第8章 现场总线.ppt

8. 组态的最后操作是下载组态信息，即将组态的信息代码送 到相应的现场设备，并启动系统运行。 现场总线控制系统软件是现场总线控制系统集成和运行的 重要组成部分，它主要由下列内容构成： （1）组态软件：包括通信组态和控制系统组态。 ①系统要完成的控制功能，各控制回路的组成结构，各回 路采取的控制方式与策略； ②节点与节点间的通信关系。 (２)维护软件：用于对现场总线控制系统软硬件的运行状态进行监测、故障诊断和维护等。 (３)仿真软件：用于对现场总线控制系统的部件，如通信节点、网段、功能模块等进行仿真运行，作为对系统进行组态、调试和研究的工具。 (４)现场设备管理软件：用于对现场设备进行维护管理的工具。 (５)监控软件：这是必备的直接用于生产操作和监视的控制软件包，其功能十分丰富，主要内容有： ①实时数据采集将现场的实时数据送入计算机，并置入实时数据库的相应位置。 ②常规控制算法和数据处理，如标准PID，积分分离，超前滞后，比例，惯性滤波和输出限位等。 ③优化控制在数学模型的支持下，完成监控层的专家系统、预测控制、模糊控制和人工神经网络控制等。 ④逻辑控制完成如开、停车等顺序启停过程。 ⑤报警监视监视生产过程的参数变化，并对信号超限进行相应的处理，如声光报警等。 ⑥运行参数的画面显示和报表输出。 ⑦操作与参数修改实现操作人员对生产过程的人工干预，修改给定值、控制参数和报警上下限等。 ⑧文件管理和数据库管理。 ⑨实时统计质量控制软件 主要包括在线与历史数据预处理、各种统计控制图、直方图、事件触发采用、在线报警、过程能力分析和用户评述记录。 （2）互操作性 互操作性的含义是来自不同制造厂的现场设备，不仅可以相互通信，而且可以统一组态，构成所需的控制回路，共同实现控制策略。也就是说，用户选用各种品牌的现场设备集成在一起，实现“即接即用”。 现场设备互连是基本要求。只有实现互操作性，用户才能自由地集成新一代现场总线控制系统（FCS）。 （3）分散功能块 FCS废弃了DCS的输入／输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散给现场仪表，从而构成虚拟控制站。例如，流量变送器具有流量信号变换、补偿和累加输入功能块，而且有PID控制和运算功能块；调节阀除了具有信号驱动和执行功能外，还内含输出特性补偿功能块，PID控制和运算功能块，甚至有阀门特性自校验和自诊断功能。 由于功能块分散在多台现场仪表中，并可以统一组态，因此用户可以灵活选用各种功能块，构成所需要的控制系统，实现彻底的分散控制，如图8-6所示。 其中差压变送器含有模拟量输入功能块（AI110），调节阀含有PID控制功能块（PID110）及模拟量输出功能块（AO110）。这3个功能块构成流量控制回路。 （4）通信线供电 现场总线的常用传输线是双绞线，通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量，这种低功耗现场仪表可以用于本质安全环境。 （5）开放式互连网络 现场总线为开放式互连网络，可与同类或不同类的网络互连。网络数据库可共享，通过网络对现场设备和功能块统一组态，把不同厂商的网络及设备融为一体，构成统一的现场总线控制系统。 2、现场总线产生的变革 现场总线对当今的自动化领域带来的变革是： （1）用一对通信线连接多台数字仪表取代一对信号线只能连接一台仪表； （2）用多变量、双向、数字通信方式取代单变量、单向、模拟传输方式； （3）用多功能的现场数字仪表取代单功能的现场模拟仪表； （4）用分散式的虚拟控制站代替集中式的控制站。 （5）用现场总线控制系统FCS代替传统的分散控制系统DCS； （6）变革传统的信号标准、通信标准和系统标准； （7）变革传统的自动化系统体系结构、设计方法和安装调试方法。 FCS对DCS的变革： ① FCS的信号传输实现了全数字化，从最底层的传感器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直至最高层均为通信网络互连。② FCS的系统结构为全分散式，它废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，由现场设备或仪表取代，把DCS控制站的功能化整为零，分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站，实现彻底的分散控制。 ③ FCS的现场设备具有互操作性，改变传统DCS控制层的封闭性和专用性，使不同厂商的现场设备既可互连也可互换，还可统一组态。 ④ FCS的通信网络为开放式互连网络，用户可非常方便地共享网络数据库，使同层网络可以互连，也可以使不同网络互连。 ⑤ FCS的技术和标准实现了全开放，无专利许可要求，可供任何人使用。现场总线开发者只需致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。