習(xí)題課1-2現(xiàn)場總線

______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院現(xiàn)場總線習(xí)題課1-2

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

一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備與控制裝置之間進(jìn)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)、數(shù)字式的數(shù)據(jù)交換的通信技術(shù)。______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院2、與DCS系統(tǒng)相比，F(xiàn)CS有哪些特點(diǎn)？有哪些優(yōu)越性？

現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)的開放性

通信協(xié)議公開，各不同廠商的設(shè)備之間可實(shí)現(xiàn)信息交換。

（2）互可操作性與互用性

互可操作性是指實(shí)現(xiàn)互連設(shè)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(shè)備可進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)相互替換。

（3）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性

將傳感測量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場總線設(shè)備中完成。

（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性

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

（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)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(zhì)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，采用兩線制實(shí)現(xiàn)供電與通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求。______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)(優(yōu)越性)

：（1）FCS實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化通信

DCS采用層次化的體系結(jié)構(gòu)，通信網(wǎng)絡(luò)分布于各層并采用數(shù)字通信方式，唯有生產(chǎn)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(gè)“半數(shù)字信號”系統(tǒng)。

FCS采用全數(shù)字化、雙向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。從最底層的傳感器、變送器和?zhí)行器就采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，逐層向上直到最高層均為通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。多條分支通信線延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場，用來連接現(xiàn)場數(shù)字儀表，采用一對N連接。

（2）FCS實(shí)現(xiàn)徹底的全分散式控制

在DCS中，生產(chǎn)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(guān)的輸入、輸出、控制、運(yùn)算等功能塊都集中于DCS的控制站內(nèi)。從這個(gè)意義上講，DCS只是一個(gè)“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(shù)字儀表。從而構(gòu)成虛擬控制站，實(shí)現(xiàn)徹底的分散控制。______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院（3）FCS實(shí)現(xiàn)不同廠商產(chǎn)品互聯(lián)、互操作DCS系統(tǒng)的硬件、軟件甚至現(xiàn)場級設(shè)備都是各制造商自行研制開發(fā)的，不同廠商的產(chǎn)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(shè)備只要采用同一總線標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商的產(chǎn)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(jià)格比最優(yōu)的產(chǎn)品集成控制系統(tǒng)，因而具有很好的可集成性。（4）FCS增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)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(diǎn)造成的不可靠因素。同時(shí)，數(shù)字化的現(xiàn)場設(shè)備替代模擬儀表，F(xiàn)CS具有現(xiàn)場設(shè)備的在線故障診斷、報(bào)警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、參數(shù)修改等工作，因而增強(qiáng)系統(tǒng)的可維護(hù)性。

______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)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(shè)費(fèi)用。以每2～3臺現(xiàn)場儀表接到一根電纜計(jì)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(fèi)用估計(jì)可節(jié)約50％。______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院3、何謂現(xiàn)場總線的主設(shè)備、從設(shè)備？

可在總線上發(fā)起信息傳輸?shù)脑O(shè)備叫做“總線主設(shè)備”(busmaster)。也就是說，主設(shè)備具備在總線上主動(dòng)發(fā)起通信的能力，又稱命令者。不能在總線上主動(dòng)發(fā)起通信、只能掛接在總線上、

對總線信息進(jìn)行接收查詢的設(shè)備稱為總線從設(shè)備(busslaver)，也稱基本設(shè)備。______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)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(shù)設(shè)備的總和。它一般由信息源和信息接收者，發(fā)送、接收設(shè)備，傳輸介質(zhì)幾部分組成。信息源和接收者是信息的產(chǎn)生者和使用者。發(fā)送設(shè)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(chǎn)生的消息信號經(jīng)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(zhì)指發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備之間信號傳遞所經(jīng)媒介。接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解密等。______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院5、差錯(cuò)控制的作用是什么?分布控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)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(cuò)誤。這些錯(cuò)誤輕則會使數(shù)據(jù)發(fā)生變化，重則會導(dǎo)致生產(chǎn)過程事故。因此必須采取一定的措施來檢測錯(cuò)誤并糾正錯(cuò)誤，檢錯(cuò)和糾錯(cuò)統(tǒng)稱為差錯(cuò)控制。

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

隨機(jī)錯(cuò)誤：由隨機(jī)噪聲引起的，誤碼與其前后的代碼是否出錯(cuò)無關(guān)。

差錯(cuò)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(xué)電氣工程學(xué)院6、簡述PROFIBUS三部分的通信模型？______________________燕山大學(xué)電氣工程學(xué)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(shù)據(jù)鏈路層），其中FMS還采用了第7層（應(yīng)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(xué)電氣工程學(xué)院7、PROFIBUS的總線存取控制中介質(zhì)控制的基本要求？（1）主站（PLC或PC）