现场总线(第1讲) fieldbus control system,fcs

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1、现场总线控制系统第1讲FieldbusControlSystem，FCS信息学院自动化系凌志浩0绪论0.1微机测控技术主要研究对象微机测控技术主要研究如何将检测与传感技术、计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程并设计出所需要的微机测控系统。0.2微机测控系统的组成与特点0.2.1微机测控系统的一般概念微机测控系统就是利用微型计算机来实现生产过程的自动测试与控制的系统。微机测控系统典型结构图微机测控系统的工作原理可归纳为以下3步：①实时数据采集：通过测量变送装置完成被控量的瞬时值的检测和输入。②实时控制决策：对采集的数据进行分析和处理，按预定

2、的控制策略决定采取何种控制行为。③实时控制输出：根据控制决策，向执行机构发出实时控制信号，完成系统控制任务。实时的含义是指信号的输入、计算、输出都要在一定的时间间隔内完成。（软实时RTOS、硬实时RTOS）在线是指：在微机测控系统中，生产过程与计算机直接连接并受计算机的控制，有时也称为联机方式。0.2.2微机测控系统的组成微机测控系统主要由被控对象、过程输入输出通道及计算机系统三部分组成。过程输入输出通道也叫生产过程通道，包括模拟量输入输出通道、数字量输入输出通道、测量变送、执行机构、电气开关等装置。0.2.3微机测控系统的软件组成系统软件（R

3、TOS）应用软件（组态、先控）0.2.4微机测控系统的特点灵活性（规模、复杂度）适应性（嵌入式）微机测控系统组成结构框图0.3微机测控系统的典型形式0.3.1操作指导控制系统这种形式的系统属于开环系统，计算机按照一定的时间间隔对生产现场的参数进行采样、处理、显示、打印或报警，操作人员根据这些结果进行设定值的修改或必要的操作。操作指导控制系统原理图0.3.2直接数字控制系统直接数字控制（简称DDC）系统的基本思想是：利用微型计算机对多个被控参数进行巡回检测，并与给定值比较，然后按照预定的控制规律进行计算，最后发出控制信息完成对生产过程的控制，使被

4、控参数稳定在给定值上。直接数字控制系统是计算机在工业生产过程控制中最普遍的一种应用方式。它要求实时性好、可靠性高、适应性强。直接数字控制系统原理框图0.3.3监督计算机控制系统监督计算机控制（简称SCC）系统的基本思想是：微型计算机根据原始工艺信息和其它参数，按照描述生产过程的数学模型，自动改变模拟调节器或DDC微型计算机的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。监督计算机控制系统原理框图a)SCC+模拟调节器系统b)SCC+DCC系统它有两种不同的结构形式：一种是SCC+模拟控制器，另一种是SCC+DDC控制系统。它是操作指导控制系统和DDC

5、系统的综合和发展，SCC系统较DDC系统更接近生产变化实际情况，它不仅可以进行定值控制，还可以进行顺序控制、最优控制等。0.3.4分散控制系统分散控制系统（简称DCS）的基本思想是：利用分散控制、集中操作、分而自制、综合协调的原则，将测控系统分为分散过程控制级、集中操作监控级和综合信息管理级等三级，构成一分级形式的分布式控制系统。分散控制系统原理框图0.3.5现场总线控制系统现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站——现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。FCS控制层原理图1现场总线的概述（Fi

6、eldBus）传统控制系统现场仪表(I/O)控制器一对一连接4~20mA0~10mA24VDC……80年代开始智能现场设备普遍应用a.包含CPUb.能直接数字通信c.具有很强的功能例如，智能化变送器除了具有常规意义上的信号测量和变送功能以外，往往它还具有自诊断、报警、在线标定甚至PID运算等功能……智能现场设备与主机系统间待传输的信息量急剧增加。现场总线技术的初始想法：设想全部或大部分现场设备都具有直接进行通信的能力，并具有统一的通信协议，只需一根通信电缆就可将分散的现场设备连接起来，完成对现场设备的监控。3C技术的发展微机化仪器仪表的成熟和应

7、用1.现场总线概述现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始。现有的多数现场设备，为提高其性能价格比，在实现其内部操作时都采用了微处理器和数字化元件，于是就提出了必须在这些领域的数字设备之间实现数字通信的要求。采用现场总线的目的就是为了满足这种要求，为工业领域中的测量和调节控制设备提供实现串行数字通信的手段。1.现场总线概述现场总线(Fieldbus)的概念：是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执

8、行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。主要用于：制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中。现场总线