第一章現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

第三章現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)1第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生從集中控制走向分散控制從DCS走向FCS

從集團(tuán)協(xié)議走向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)從國(guó)外走向國(guó)內(nèi)第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述2現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生圖：傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述3現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的開放性互可操作性與互用性現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述4現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述5現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容

現(xiàn)場(chǎng)總線的含義通信網(wǎng)絡(luò)互操作性分散功能塊通信線供電開放式互連網(wǎng)絡(luò)第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述6現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容FCS的分散功能塊控制方案第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述7現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容新一代FCS控制器第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述8現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

環(huán)型、總線型、樹型

2.現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)操作方式

從現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)存取、傳送、操作方法來分有三種工作模式：對(duì)等(PeertoPeer)、主從(Client/ServerC/S)及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)(NetworkComputingArchnitectureNCA)第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述9現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容3.網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展與網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展與網(wǎng)絡(luò)互連（1）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展（2）網(wǎng)絡(luò)互連（3）開放系統(tǒng)互連模型和通信協(xié)議第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述10現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容OSI及其幾種現(xiàn)場(chǎng)總線開放互連模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述11現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容FCS體系結(jié)構(gòu)第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述12現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容1151電容式壓力變送器的測(cè)壓原理智能壓力變送器原理圖第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述13現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容1151智能壓力儀表具有如下功能1．采集差壓信號(hào)2．采集溫度信號(hào)3．壓力信號(hào)單位轉(zhuǎn)換4．測(cè)壓膜片非線性補(bǔ)償5．壓力信號(hào)溫度補(bǔ)償6．流速和流量計(jì)算7．測(cè)量數(shù)據(jù)越限報(bào)警8．自標(biāo)定9．零點(diǎn)和滿度設(shè)定10．掉電保護(hù)11．?dāng)?shù)據(jù)通信12．回路控制第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述14現(xiàn)場(chǎng)總線的基本內(nèi)容FCS上位機(jī)管理軟件功能1．系統(tǒng)組態(tài)2．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)3．歷史庫(kù)組態(tài)4．圖形組態(tài)5．控制算法組態(tài)6．?dāng)?shù)據(jù)報(bào)表組態(tài)7．實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示8．歷史數(shù)據(jù)顯示9．圖形顯示10．參數(shù)列表11．?dāng)?shù)據(jù)打印輸出12．?dāng)?shù)據(jù)輸入及參數(shù)修改13．控制運(yùn)算調(diào)節(jié)14．報(bào)警處理15．故障處理16．通信接口17．人機(jī)接口第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述15第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)

Fieldbus

Foundation(FF)組織FF現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

設(shè)備互操作性、改善過程數(shù)據(jù)、對(duì)進(jìn)程增加更多的了解、改善現(xiàn)場(chǎng)安全、更早的預(yù)測(cè)維護(hù)、減少的線纜和安裝費(fèi)用第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線16現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)FF現(xiàn)場(chǎng)總線主要技術(shù)內(nèi)容

1．基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的通信技術(shù)

2．標(biāo)準(zhǔn)化功能塊(FB-FunctionBlock)3．設(shè)備描述(DD-DeviceDescription)與設(shè)備描述語言(DDL-DeviceDescriptionLanguage)4．現(xiàn)場(chǎng)總線通信控制器與智能儀表或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之間的接口技術(shù)

5．系統(tǒng)集成技術(shù)

6．系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線17現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線18H1、H2總線網(wǎng)段的主要特性參數(shù)低速現(xiàn)場(chǎng)總線H1高速現(xiàn)場(chǎng)總線H2傳輸速率31.25kbit/s31.25kbit/s31.25kbit/s1Mbit/s1Mbit/s1Mbit/s信號(hào)類型電壓電壓電壓電流電壓電壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線/菊花鏈/樹型總線/菊花鏈/樹型總線/菊花鏈/樹型總線總線總線通信距離1900米1900米1900米750米750米750米分枝長(zhǎng)度120米120米120米000供電方式非總線供電總線供電總線供電總線交流供電非總線供電非總線供電本質(zhì)安全不支持不支持支持支持不支持支持設(shè)備數(shù)/段2-321-122-62-322-322-32第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線19現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)FF現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備分類

FF現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線20現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)FF現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線21現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)FF現(xiàn)場(chǎng)總線信息原理

FF的協(xié)議規(guī)范建立在ISO/OSI層間通信模型之上，它由3個(gè)主要功能部分組成：物理層、通信棧和用戶層。第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線22過程現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)

Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線包括三種類型的總線形式：通用自動(dòng)化Profibus-FMS總線、工業(yè)自動(dòng)化Profibus-DP總線和過程自動(dòng)化Profibus-PA總線，以適應(yīng)于高速和時(shí)間苛求的數(shù)據(jù)傳輸或大范圍的復(fù)雜通信場(chǎng)合。第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線23過程現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線24過程現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)PROFIBUS系列第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線25過程現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)PROFIBUS-DP多主站系統(tǒng)PROFIBUS系統(tǒng)第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線26過程現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS)

PROFIBUS-DP系統(tǒng)由三種類型的設(shè)備組成

PROFIBUS-DP系統(tǒng)可以是單主站系統(tǒng)，也可以是多主站系統(tǒng)系統(tǒng)配置的描述

PROFIBUS-FMS技術(shù)特性第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線27HART可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路(HART)的發(fā)展HART協(xié)議采用的信號(hào)HART協(xié)議把鏈路上所掛設(shè)備分為三類HART協(xié)議命令分為三類第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線28HART

