石油化工自动化及仪表教学全套课件第2版课件 第14章 现场总线控制系统.ppt

《石油化工自动化及仪表教学全套课件第2版课件 第14章 现场总线控制系统.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、14章现场总线控制系统FCS——FieldbusControlSystem8/5/2021114.1现场总线控制系统（FCS）概述现场总线——连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向传输、多分支结构的通信网络。FCS的基本结构8/5/202128/5/20213FCS用现场总线把具有输入、输出、运算、控制和通信功能的现场总线数字仪表（如传感器、变送器、执行器）等集成一体，构成现场网络自动化系统，实现了生产过程的信息集成。ASASEthernet,TCP/IP监控计算机显示操作站现场总线网间连接器H2或高速Ethernet现场总线桥低速现场总线(H1)小型PL

2、C过程控制生产制造装置级网络8/5/2021414.1.1FCS的总体概念1、FCS的基本概念现场总线——安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字、串行、多点通信的数据总线。现场总线就是以数字通信替代了传统4～20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。——连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。8/5/202152、现场总线的技术特点：1.现场通信网络用于过程和制造自动化现场智能设备互连的数字通信网络，通过总线网络将控制功能延伸到现场。从而，实现开放型的互联网络。2．互操作性设备间具有互可操作性。互可操作性与互用性是指

3、用户可以根据自身的需求选择不同厂家或型号的产品构成所需的控制回路，即可自由集成FCS。8/5/202163．分散功能块现场设备是微机化设备，既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能。DCS控制站控制功能被分散给现场仪表，使控制系统结构具备高度的分散性。从而，废弃了DCS的I/O单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，构成了虚拟控制站，彻底地实现了分散控制。4．通信线供电通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量,这种方式用于本质安全环境的低功耗现场仪表，体现了对现场环境的适应性。8/5/202175．可组态性所有厂商的现场仪表引入功

4、能块概念，统一组态方法。使得组态方法非常简单，不会因为现场设备或仪表种类不同带来组态方法的不同，从而，给组态编程带来了很大方便。6．开放性通信标准的公开、一致，使系统具备开放性。实现网络数据库的共享。7．可控性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，也能对其参数进行调整，还可预测或寻找故障，系统始终处于操作员的远程监控和可控状态，提高了系统的可靠性、可控性和可维护性。8/5/202183、FCS的本质特征1．FCS的核心是总线协议2．FCS的基础是数字智能现场装置3．FCS的本质是信息处理现场化8/5/2021914.2现场总线控制系统体系结构1、

5、现场总线的基本结构及特性IEC推荐的通用现场总线网络结构如图：图6-1现场总线网络结构ASASEthernet,TCP/IP监控计算机显示操作站现场总线网间连接器H2或高速Ethernet现场总线桥低速现场总线(H1)小型PLC过程控制生产制造装置级网络8/5/202110IEC提出的现场总线两种基本结构形式：星型、总线型(特点、应用场合)。现场总线技术特点主要体现在以下几个方面:1.现场通信网络2.互操作性3.开放性4.分散功能块（如图6-2）5.通信线供电6.可组态性7.可控性图6-2FCS的分散功能块控制方案操作站LAN服务器PTGTAI110差压变送器

6、模拟量输入功能块现场总线PID功能控制块调节阀模拟量输出功能块PID110AO1108/5/2021112、典型硬件连接形式现场总线系统的一般物理连接形式如图：主要包括常用的实际总线设备，如总线接口、PLC控制器、电源、输入输出站、终端电阻等。其它系统也可以包括变频器、限位开关、编码器、人机界面等。典型硬件连接结构图8通道8通道主控器及接口节点地址0主干输入模块节点地址1通信与输入供电模块端子式IO节点地址2输出模块节点地址3T形接头智能传感器节点地址4分支供电电源终端电阻标准传感器与执行器8/5/2021123、FCS系统与传统的DCS集成结构的对比LAN操

7、作站传统模拟仪表……LAN……CAN总线智能仪表……DeviceNet总线智能仪表H1H1PROFIBUS-DP网桥操作站……H1(a)传统DCS结构(b)FCS集成结构图6-4DCS与FCS结构比较服务器服务器8/5/2021134、FCS的技术优势现场总线技术优势主要体现在以下几个方面。1.节省硬件数量2.节省安装费用FCS与传统硬件配线形式的对比3.节省维护开销4.系统的准确性与可靠性更高5.更高的系统集成主动权8/5/20211414.3现场总线协议1、现场总线核心——总线协议现场总线核心即总线协议。目前现场总线协议并不统一，但对于各种总线，其协议基本

8、原理都是相同的，都以解决串行双向数字化