現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)要概述

第6章現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介－附

IntroductionofFieldBus第一頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20231第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介本講主要內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)總線概述簡(jiǎn)介、發(fā)展與趨勢(shì)、技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)、FCS現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)七層模型、物理層標(biāo)準(zhǔn)、其它層次協(xié)議目前幾類有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線FF、Lonworks、HART、CAN、Profibus等現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用舉例第二頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20232第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介第一節(jié)Unit1

現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介IntroductionofFieldBus

第三頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20233第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介本節(jié)主要內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展背景與趨勢(shì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線與計(jì)算機(jī)控制、DCS系統(tǒng)幾個(gè)有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)化組織及標(biāo)準(zhǔn)第四頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20234第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展與趨勢(shì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、DCS、FCS第五頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20235第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-1現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介（1）現(xiàn)場(chǎng)總線是用于自動(dòng)化等領(lǐng)域最底層的、具有開(kāi)放、統(tǒng)一的通信協(xié)議的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)微機(jī)化的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制儀表或設(shè)備間的雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)把單個(gè)分散的儀表或設(shè)備變成了網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)第六頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20236第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-1現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介（2）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，連接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀表或設(shè)備，使之成為可以相互溝通信息、共同完成自動(dòng)控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)儀表的不同之處現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的關(guān)鍵使自動(dòng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第七頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20237第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-1現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介（3）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS的核心現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)具有的開(kāi)放性、數(shù)字化、多點(diǎn)通信等功能應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大第八頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20238第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-2現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展與趨勢(shì)（1）歷史的回顧具備簡(jiǎn)單測(cè)量控制功能的就地式氣動(dòng)儀表氣動(dòng)、電動(dòng)單元組合式儀表和集中控制室集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS現(xiàn)場(chǎng)總線的提出第九頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/20239第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-2現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展與趨勢(shì)（2）現(xiàn)場(chǎng)總線是企業(yè)綜合自動(dòng)化的發(fā)展需要企業(yè)綜合自動(dòng)化是企業(yè)必然的選擇與趨勢(shì)DCS在實(shí)施企業(yè)綜合自動(dòng)化時(shí)的缺陷通信是專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)，無(wú)互換性現(xiàn)場(chǎng)總線的解決方案基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化，遵守同一協(xié)議規(guī)程的產(chǎn)品具有互換性，可組成在同個(gè)系統(tǒng)中第十頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202310第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-2現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展與趨勢(shì)（3）智能儀表為現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)智能化設(shè)備的提出模擬通信式的智能設(shè)備模擬-數(shù)字混合的智能設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)狀第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202311第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-3現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的開(kāi)放性互可操作性與互換性現(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)性第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202312第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-4現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省硬件數(shù)量與投資節(jié)省安裝費(fèi)用節(jié)省維護(hù)開(kāi)銷用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性提高了系統(tǒng)的可控性和可維護(hù)性第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202313第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-5現(xiàn)場(chǎng)總線與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、DCS現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將基本控制功能已完全下放到現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)FCSFCS未來(lái)的趨勢(shì)第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202314第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-6現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)化組織及標(biāo)準(zhǔn)(1)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和美國(guó)儀表協(xié)會(huì)（ISA）IEC/ISA標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（簡(jiǎn)稱FF）采用IEC/ISA標(biāo)準(zhǔn)，未定義的采用自己的FF協(xié)議歐洲智能化作用和測(cè)量用戶集團(tuán)（EIAMUG）第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202315第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-1-6現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)化組織及標(biāo)準(zhǔn)(2)LonWorks（LocalOperatingNetwork，局部操作網(wǎng)絡(luò))Profibus（ProcessFieldBus，過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線）HART（HighwayAddressableRemoteTransducer，可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路）CAN（ControllerAreaNetwork，控制器局域網(wǎng)）第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202316第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介第二節(jié)Unit2

