必須采取一定的措施來檢測錯誤并糾正錯誤,檢錯和糾錯統(tǒng)稱為差錯控制。

突發(fā)錯誤;由突發(fā)噪聲引起的,誤碼連續(xù)成片出現(xiàn);

隨機錯誤:由隨機噪聲引起的,誤碼與其前后的代碼是否出錯無關。

差錯控制方法:

在傳輸信息中附加冗余度,在傳輸方法中附加冗余度。______________________燕山大學電氣工程學院6、簡述PROFIBUS三部分的通信模型?______________________燕山大學電氣工程學院PROFIBUS通信模型參照了ISO/OSI參考模型的第1層(物理層)和第2層(數據鏈路層),其中FMS還采用了第7層(應用層),另外增加了用戶層。PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS的第1層和第2層相同,

PROFIBUS-FMS有第7層,PROFIBUS-DP無第7層。PROFIBUS-PA有第1層和第2層,但與DP/FMS有區(qū)別,無第7層。______________________燕山大學電氣工程學院7、PROFIBUS的總線存取控制中介質控制的基本要求?(1)主站(PLC或PC)

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