《现场总线简介》ppt课件

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1、第2章现场总线简介jmchen@ieee.org2.1.1现场总线的产生在过程控制领域中：从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准，那就是4-20mA的模拟信号标准。20世纪70年代，数字式计算机引入到测控系统中，而此时的计算机提供的是集中式控制处理。20世纪80年代，微处理器在控制领域得到应用，微处理器被嵌入到各种仪器设备中，形成了分布式控制系统。jmchen@ieee.org数字式智能化仪表：随着微处理器的发展和广泛应用；具备自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历史信息报告、状

2、态报告、趋势图等功能。2.1.1现场总线的产生jmchen@ieee.org数字化信息的网络技术发展，要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。另外，从实际应用的角度出发，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。由此，导致了现场总线的产生。2.1.1现场总线的产生jmchen@ieee.org2.1.2现场总线的发展从现场设备仪表的发展来看，控制系统经历了:基地式仪表控制系统单元组合式模拟仪表控制系统集中式数字控制系统集散控制系统D

3、CS、PLC现场总线系统jmchen@ieee.org2.1.3各阶段测控仪表能力指数现场总线开放标准数字DCS电动单元气动、模拟模拟按回路运行按过程运行过程优化管控一体化五十年代196019801998数字/模拟混合测控能力指数jmchen@ieee.org2.1.4现场总线控制系统结构jmchen@ieee.org2.2现场总线的概念及分类2.2.1现场总线的定义(四种)：用于现场仪表与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化的、双向、多站的通信系统；广义上是控制系统与现场检测仪表、执行装置进行双向数字通信的串行总

4、线系统；基于智能化仪表及现场总线的控制系统FCS；一种数字化的串行双向通信系统。jmchen@ieee.org2.2.2IEC定义一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间进行双向、串行、多节点、数字式的数据交换的通信技术。jmchen@ieee.org2.2.3现场总线控制系统FCS采用开放式数字通信网络突破DCS中的专用通信网络结构网络集成的测量控制系统单个分散的测量控制设备变成网络节点以现场总线为纽带构成共同完成任务的网络系统与控制系统实现现场测量控制设备之间的信息共享jmchen@ieee.o

5、rg2.2.4FCS与DCS的详细对比FCSDCS(1)结构一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号。一对一：一对传输线接一台仪表，单向传输一个信号。(2)可靠性可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强，精度高。可靠性差：模拟信号传输不仅精度低，而且容易受干扰。jmchen@ieee.org2.2.4FCS与DCS详细对比（续）FCSDCS（3）失控状态操作员在控制室既可以了解现场设备过现场仪表的工作情况，也能对设备进行参数调整，还可以预测或寻找故障，使设备始终处于操作员的过程监控与可控状态之中。操作员在控制室既不了

6、解模拟仪表的工作情况，也不能对其进行参数调整，更不能预测故障，导致操作员对仪表处于“失控”状态。（4）控制控制功能分散在各个智能仪器中。所有的控制功能集中在控制站中。jmchen@ieee.org2.2.4FCS与DCS详细对比（续）FCSDCS（5）互换性用户可以自由选择不同制造事故内提供的性能价格比最优的现场设备和仪表，并将不同品牌的仪表互连，实现“即插即用”。尽管模拟仪表统一了信号标准（4~20mADC），可是大部分技术参数仍由制造厂自定，致使不同品牌的仪表不能互换。（6）仪表智能仪表除了具有模拟仪表的检测、变

7、换、补偿等功能外，还具有数字通信能力，并且具有控制和运算能力。模拟仪表只具有检测、变换、补偿等功能。jmchen@ieee.org2.2.5现场总线的技术特点全数字通信多分支结构系统的开放性互可操作性与互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的适应性jmchen@ieee.org全数字通信抗干扰能力和鲁棒性都比较高，传输精度也得到显著提高信号的检错、纠错机制得以实现可进行多参数传输，消除模拟信号的传输瓶颈现场设备的测量、控制信息以及其他非控制信息如设备类型、型号、厂商信息、量程、设备运行状态等

8、都可以通过一对导线传输到现场总线网络上的任何智能设备，如中央控制器等。jmchen@ieee.org设备状态可控操作员在控制室即可了解现场设备或现场仪表的工作状况可对现场设备进行工艺参数调整、零点量程调校、组态信息调整等通过对现场设备状态趋势分析预测故障发生故障时能及时找到故障点，替换新的设备，即：现场设备始终处于操作员的远程监视与可控状态，提