现场总线(1章节) Fieldbus Control System，FCS.pptVIP

0 绪论 0.1 微机测控技术主要研究对象 微机测控技术主要研究如何将检测与传感技术、计算机 技术和自动控制理论应用于工业生产过程并设计出所需要的 微机测控系统。 0.2 微机测控系统的组成与特点 0.2.1 微机测控系统的一般概念 微机测控系统就是利用微型计算机来实现生产过程的自 动测试与控制的 系统。 微机测控系统的工作原理可归纳为以下3步： ①实时数据采集：通过测量变送装置完成被控量的瞬时值的检测和输入。 ②实时控制决策：对采集的数据进行分析和处理，按预定的控制策略决定采取何种控制行为。 ③实时控制输出：根据控制决策，向执行机构发出实时控制信号，完成系统控制任务。 实时的含义是指信号的输入、计算、输出都要在一定的时间间隔内完成。（软实时RTOS、硬实时RTOS） 在线是指：在微机测控系统中，生产过程与计算机直接连接并受计算机的控制，有时也称为联机方式。 0.2.2 微机测控系统的组成 微机测控系统主要由被控对象、过程输入输出通道及计算机系统三部分组成。 过程输入输出通道也叫生产过程通道，包括模拟量输入输出通道、数字量输入输出通道、测量变送、执行机构、电气开关等装置。 0.2.3 微机测控系统的 软件组成 系统软件 （RTOS） 应用软件 （组态、先控） 0.2.4 微机测控系统的 特点 灵活性（规模、复杂度） 适应性（嵌入式） 0.3 微机测控系统的典型形式 0.3.1 操作指导控制系统 这种形式的系统属于开环系统，计算机按照一定的时间 间隔对生产现场的参数进行采样、处理、显示、打印或报警， 操作人员根据这些结果进行设定值的修改或必要的操作。 0.3.2 直接数字控制系统 直接数字控制（简称DDC）系统的基本思想是：利用微型计算机对多个被控参数进行巡回检测，并与给定值比较，然后按照预定的控制规律进行计算，最后发出控制信息完成对生产过程的控制，使被控参数稳定在给定值上。直接数字控制系统是计算机在工业生产过程控制中最普遍的一种应用方式。它要求实时性好、可靠性高、适应性强。 0.3.3 监督计算机控制系统 监督计算机控制（简称SCC）系统的基本思想是：微型计算机根据原始工艺信息和其它参数，按照描述生产过程的数学模型，自动改变模拟调节器或DDC微型计算机的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。 0.3.4 分散控制系统 分散控制系统（简称DCS）的基本思想是：利用分散控制、集中操作、分而自制、综合协调的原则，将测控系统分为分散过程控制级、集中操作监控级和综合信息管理级等三级，构成一分级形式的分布式控制系统。 0.3.5 现场总线控制系统 现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站——现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。 1 现场总线的概述（FieldBus） 1.现场总线概述 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始。 现有的多数现场设备，为提高其性能价格比，在实现其内部操作时都采用了微处理器和数字化元件，于是就提出了必须在这些领域的数字设备之间实现数字通信的要求。采用现场总线的目的就是为了满足这种要求，为工业领域中的测量和调节控制设备提供实现串行数字通信的手段。 1.现场总线概述 现场总线(Fieldbus)的概念： 是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题 。 主要用于： 制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中。 现场总线定义 2.现场总线的发展 ????（1）早期的控制系统主要是模拟仪表控制系统，设备之间传输的信号为1～5V或4～20mA的直流模拟信号，信号的精度较低，传输过程中易受干扰。 （2）出现以单片机、计算机和PLC为控制器的集中数字控制系统，其内部传输的是数字信号，克服了模拟仪表中信号精度较低的缺点，提高了抗干扰能力。整个系统的可靠性低，风险高度集中。另外，当任务增加时会使系统性能下降。 （3）又出现以集中管理、分散控制为核心思想的集散控制系统（DCS），在20世纪末期逐步占据了主导地位。 2.现场总线的发展 在DCS中管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，多台下位机下放分散到现场实现分布式