现场总线技术-1-概述.pdf

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1、现场总线技术FieldbusTechnology课程简介教学学时：24选用教材：《现场总线技术》刘泽祥主编参考教材：《现场总线技术及其应用》阳宪惠主编《现场总线控制网络技术》雷霖主编《现场总线控制》周明主编先修课程：数据通信与网络、PLC、集散控制系统课程简介特点：涉及工程概念和设计方法的内容较多，理论内容较少（技术规范多，公式推导少）重点：设计与应用主要介绍的总线类型：Profibus考核方式出勤平时作业30%随堂测试结课考试70%第1章现场总线技术概述现场总线是20世纪90年代发

2、展形成的；现场总线是目前自动化领域研究和应用的热点之一；现场总线控制系统是现场总线与控制系统的集成FieldbusControlSystem用于过程自动化、制造业自动化、楼宇自动化、家庭自动化等领域的现场设备互连的通信网络。本章重点内容1.1自动控制系统的发展及体系结构1.2DCS结构及分类1.3现场总线控制系统1.4FCS与DCS1.5现场总线技术的现状及发展1.1自动控制系统的发展及体系结构现场总线技术是为了满足控制（测控）系统向数字化发展的需要而产生的。数字化的优点：信息量更丰富

3、控制系统的4个发展阶段：模拟仪表控制系统；直接数字控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统1.1自动控制系统的发展及体系结构(1)模拟仪表控制系统AnalogControlSystem出现于20世纪50年代之前基地式仪表：简单测控功能单元组合式仪表：统一的模拟信号，0.02~0.1MPa，0~10mA，1~5V，4~20mA典型的单回路控制系统：控制算法简单1.1自动控制系统的发展及体系结构模拟仪表控制系统AnalogControlSystemREUY模拟调节仪表执行器被控对象+-测量变送仪

4、表常规模拟单回路调节（控制）系统调节仪表：输入输出测量仪表：输出4~20mADC执行器：输入1.1自动控制系统的发展及体系结构(2)直接数字控制系统DirectDigitalControlSystem出现于20世纪60年代初随着计算机的发展和普及而得到应用多回路控制：控制功能增强，算法先进执行机构、测量变送仪表仍采用模拟量（4~20mA）需要模/数（A/D）、数/模（D/A）转换计算机控制生产过程1.1自动控制系统的发展及体系结构(2)直接数字控制系统DirectDigitalContro

5、lSystem操作台AI、DI计算机AO、DO测量变送被控对象执行机构•用计算机代替模拟控制仪表•可实现复杂控制算法和协调控制•缺点：控制功能集中导致危险性加大1.1自动控制系统的发展及体系结构(3)集散控制系统DistributedControlSystem出现于20世纪70年代中期随着大规模集成电路和微处理器的发展和成熟而得到应用控制功能分散到多个子系统（控制站）组成：包括过程控制站、操作站（人机界面）和通信系统集中操作、分散控制---集散控制系统1.1自动控制系统的发展及体系结构(3)集散控

6、制系统DistributedControlSystem操作站系统结构操作站通信接口通信介质（线路）通信系统<---数字信号--->通信接口通信接口过程控制站过程控制站1过程控制站n测量执行<---模拟信号--->测量执行被控对象1被控对象n1.1自动控制系统的发展及体系结构(3)集散控制系统DistributedControlSystemDCS的缺点：是数字模拟混合系统；-现场仪表使用模拟信号互换性差-标准不统一成本高。1.1自动控制系统的发展及体系结构(4)现场总线控制系统FieldbusCo

7、ntrolSystem出现于20世纪90年代后期在DCS的基础上进一步数字化控制功能进一步向下（现场设备）分散用串行数字化接口代替测量变送仪表和执行机构的模拟量接口（4~20mA）双向通信方式使传输的信息量大大丰富1.1自动控制系统的发展及体系结构(4)现场总线控制系统FieldbusControlSystem操作站通信接口监控网络通信接口现场总线接口现场总线控制回路1.1自动控制系统的发展及体系结构(4)现场总线控制系统FieldbusControlSystemFCS的新特征FCS用现场总线替

8、代DCS中的I/O总线，并且直接用于生产现场；FCS用现场总线数字仪表替代DCS中的现场模拟仪表，实现更复杂的功能。1.1自动控制系统的发展及体系结构传统控制系统的主要缺点（1）信息集成能力不强控制器与现场设备之间通过I/O连线连接，传送4~20mA模拟量信号或24VDC开关量信号，并以此监控现场设备。控制器获取信息量有限，如设备参数、故障记录等有用数据很难得到。（2）系统开放性、可集成性差除现场设备采用标准的