第8章_现场总线与工业以太网控制网络技术_newppt课件.ppt

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1、2021/10/41第8章现场总线与工业以太网控制网络技术本章要点：1.现场总线的现状与发展2.企业网络信息集成系统2021/10/42设备之间传输1-5V或4-20mA直流模拟信号，精度低，易受干扰传输数字信号。风险高度集中，可靠性低，任务增加，会使系统性能下降。集中管理分散控制。DCS厂家采用专用的控制通讯网络。不同厂家的DCS系统之间难以网络互联。价格昂贵。用户需求：开放性和降低成本。2021/10/432021/10/44FCS是一种开放的、可以互联的、低成本的、彻底分散的分布式控制系统。2021/10/452021/10/46

2、随着控制技术、计算机技术和通信技术的飞速发展，数字化作为一种趋势正在从工业生产过程的的决策层、管理层、监控层和控制层一直渗透到现场设备。现场总线的出现，是数字通信技术迅速占领工业过程控制系统中模拟量信号的最后一块领地。一种全数字化、全分散式、可互操作的和全开放式的新型控制系统——现场总线控制系统（FCS）已经成为当今的热点。8.1现场总线的现状与发展2021/10/48现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的通信网络。IEC对现场总线的定义：是应用于生产现场，在现场设备之间、现

3、场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。是当今自动化领域发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。2021/10/49现场总线的产生纵观控制系统的发展史，不难发现，每一代新的控制系统的推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，现场总线和现场总线控制系统也不例外。模拟仪表控制系统集中式数字控制系统集散控制系统现场总线控制系统2021/10/410模拟仪表控制系统在上世纪六七十年代占主导地位；显著缺点：模拟信号精度低，极易受干扰。2021/10/411集中式数字控制系统在上世纪七八十年代占主导地位；采用单

4、片机、PLC或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号；优点：在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度、安排；缺点：对控制器本身要求高。2021/10/412集散控制系统(DCS)在上世纪八九十年代占主导地位；核心是集中管理、分散控制；优点：有力地克服了集中式数字控制系统对控制器要求高地缺陷；缺点：封闭专用、不具备可互操作性、造价昂贵。2021/10/413现场总线控制系统(FCS)数据传输采用总线方式；控制功能彻底下放到现场，安装成本和维护费用得以降低；是一种开放的、具备可互操作性、彻底分散的分布式控制系统。2021/10/414现

5、场总线的本质:现场通信网络现场设备互连互操作性分散功能块通信线供电开放式互连网络1．现场通信网络现场总线作为一种数字式通信网络一直延伸到生产现场中的现场设备，使以往（包括DCS）采用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单向并行传输变为多点一线的双向串行数字式传输。2．现场设备互连现场设备是指连接在现场总线上的各种仪表设备，按功能可分为变送器、执行器、服务器和网桥、辅助设备等，这些设备可以通过一对传输线即现场总线直接在现场互连，相互交换信息，这在DCS中也是不可以的。现场设备如下：（1）变送器常用的变送器有温度、压力、流量、物位、分析等

6、，每类又有多个品种。这种智能型变送器既有检测、变换和补偿功能，又有PID控制和运算功能。（2）执行器常用的执行器有电动和气动两大类，每类又有多个品种。执行器的基本功能是控制信号的驱动和执行，还内含调节阀的输出特性补偿、PID控制和运算，另外还有阀门特性自动校验和自动诊断功能。（3）服务器和网桥服务器下接H1和H2，上接局域网LAN（LocalAreaNetwork）；网桥上接H2，下接H1。（4）辅助设备辅助设备有H1/气压转换器、H1/电流转换器、电流/H1转换器、安全栅、总线电源、便携式编程器等。2021/10/4193．互操作性现

7、场设备种类繁多，没有任何一家制造厂可以提供一个工厂所需的全部现场设备。所以，不同厂商产品的交互操作与互换是不可避免的。用户不希望为选用不同的产品而在硬件或软件上花力气，而希望选用各厂商性能价格比最优的产品集成在一起，实现“即接即用”，能对不同品牌的现场设备统一组态，构成所需要的控制回路。4．分散功能块FCS废弃了传统的DCS输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站。由于功能分散在多台现场仪表中，并可统一组态，用户可以灵活选用各种功能块构成所需控制系统，实现彻底的分散控制，现场总线除了传输信息

8、之外，还可以完成为现场设备供电的功能。总线供电不仅简化了系统的安装布线，而且还可以通过配套的安全栅实现本质安全系统，为现场总线控制系统在易燃易爆环境中应用奠定了基础。5．现场总线供电6．开放式互连网络现场总