现场总线控制系统

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1、现场总线控制系统---------电气导论概述现场总线是连接现场设备和控制系统之间的一种开放、全数字化、双向传输、多分支的通信网络。现场总线技术是新事物，但酝酿已有时日。它是电子、仪器仪表、控制技术、计算机技术和网络技术的发展成果，是工业自动化事业的进展需要，也是技术发展的必然。现场总线控制系统（FCS）是继分散控制系统（DCS）之后出现的新一代控制系统，它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，给自动化系统的最终用户带来了更大的实惠和更多方便，因而促使目前生产的自动化仪表、DCS、可编程控制器（PLC）产品

2、面临体系结构、功能等方面的重大变革。但是过程控制经过50多年的发展和积累，用户已经在传统的模拟仪表加DCS的体系结构上投入了巨大的资金,无论国内与国外，DCS仍是用于过程控制的主流设备，而且现场总线控制系统在功能上还不能完全取代已经发展得比较完善的DCS。所以，尽管现场总线技术有种种优点，但是现场总线控制系统不可能一蹴而就取代现有的DCS，DCS和FCS必将并存一段时期。这样的话，如何既充分利用当今先进的现场总线技术而又充分发挥DCS在生产控制中的作用,即将现场总线技术与DCS进行集成，就成为当前非常迫切的任务之一。然而将

3、现场总线与DCS进行集成的方法有多种，侧重点也各有不同。本设计则着重解决在保留原有控制系统丰富的监测、控制、协调管理功能的基础上，如何实现上位机与现场仪表通信的问题。由于常规模拟仪表的局限性，DCS仅能从过程控制站得到现场仪表传送的被测参数值以及向它发出调节信号，而对现场仪表的工作状态则一无所知，这就大大地制约了DCS工作能力的进一步发挥，影响到综合自动化系统的完整性和可靠性。因此，解决与现场仪表通信的问题就成了控制技术发展必须解决的问题。一、现场总线的原理根据国际电工委员会IEC(InternationalEletrot

4、echnicalCommission)标准的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线的原理本质表现在下面六个方面：1)现场通信网络8现场总线把通信线一直延伸到生产现场或生产设备是用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互联的现场通信网络，传统的DCS的通信网络截止于控制站或输入输出单元。现场仪表与控制室输入输出端口仍然是一对一的模拟信号传输，工业生产现场的环境十分恶劣，既有各种电磁场的干扰噪声，又有各种酸、碱、盐等腐蚀性有害物质，还有高温低温、高湿度和各种粉尘。现

5、场总线能适应工业生产现场的恶劣环境，从而实现了全数字通信。2)现场设备互连现场设备或现场仪表是指传感器、变送器和执行器等。这些设备能通过一对传输线互连传输线可以是双绞线、同轴电缆、光缆和电源线等并可根据需要因地制宜的选择不同类型的传输介质。3)互换性和互操作性现场设备或现场仪表种类繁多，没有仟何一家制造商可以提供一个工厂所需的全部现场设备。所以，互相连接不同制造商的产品是不可避免的用户不希望为所选用的产品不同而在硬件或软件上花很大力气。希望选用各制造商性能价格比最优的产品集成在一起，实现即接即用。用户希望对不同品牌的现场设

6、备统一组态，构成所需要的控制回路。这些就是现场设备互换性和互操作性的含义。4)分散功能块FCS废止了DCS的输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的功能分散的分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站。例如流量变送器不仅具有流量信号变换、补偿输入模块，而且有PID控制和运算功能块；调节阀的基本功能是信号驱动和执行，还内含输出特性补偿模块；也可以有PID控制和运算模块；还可以有阀门特性自校验和自诊断功能。功能块分散在多台现场仪表中，并可统一组态，用户可以灵活选择各种功能模块，构成所需要的控制系统，实现彻底的分散控制。5)通信线供电通

7、信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量，这种方式提供于本质安全环境的低功耗现场仪表，与其配套的还有安全栅众所周知，化工、炼油等企业的生产现场有可燃性物质，所用现场设备必须严格遵循安全防爆标准，现场总线也不能例外。86)开放式互连网络现场总线为开放互连网络，既可与同层网络互连，也可与不同层网络互连，不同制造商的网络互连十分简单。用户不必在硬件或软件上花多大力气开放式互连网络还体现在网络数据库共享，通过网络对现场设备和功能块的统一组态，天衣无缝的把不同制造商的网络及设备融为一体，构成统一的FCS。二、现场总线简介现场总

8、线是八一十年代中期发展起来的一种先进的控制技术,它将当今的网络通信与管理观念融入控制领域。从本质上说,它是一种数字通信协议,是连接现场智能设备和自动化系统的数字式、全分布、双向传输、多分支结构的通信网络,是通信技术、仪表工业技术和计算机网络技术结合的产物。现场总线是当今自动化领域的热点之一,它的出现标志