現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)StandardofFieldBus第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202317第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介本節(jié)主要內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)總線的七層模型現(xiàn)場(chǎng)總線物理層標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介現(xiàn)場(chǎng)總線其它層次協(xié)議簡(jiǎn)介第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202318第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-2-1現(xiàn)場(chǎng)總線的七層模型ISO/OSI七層參考模型物理層（PhysicalLayer）數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）傳輸層（TransportLayer）會(huì)話層（SessionLayer）表示層（PresentationLayer）應(yīng)用層（ApplicationLayer）第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202319第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-2-2現(xiàn)場(chǎng)總線物理層標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介（1）IEC定義的現(xiàn)場(chǎng)總線物理層標(biāo)準(zhǔn)傳輸線媒介媒介的主要區(qū)別物理層提供選擇現(xiàn)場(chǎng)總線是一種實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線物理層的作用是實(shí)現(xiàn)最終的信號(hào)收發(fā)第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202320第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-2-2現(xiàn)場(chǎng)總線物理層標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介（2）物理層的編碼方法曼徹斯特Ⅱ（ManchesterⅡ）編碼方法本層的控制信號(hào)為：前導(dǎo)碼、幀前定界碼、幀結(jié)束碼前導(dǎo)碼幀前定界碼幀結(jié)束碼現(xiàn)場(chǎng)總線分為高速和低速兩類規(guī)范第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202321第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-2-3現(xiàn)場(chǎng)總線其它層次協(xié)議簡(jiǎn)介（1）數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）負(fù)責(zé)總線控制權(quán)的獲取，出錯(cuò)檢查，出錯(cuò)恢復(fù)以及仲裁、規(guī)劃、消息裝幀等鏈接活動(dòng)調(diào)度器（Linkactivescheduler，LAS）允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上有三種功能類型的設(shè)備存在基本設(shè)備橋鏈接主機(jī)第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202322第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-2-3現(xiàn)場(chǎng)總線其它層次協(xié)議簡(jiǎn)介（2）應(yīng)用層（ApplicationLayer）負(fù)責(zé)與用戶層的交互并負(fù)責(zé)對(duì)消息內(nèi)的命令的解釋，應(yīng)用層取得數(shù)據(jù)并決定它們的組織和意義定義了每個(gè)消息的內(nèi)容和支持它們的服務(wù)，定義了消息中的每一個(gè)比特應(yīng)用層還完成地址的自動(dòng)分配用戶層定義了數(shù)據(jù)的類型以及如何使用這些數(shù)據(jù)第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202323第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介第三節(jié)Unit3

幾類有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線SomeImportantFieldBuses

第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202324第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）LonWork技術(shù)和LON總線HART通信協(xié)議CAN總線Profibus總線InterBus-S總線第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202325第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-3-1Profibus簡(jiǎn)介（1）Profibus的特點(diǎn)可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場(chǎng)底層到車間級(jí)網(wǎng)絡(luò)化Profibus的主站和從站Profibus協(xié)議的結(jié)構(gòu)Profibus提供的三種類型的傳輸技術(shù)第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202326第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介5-3-2Profibus簡(jiǎn)介（2）三個(gè)兼容版本Profibus-DP為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散I/O之間通信設(shè)計(jì)Profibus-FMS解決車間級(jí)通用性通信任務(wù)Profibus-PA為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)安全的傳輸技術(shù)第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202327第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介第四節(jié)Unit4

現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用舉例TheExamplesofFieldBus

第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202328第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介S7-200系統(tǒng)變電所操作臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜ABB變頻器ACS627NPBA-12焦?fàn)t集氣管PS307CPU315-2DPI/O溫度顯示屏M3M1M2風(fēng)機(jī)房操作室中控室工業(yè)控制計(jì)算機(jī)PROFIBUS—DPPROFIBUS—DP第二十九頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202329第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介本講小結(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)目前幾類有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用舉例第三十頁(yè)，共三十一頁(yè)。5/17/202330第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介內(nèi)容總結(jié)第6章現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介－附

IntroductionofFieldBus。4/15/2023。4/15/2023。第5講現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介。5-1-1現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介（1）。5-1-1