第6章：工控通信与现场总线概述

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1、水电厂计算机监控系统主讲：贾振国长春工程学院能源动力工程学院电站控制教研室第六章：工控通信与现场总线概述工控网络技术概述一二现场总线控制系统体系结构的特点工业数据通信与控制网络基础三四工控网络连接网络传输介质及特性五水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院一、工控网络技术概述工控网络是近年来发展形成的自控领域的网络技术。是计算机网络、通信技术与自控技术结合的产物。1、定义2、必要性（1）企业的信息集成系统正在迅速壮大（2）企业信息系统的发展对工业数据通信的开放性、对底层控制网络的功能及性能都提出了更高的要求。水电厂

2、计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院一、工控网络技术概述水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院一、工控网络技术概述传统泵/阀控制系统结构示意图P&V1P&V2P&V3P&V4P&V5CPU大量的电缆和连接!I/O,AD/DAetc.Modules水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院3、发展趋势（1）以工业PC为基础的工控自动化已成为主流工业控制自动化的三个层次：基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。工业PC为基础的低成本工控自动化系统的特点（1）开放的结构（2）PC

3、工控机的软硬件丰富（3）柔性的联网能力（4）复杂任务及多种平台运行能力一、工控网络技术概述水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院3、发展趋势（2）PLC（可编程序控制器）得到了广泛的应用大型网络化多功能高可靠性（3）面向测控管一体化设计的集散控制系统集散控制系统：也称为分布式控制系统或分散式控制系统（DCS），它采用了标准化、模块化和系列化的设计，由过程控制级、控制管理级和生产管理级组成，以通信网络为纽带，对数据进行集中显示，而操作管理和控制相对分散，是一种配置灵活、组态方便、具有高可靠性的控制系统。分散控制、集

4、中操作、分级管理、分而自治和综合协调一、工控网络技术概述水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院（4）大力发展和采用现场总线技术3、发展趋势现场总线：是一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、双向串行、多节点的通信总线。采用现场总线技术可实现一种具有开放式、数字化和网络化结构的新型自动化控制系统。优势:现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化；全程数字化，极大地提高抗干扰能力；开放互联；一、工控网络技术概述水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院（5）大力研究和发展智能控制系统3、发展趋

5、势为什么需要智能控制？智能控制定义模拟人类学习和自适应的能力，能学习、存储和运用知识，能在逻辑推理和知识推理的基础上进行信息处理，能对复杂系统进行有效的全局性控制，能自主地驱动智能机器实现其目标的过程。智能控制系统的研究范围模糊逻辑控制、专家控制、神经网络控制、混沌控制、学习控制系统等一、工控网络技术概述水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院二、现场总线控制系统体系结构的特点1、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。也有将现场总线定义为应用在生产现场，在智能测控设备

6、之间实现双向串行多节点数字通信的系统。也称为开放式、数字化、多点通信的低成本底层控制系统。2、特点：在体系结构上成功实现了串行连接，一举克服并行连接的许多不足。在技术层面上成功解决了开放竞争和设备兼容两大难题，实现现场设备智能化和控制系统分散化目标。水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院二、现场总线控制系统体系结构的特点结构特点：①基础性②灵活性③易用性④分散性⑤经济性技术特点：①开放性②交互性③自治性④适应性水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院P&V1P&V2P&V3P&V4P&V5CPUDevic

7、eNet接口只有一根电缆!!!NetworkScanner现场总线泵/阀控制系统结构示意图二、现场总线控制系统体系结构的特点水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院三、典型现场总线简介1、基金会现场总线(FoundationFieldbus,FF)1994年,由ISP和WorldFIP两大集团合并成立现场总线基金会.拥有120多个成员:AB,ABB,Honeywell等采用OSI/ISO物理层,数据链路层和应用层,增加了用户层；有低速(H1,31.25kb/s,200m，400m，1200m，900m)与高速(H2

8、,1Mbps,2.5Mpbs,750m,500m)之分,H2逐渐被HSE(100Mb/s,甚至更高)取代；支持双绞线、同轴电缆、光缆和无线发射传输介质应用领域：比如化工、石油、污水处理、电力等水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院2、过程现场总线(Processfieldbus,Profibu