冯冬芹现场总线.pdf

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1、浙大中控现场总线简介冯冬芹浙江浙大中控技术有限公司浙江大学工业自动化国家工程研究中心SUPCONAutomation什么是现场总线浙大中控•现场总线是应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络SUPCONAutomation1现场总线特征浙大中控•双向•多节点•开放标准•全数字•自动化领域的计算机局域网SUPCONAutomation现场总线不仅是一种通信技术浙大中控•一般通信技术只是能实现信息的传输•现场总线还包括网络上的所有设备能够进行信息互访与互换

2、•总线上的设备之间能够进行互操作SUPCONAutomation2现场总线也不是简单以智能仪表代替模拟仪表浙大中控•除了完成一般智能设备的功能外–数据的采集、预处理–控制信号的输出–仪表自诊断SUPCONAutomation现场设备的其他功能浙大中控•将现场设备的本身信息与状态信息通知网络上其他设备•完成控制算法•有些设备对网络还具有网络调度功能SUPCONAutomation3现场总线是一种控制系统框架浙大中控•一种全新的控制系统结构，即：–现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSys

3、tem)代替传统控制系统DCS•实现现场通信网络与控制系统的集成SUPCONAutomation现场总线控制系统结构浙大中控AIPIDAOMulti-ControllersAOPIDAIDCSFCSSUPCONAutomation4现场总线控制系统FCS浙大中控•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–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SUPCONAutomation现场总线

4、在企业信息网络中的位置浙大中控•企业信息网络的功能层次资源规划与决策企业网Intranet生产控制与管理工厂局域网现场总线控制网络工厂底层设备SUPCONAutomation5现场总线是底层通信控制网络浙大中控•现场总线是低带宽的底层控制网络•位于生产控制和网络结构的底层•它与上层的Internet、企业内部网Intranet相连•构成企业综合自动化的通信网络平台SUPCONAutomation现场总线系统是新一代网络集成式全分布控制系统浙大中控•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

5、字控制系统•集散控制系统DCS、PLC•现场总线系统SUPCONAutomation6各阶段测控仪表能力指数浙大中控测控能力指数现场总线数字开放标准DCS数字/模拟混合电动单元气动、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196019801998SUPCONAutomation现场总线系统是开放的测控网络浙大中控•现场总线系统被誉为自控领域的局域网，工厂的底层网Infranet，是自动化领域的通信、网络技术•现场总线是构成自动化系统的纽带，网络所传输的是控制信息。SUPCONAutomat

6、ion7测控网络特点浙大中控•适应工业应用环境•特点：–实时性强–可靠性高–安全性好–多为短帧传送SUPCONAutomation现场总线的特殊功能浙大中控•经济、安全、可靠地传输信息•正确使用所传信息•及时处理所传信息SUPCONAutomation8经济、安全、可靠地传输信息浙大中控•经济性–信息、电源同时传输–介质廉价•安全性–解决防爆问题•可靠性–电磁、气候、机械环境适应性SUPCONAutomation正确使用所传信息浙大中控•可互操作性：不同厂家的设备相互理解所传信息SUPCONAutoma

7、tion9及时处理所传信息浙大中控•信息处理现场化，避免信息在网络上过多传输SUPCONAutomation现场总线的特殊要求—实时性好浙大中控•包括三个方面•传输速度–传输延迟大小•响应时间–对突发事件的处理能力•系统巡回时间–系统总体控制周期SUPCONAutomation10传输速度快浙大中控•指单位时间内传输的信息–通常以每秒种传输的位数，即bps(bitspersecond)表示•不同的现场总线传输速率不一样–看主要的应用场合–如FFH1用于连续、慢变化过程变量与控制信号的传输，为31.25K

8、bps–HSE则用于大量信息流传输、响应速度要求很高的场合，为100Mbps或更高SUPCONAutomation响应时间短，突发事件及时处理浙大中控•决定于仪表或执行器中断控制能力•决定于信息在通信协议各层次之间的传输时间•等待网络空闲的时间•避免网络上信息碰撞的时间SUPCONAutomation11巡回时间短浙大中控•简化技术：–简化通信模型–简化信息内容–简化信息格式•其他技术–网络管理–数据链路调度技术–巡回时间确定、可预知SUP