第一讲_工业数据通信和控制网络技术基

《第一讲_工业数据通信和控制网络技术基》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、现场总线技术第1讲电气工程学院臧大进1提纲1.1工业数据通信和控制网络技术概述1.1.1工业自动化技术及发展趋势1.1.2　控制系统体系结构的演变1.1.3　工业数据通信与控制网络1.2工业数据通信和控制网络连接及传输介质1.2.1　计算机局域网及其拓扑结构1.2.2　网络的传输介质及特性1.2.3　信号的传输和编码技术1.2.4　介质访问控制方式1.3　网络互连参考模型和规范1.3.1　基本概念1.3.2　网络互连参考模型1.3.3　网络互连规范2定义：工业数据通信与控制网络是近年来发展形成的自控领域的网络技术。是计算

2、机网络、通信技术与自控技术结合的产物。1.1　工业数据通信和控制网络技术概述(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。必要性:(1)随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的发展，企业的信息集成系统正在迅速壮大，将覆盖从现场控制到监控、市场、经营管理的各个层次以及从原料采购、生产加工的各个环节，并将一直延伸到成品储运销售乃至世界各地市场的供需链全过程，以适应企业管理控制一体化的应用需求。34举例一个一般过程控制系统控制器1执行器流量流量变送器液位控制器2液位变送器51.1

3、.1　工业自动化技术及发展趋势工业控制自动化技术：是工业自动化的核心，它是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。它主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。6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

4、自动化和过程自动化。在传统的自动化系统中，基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断，过程自动化和管理自动化部分主要是由价格昂贵的过程计算机或小型机组成。自20世纪90年代以来，以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。以工业PC为基础的低成本工业控制自动化系统的特点是：(1)开放的结构，用户可以选择来自不同厂商的不同产品，便于系统集成；(2)PC工控机的软硬件丰富，用户可以得到更高性价比的产品；(3)提供有力、柔性的联网能力；(4)能运

5、行复杂任务，并且可基于多种平台运行。1、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化已成为主流72、PLC（可编程序控制器）得到了广泛的应用PLC的发展趋势：向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的微小型方面发展；向大型网络化、高可靠性、好的兼容性和多功能性方面发展。具体有以下几个方面：（1）大型网络化。主要是朝DCS方向发展，使其具有DCS系统的一些功能。（2）多功能。随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制、仿真、通信处理和故障诊断等模块的出现，使PLC控制领域更加宽广。（3）高可靠性。自诊断技术、冗余技术、容错技术

6、广泛应用到现有产品中，并采用热备用和并行工作、多数表决的工作方式。即使在恶劣、不稳定的工作环境下，坚固、全封闭的模板依然能正常工作。83、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。DCS的特点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。DCS正朝着综合性、开放性发展。总

7、的发展趋势是：（1）各制造厂商都“开放性”上下功夫，力求使自已的DCS与其他厂商的产品很容易地联网；9（2）大力发展和完善DCS的通信功能，并将生产过程控制系统与工厂管理系统连接在一起，形成测控管理一体的系统产品；（3）高度重视系统的可靠性，在软件的设计中采用容错技术；（4）在控制功能中，不断引进各种先进控制理论，以提高系统的控制性能，如自整定、自适应、最优、模糊控制等；（5）在系统规模的结构上，形成由小到大的产品，以适应不同规模的需求；（6）发展以先进网络通信技术为基础的DCS控制结构，向低成本综合化自动化系统的方向发

8、展。104、大力发展和采用现场总线技术现场总线：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:(1)可以促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统领域的技术发展趋势。(2