DCS及现场总线技术_第6章.ppt

第6章 现场总线技术基础 6.1 现场总线概述 一 、现场总线的概念 国际电工委员会（International Electrotechnical Commission, IEC）对现场总线的定义： 安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内自动控制装置之间的数字式、串行双向、多点的数据通信总线称为现场总线。 现场总线通信的关键特征主要有以下几点： 1.多点分布； 2.全数字化； 3.双向传输. 6.2 现场总线结构 三、FCS系统与传统的DCS集成结构的对比 6.3 现场总线的核心与基础 三、现场总线仪表 智能仪表在通信上配置相应的总线标准接口前提下，为了在FCS系统集成中灵活配置，还必须符合下列要求： 1.所有公司生产的现场仪表，它必须与它所处的现场总线控制系统具有统一的总线协议，或者是必须遵守相关的通信规约。 2.用于FCS系统的现场仪表必须是多功能智能化的。 智能电动阀门定位器 5.信息差错检测：可帮助技术人员缩短查找故障的时间。 6.4 现场总线的技术应用 一、现场总线与IT网络的区别 1. 通信介质：现场总线可用各种通信介质，如双绞线、光纤、无线等，实现成本低。IT网络需要专用电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。 2. 通信响应的实时性：工业控制通信系统对实时性要求较高； IT网络的大部分应用中，实时性可以忽略。 3. 传输的信息长度：现场总线通信中数据传输长度一般都比较小，每个网段上节点通常也较少，对网络传输的吞吐量要求不高。 IT网络使用以太网协议，网线上传输大批量数据信息，通信量较大。 4. 环境适应性与安全性：现场总线需要较强的环境适应性和安全性，包括防电磁干扰、防潮、防震动等； IT网络则缺少相应的处理措施。 5. 总线供电：工业现场总线网络不仅能传输通信信息，而且要能够为现场设备传输工作电源。 IT网络未考虑总线供电问题。 * 安徽工程大学机电学院 * 安徽工程大学机电学院 现场总线 从集中控制走向分散控制 从DCS走向FCS 从集团协议走向国际标准 从国外走向国内 二、现场总线标准现状 1. IEC 61158国际标准 8种 2. 以太网技术对IEC 61158标准的扩充 12种 3. 特殊行业的现场总线国际标准 4种 三、现场总线在我国的应用概况 现场总线应用近年来有长足、全方位发展。 但开发技术还相对不足。 现场总线技术的开发、应用过程中，有效做法有如下几点： 1.选择在国际上影响较大、有市场应用前景的总线作为我国现场总线开发的技术标准。 2.标准的文本可借鉴欧洲现场总线标准的文本构成方式，各个总线标准分开，便于使用。 3.尽快建立总线应用技术支持服务机构。 一、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6-1： 图6-1 现场总线网络结构 A S A S Ethernet, 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 IEC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6-2 FCS的分散功能块控制方案 操作站 LAN 服务器 PT GT AI110 差压变送器 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 PID110 AO110 二、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6-3：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。 图6-3 典型硬件连接结构 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3 T形 接头 智能传感器 节点地址4 分支 供电电源 终端电