常用现场总线及相关技术.docVIP

本科学生学年论文 论文题目： 常用现场总线及相关技术 学 院： 电子工程 年 级： 08级 专 业： 通信工程 姓 名： WG 学 号： 指导教师： 陈 2011年 5 月 24 日 摘要 文中主要阐述了现场总线的结构和特点、控制系统以及现场总线技术的展望与发展趋势。 关键词 现场总线；结构和特点；控制系统 Abstract This paper introducing the fieldbus control system frame and characteristic. This paper also describes the development trend and prospects of fieldbus technology. Key words field bus; frame and characteristic; control system 目录 摘要 I Abstract II 前言 1 一、 现场总线的体系结构和特点 1 二、 现场总线的控制系统 2 （一） FCS的两个重要部分………………………………………………………….2 （二） FCS对DCS的影响 4 三、 现场总线技术展望与发展趋势 5 结论 7 参考文献 7 致谢 9 前言 现场总线的技术基础是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的dcs发展至今的fcs（fieldbus control system）系统,已被称为第五代过程控制系统。而fcs和dcs的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3c（computer计算机、control控制、commcenication通信）技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前，在现场总线网络互联都是遵守osi参考模型。 现场总线控制系统是从八十年代中期发展起来的。经历了十几年的时间，现场总线控制技术已经被广泛应用于汽车、造纸、纺织、烟草、机械、石油化工、电力、楼宇自控等各个控制领域。现场总线控制技术由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的plc点对点接线的控制方法。 1984年美国Inter公司提出一种计算机分布式控制系统-位总线(BITBUS)，它主要是将低速的面向过程的输入输出通道与高速的计算机总线多（MULTIBUS）分离，形成了现场总线的最初概念。80年代中期，美国Rosemount 公司开发了一种可寻址的远程传感器（HART）通信协议。采用在4～20mA模拟量叠加了一种频率信号，用双绞线实现数字信号传输。HART协议已是现场总线的雏形。1985年由Honeywell和Bailey等大公司发起，成立了World FIP制定了FIP协议。1987年，以Siemens，Rosemount，横河等几家著名公司为首也成立了一个专门委员会互操作系统协议（ISP）并制定了PROFIBUS协议。后来美国仪器仪表学会也制定了现场总线标准IEC/ISA SP50。随着时间的推移，世界逐渐形成了两个针锋相对的互相竞争的现场总线集团：一个是以Siemens、Rosemount,横河为首的ISP集团；另一个是由Honeywell、Bailey等公司牵头的WorldFIP集团。1994年，两大集团宣布合并，融合成现场总线基金会（Fieldbus Foundation）简称FF。对于现场总线的技术发展和制定标准，基金委员会取得以下共识：共同制定遵循IEC/ISA SP50协议标准；商定现场总线技术发展阶段时间表。 一、 现场总线的体系结构和特点 根据IEC/ISA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、多分支的通信网络。它是用于过程自动化最底层的现场设备以及现场仪表的互连网络，是现场通信网络和控制系统的集成。现场总线将当今网络通信与管理的概念带入控制领域，代表了今后自动化控制体系结构发展的一种方向。现场总线是以ISO的OSI模型为基本框架的，并根据实际需要进行简化了的体系结构系统，它一般主要包括物理层、数据链路层、应用层、用户层。物理层向上连接数据链路层，向下连接介质。物理层规定了传输介质(双绞线、无线和光纤)、传输速率、传输距离、信号类型等。在发送期间，物理层编码并调制来自