习题课1-2现场总线.ppt

燕山大学电气工程学院 现场总线习题课1-2 主讲人：何 群 燕山大学电气工程学院 1、什么是现场总线？ 一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间进行双向、串行、多节点、数字式的数据交换的通信技术。 燕山大学电气工程学院 2、与DCS系统相比，FCS有哪些特点？有哪些优越性？ 现场总线的技术特点： （1）系统的开放性? 通信协议公开，各不同厂商的设备之间可实现信息交换。? （2）互可操作性与互用性? 互可操作性是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通；而互用性则意味着不同制造商性能类似的设备可进行更换，实现相互替换。? （3）现场设备的智能化与功能自治性? 将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场总线设备中完成。 （4）系统结构的高度分散性? 现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构，提高了可靠性。 （5）对现场环境的适应性? 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等多种传输介质，具有较强的抗干扰能力，采用两线制实现供电与通信，并可满足本质安全防爆要求。 燕山大学电气工程学院 现场总线的优点(优越性)?： （1）FCS实现全数字化通信? DCS采用层次化的体系结构，通信网络分布于各层并采用数字通信方式，唯有生产现场层的常规模拟仪表仍然是—对一模拟信号(如4～20?mA?DC)传输方式，因此DCS是一个“半数字信号”系统。? FCS采用全数字化、双向传输的通信方式。从最底层的传感器、变送器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直到最高层均为通信网络互联。多条分支通信线延伸到生产现场，用来连接现场数字仪表，采用一对N连接。? （2）FCS实现彻底的全分散式控制? 在DCS中，生产现场的多台模拟仪表集中接于输入／输出单元，每台仪表只有单一的信号变换功能，而与控制有关的输入、输出、控制、运算等功能块都集中于DCS的控制站内。从这个意义上讲，DCS只是一个“半分散”系统。? FCS废弃了DCS的输入／输出单元，由现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，功能块分散地分配给现场总线上的数字仪表。从而构成虚拟控制站，实现彻底的分散控制。 燕山大学电气工程学院 （3）FCS实现不同厂商产品互联、互操作 DCS系统的硬件、软件甚至现场级设备都是各制造商自行研制开发的，不同厂商的产品由于通信协议的专有与不兼容，彼此难以互联、互操作。而FCS的现场设备只要采用同一总线标准，不同厂商的产品既可互联也可互换，并可以统一组态，从而彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性。FCS允许用户选用各制造商性能价格比最优的产品集成控制系统，因而具有很好的可集成性。 （4）FCS增强系统的可靠性、可维护性? FCS采用总线连接方式替代传统的DCS一对一的I/O连线，对于大规模的I/O系统来说，减少了DCS由接线点造成的不可靠因素。同时，数字化的现场设备替代模拟仪表，FCS具有现场设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、参数修改等工作，因而增强系统的可维护性。? 燕山大学电气工程学院 （5）FCS降低系统工程成本 FCS对于大范围、大规模分布式控制系统来说，节省了电缆、I/O装置及电缆敷设费用。以每2～3台现场仪表接到一根电缆计算，平均可减少1/2到2/3的输入输出卡、输入输出柜和隔离器等。因此，现场总线仪表与控制室间的电缆连接和安装等费用估计可节约50％。 燕山大学电气工程学院 3、何谓现场总线的主设备、从设备？ 可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”(bus master) 。也就是说，主设备具备在总线上主动发起通信的能力，又称命令者。 不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、 对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(bus slaver)，也称基本设备。 燕山大学电气工程学院 4、通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能? 通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输介质几部分组成。 信息源和接收者是信息的产生者和使用者。 发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。 传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。 接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。 燕山大学电气工程学院 5、差错控制的作用是什么? 分布控制系统的通信网络是在条件比较恶劣的工业环境下工作的，因此，在信息传输过程中，各种各样的干扰可能造成传输错误。这些错误轻则会使数据发生变化，重则会导致生产过程事故。因此必须采取一定的措施来检测错误并纠正错