现场总线技术及其应用-第2版-教学课件-ppt-.ppt

1、Date: 2022-5-24 Page: 1Date: 2022-5-24 Page: 2Date: 2022-5-24 Page: 3Date: 2022-5-24 Page: 4Date: 2022-5-24 Page: 5Date: 2022-5-24 Page: 6Date: 2022-5-24 Page: 7Date: 2022-5-24 Page: 8Date: 2022-5-24 Page: 9Date: 2022-5-24 Page: 10Date: 2022-5-24 Page: 11Date: 2022-5-24 Page: 12Date: 2022-5-24 Page:

2、 13系统的开放性体现在通信协议公开，不同制造商提供的设备之间可实现网络互联与信息交换。一个开放系统，是指它可以与世界上任一制造商提供的、遵守相同标准的其他设备或系统相互连通。 企业底层的测控系统，依然封闭、孤立的“信息孤岛”，严重制约了其自身信息交换的范围与功能发展。用户和设备制造商都强烈要求形成统一标准，打破各自封闭的体系结构，组成开放互联网络，正是这种需求促进了现场总线技术的诞生与发展。Date: 2022-5-24 Page: 14Date: 2022-5-24 Page: 15互操作性是指网络中互联的设备之间可实现数据信息传送与交换； 互换性意味着对不同厂家的性能类似的设备可以相互替

3、换。 Date: 2022-5-24 Page: 16智能主要体现在现场设备的数字计算与数字通信能力上； 功能自治性原则是指将传感测量、补偿计算、工作量处理、控制计算等功能块分散嵌入到现场设备中，借助位于现场的设备即可完成自动控制的基本功能，构成全分布式控制系统，具有随时诊断设备工作状态的能力。Date: 2022-5-24 Page: 17Date: 2022-5-24 Page: 18现场总线系统的基本任务是实现测量控制，部分测控任务有严格的时序和实时性要求； 现场总线能提供相应的通信机制，提供时间发布与时间管理功能，满足控制系统的实时性要求； 现场总线系统中的媒体访问控制机制、通信模式、

4、网络管理与调度方式等都会影响到通信的实时性、有效性与确定性。Date: 2022-5-24 Page: 19高温、严寒、粉尘环境下保持正常工作状态，具备抗震动、抗电磁干扰能力；在易燃易爆环境下能保证本质安全，可以实现总线供电。这也是总线控制网络区别于普通计算机网络的重要方面。 防雨、防潮、防电磁干扰的壳体封装，温度范围更宽的电子器件，采用屏蔽或光线为传输介质，实现总线供电、满足本质安全防爆要求。 Date: 2022-5-24 Page: 20Date: 2022-5-24 Page: 21 1）智能现场设备直接执行多参数测量、控制、报警、累计计算等功能，减少了变送器的数量； 2）不需要DCS

5、系统的信号调理、转换等功能，节省硬件投资，减少控制室的占地面积。Date: 2022-5-24 Page: 22Date: 2022-5-24 Page: 23 1）现场总线系统在一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因此连线简单，与传统连接方式相比，所需电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少； 2）当需要增加新的现场设备时，无需增加新的电缆，就近连接在原有电缆，即节省了投资，也减少了设计、安装的工作量； 据有关典型实验工程的测算资料，可节约安装费用60%以上。Date: 2022-5-24 Page: 24Date: 2022-5-24 Page: 25 1）现场控制设备具有自诊断与简单故

6、障处理的能力，可通过数字通信将相关诊断维护信息发送到控制室，便于用户查询分析故障原因并快速排除，缩短了维护停工时间； 2）系统结构简化、连线简单而减少了维护工作量。Date: 2022-5-24 Page: 26Date: 2022-5-24 Page: 27Date: 2022-5-24 Page: 28用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统；系统集成过程中主动权掌握在用户手中。Date: 2022-5-24 Page: 29 1）现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传送误差； 2）系统的结构简化、设备与连线减少，现场仪表内部功能加强

7、，减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性； 3）设备标准化，功能模块化，使系统具有设计简单，易于重构等优点。Date: 2022-5-24 Page: 30Date: 2022-5-24 Page: 31Date: 2022-5-24 Page: 32Date: 2022-5-24 Page: 33Date: 2022-5-24 Page: 34Date: 2022-5-24 Page: 35Date: 2022-5-24 Page: 36Date: 2022-5-24 Page: 37Date: 2022-5-24 Page: 38Date: 2022-5-24 Page: 39Dat