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與智能儀器的連接第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線29HARTHART通信協(xié)議模型第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線30控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)

CAN概述版

本發(fā)布時(shí)間內(nèi)

容

變

化1.01985年1.11987年位定時(shí)要求重新定義1.21990年振蕩器容錯(cuò)能力提高2.01991年P(guān)artA,與1.2版相同PartB,引入數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的擴(kuò)展幀結(jié)構(gòu)CAN協(xié)議版本發(fā)展第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線31控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)CAN總線系統(tǒng)

CAN總線系統(tǒng)由CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)構(gòu)成。第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線32控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)CAN總線系統(tǒng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線33控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線34控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線35控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)CAN控制器

目前應(yīng)用較廣泛、特點(diǎn)較突出的是Philips公司的SJA1000控制器

CAN網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)方案第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線36控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)CAN總線模塊結(jié)構(gòu)第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線37控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)CAN網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式CAN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)連接方式原理示意圖第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線38控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)CAN總線分布工業(yè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓韴D第二節(jié)幾種常見的現(xiàn)場(chǎng)總線39第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)LonWorks概述

LonWorks的技術(shù)核心—神經(jīng)元芯片

LontWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片(NeuronChip)。該芯片內(nèi)部裝有3個(gè)CPU。第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)40神經(jīng)元芯片

共享存儲(chǔ)器第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)41LonWorks節(jié)點(diǎn)以神經(jīng)元芯片為核心的控制節(jié)點(diǎn)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)42LonWorks節(jié)點(diǎn)采用宿主(HostBase)結(jié)構(gòu)典型宿主結(jié)構(gòu)框圖第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)43LonTalk協(xié)議的功能

使用LONTALK協(xié)議的典型控制系統(tǒng)第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)44LonTalk協(xié)議的功能層號(hào)OSI層目

的提供的服務(wù)7應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量類型6表示層數(shù)據(jù)解釋網(wǎng)絡(luò)變量發(fā)送5會(huì)話層遠(yuǎn)程操作請(qǐng)求∕應(yīng)答每件事認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)管理4傳輸層端到端的可靠性確認(rèn)和非確認(rèn)單一廣播和多路發(fā)送認(rèn)證排序，重復(fù)檢測(cè)3網(wǎng)絡(luò)層目的尋址尋址路由選擇2鏈路層媒體訪問和數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)編碼、CRC差錯(cuò)檢測(cè)、CSMA沖突避免，選擇優(yōu)先級(jí)和沖突檢測(cè)1物理層電子設(shè)備內(nèi)部聯(lián)接特定媒體接口和調(diào)試方式七層協(xié)議中各層的情況第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)45LonWorks收發(fā)器與路由器

雙絞線收發(fā)器

對(duì)雙絞線的支持主要有三類收發(fā)器：直接驅(qū)動(dòng)、RS-485和變壓器耦合電源線收發(fā)器(LinkPowerTransceiver)電力線收發(fā)器無線收發(fā)器光纖收發(fā)器路由器(Router)第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)46LonWorks收發(fā)器與路由器RTR-10路由器模塊構(gòu)成的路由器框圖第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)47專用開發(fā)語言Neuron

CNeuronC簡(jiǎn)介NeuronC的一些功能第三節(jié)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)48第四節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展不會(huì)被計(jì)算機(jī)通信技術(shù)取代現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線的功能第四節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展趨勢(shì)49IEC611588種類型現(xiàn)場(chǎng)總線

Type1 IEC61158 技術(shù)報(bào)告Type2 ControlNet

現(xiàn)場(chǎng)總線Type3 Profibus

現(xiàn)場(chǎng)總線Type4 P-Net 現(xiàn)場(chǎng)總線Type5 FFHSE(HighSpeedEthernet)Type6 SwiftNet

現(xiàn)場(chǎng)總線Type7 WorldFIP

現(xiàn)場(chǎng)總線Type8 Interbus

現(xiàn)場(chǎng)總線第四節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展趨勢(shì)50IEC611588種類型現(xiàn)場(chǎng)總線IEC推薦的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第四節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展趨勢(shì)51IEC611588種類型現(xiàn)場(chǎng)總線Type2ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)第四節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展趨勢(shì)52IEC611588種類型現(xiàn)場(chǎng)總線Type3Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)第四節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展趨勢(shì)53現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用工程的發(fā)展趨勢(shì)

總線類型位式總線(SensorBusorBit-Bus)字節(jié)總線(DeviceBusorByte-Bus)數(shù)據(jù)流總線(FullFunctionBusorBlock-Bus)典型總線AS-IDeviceNetFoundationFieldbus設(shè)備識(shí)別否是是診斷、維護(hù)信息很少是是設(shè)備的遙控組態(tài)否是是遙控校驗(yàn)否是是附加功能否是是時(shí)間同步否否是現(xiàn)場(chǎng)控制否否是模擬量測(cè)量否有限制是自由選擇供應(yīng)商無設(shè)備行規(guī)是是多主機(jī)否限制，增加主機(jī)影響巡回時(shí)間是網(wǎng)絡(luò)供電是是是已存在電纜的使用否否是在危險(xiǎn)區(qū)域使用否否是產(chǎn)品