8、e: 2022-5-24 Page: 401.1.测量测量系统系统2.2.控制控制系统系统3.3.设备管设备管理系统理系统4.4.通信通信系统系统5.5.计算计算机服务机服务6.6.数数据库据库Date: 2022-5-24 Page: 41过程监控层过程监控层( (数据网络数据网络) )现场控制层现场控制层( (控制网络控制网络) )企业管理层企业管理层( (数据网络数据网络) )Date: 2022-5-24 Page: 42现场总线技术始发于二十世纪八十年代，但该项技术的火热发展是近些年才出现的。 欧洲、北美、亚洲的许多国家都投入巨额资金与人力进行研究开发； 已经形成了各式各样的企业、国

9、家、地区及国际现场总线标准； 根据相关资料统计，已出现100多种现场总线，其中宣称为开放型总线的就有40多种。Date: 2022-5-24 Page: 43现场总线组织：1）现场总线基金会（Fieldbus Foundation)2)LonMark协会3）Profibus协会4）工业以太网协会IEA（Industrial Ethernet Association)5)工业自动化开放网络联盟IAONA(Industrial Austomation Open Network Alliance)6)Society of Automotive Engineers(SAE)Date: 2022-5-2

10、4 Page: 44制定现场总线标准的国际标准化组织：1）IEC-国际电工委员会2) ISO-国际标准化组织Date: 2022-5-24 Page: 45现场总线技术的发展现状：现场总线技术的发展现状：1）多总线、多标准局面；（1）FF：过程自动化（2）Profibus:离散工业，机械制造业自动化（3）WorldFIP:交通行业自动化（4）LonWorks:楼宇自动化Date: 2022-5-24 Page: 46现场总线技术的发展现状：现场总线技术的发展现状：1）多总线、多标准局面；2）PC网络技术进入并主宰工业总线（1）工业以太网技术（2）TCP/IP协议（3）WEB技术Date: 20

11、22-5-24 Page: 47实时以太网的标准化：实时以太网的标准化： 近两年正在进行的实时以太网的标准化进程又重蹈覆辙，有11个实时以太网的PAS(Publicly Avaliable Specification,公共可用规范）文件进入了IEC61784-2，它们是:EtherNet/IP,PROFINET,P-Net,Interbus,VNET/IP,TCnet,EtherCAT,EtherNet,Powerlink,EPA(Etherner for Automation,浙大中控),Modbus-RTPS,SERCOS-II。 多种总线并存是今后相当一段时间不得不面对的现实。Date:

12、 2022-5-24 Page: 48. .Date: 2022-5-24 Page: 49. .现场总线不仅要求经济、可靠地传递信息，而且要求现场总线不仅要求经济、可靠地传递信息，而且要求及时处理所传递的信息；及时处理所传递的信息； 2.现场总线不仅要求传输速度快，还要求响应时间短、循现场总线不仅要求传输速度快，还要求响应时间短、循环时间短；环时间短； 3.网络通信中数据包的传输延迟、通信系统的瞬时错误和网络通信中数据包的传输延迟、通信系统的瞬时错误和数据包丢失，发送到达次序的不一致等，都会破坏传统控数据包丢失，发送到达次序的不一致等，都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析

13、和综合变制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析和综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。Date: 2022-5-24 Page: 503.网络通信中数据包的传输延迟、通信系统的瞬时错误和网络通信中数据包的传输延迟、通信系统的瞬时错误和数据包丢失，发送到达次序的不一致等，都会破坏传统控数据包丢失，发送到达次序的不一致等，都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析和综合变制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析和综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。 如何使控制网络满足控制系统对通信实时性、确定性如何使控制网络满足控制系统对通信实时性、确定性的要求，是现场总线系统在设计和运行中关注的一个重要的要求，是现场总线系统在设计和运行中关注的一个重要问题。问题。Date: 2022-5-24 Page: 51思考题与习题思考题与习题 过程控制系统的发展经历了哪几代控制系统？过程控制系统的发展经历了哪几代控制系统？ 现场总线有哪些技术特点？现场总线有哪些技术特点？ 传统传统DCSDCS与与FCSFCS有什么区别？有什么区别？ 你认为现场总线对自动控制系统会产生怎样的影响？你认为现场总线对自动控制系统会产生怎样的影响？