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第4章 现场总线控制网络 周鸣争 安徽工程大学计算机与信息学院 主要内容 1 概述 2 现场总线控制网络 3 FCS的软件结构 4 FCS的功能块组态的实现 5 FCS的布线与安装 6 FCS的发展趋势 现场总线控制网络 （3）从系统层次看FCS由以下部分组成 控制系统：监控组态软件、维护软件仿真软件等； 测量系统：完成参数测量； 设备管理系统：提供设备自身及过程的诊断、管理信息。 网络通信系统 数据库 （4）从功能结构上看，FCS由设备层、回路控制层、现场优化控制层和现场管理层组成。 现场总线控制网络 现场总线控制网络 3 现场总线设备的类型 （1）临时设备 工作在现场总线上的设备，占用一个地址。 （2）静态块现场设备 包含功能块应用的设备，占用一个永久地址。 （3）静态块现场设备 具有静态块现场设备的功能，同时有对功能块进 行动态安装或删除的能力。 （4）接口设备 完成设备之间的接口功能，不包含功能块应用进程。 （5）监视设备 监听数据传送不能向网络上发送数据。 现场总线控制网络 FCS的软件结构 1 FCS软件的组成 FCS软件一般包含有 实施时数据库 组态软件（通信组态、控制组态、监控软件） 维护软件 仿真软件 现场设备管理软件 FCS的软件结构 2 实时数据库 实时数据库作为其它应用软件平台和现场仪表、控制器和数据收集器，负责实时数据的读写、管理、归档和维护。 3 组态软件 组态软件集成了图形技术、人机界面技术、数据库技术、控制技术和网络与通信技术，拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，使系统开发人员不必依靠某种具体的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可完成控制策略的设计。已成为监控系统主要的软件开发工具之一。以控制网络为基础，配以成熟的组态软件，是目前控制领域发展的一个重要方向。 FCS的软件结构 FCS组态包括硬件和软件组态。 硬件组态包括操作员站的选择及硬件配置、控制站的选择等； 软件组态包括基本配置组态和应用软件组态。基本配置组态是给系统一个配置信息；应用软件组态包括控制策略组态和控制算法组态。 系统监控软件组态的任务就是完成应用软件的组态。 （1）控制策略组态的功能 ◆提供多种器件库以及图形控制和功能组件（如PID等）； ◆可组态各种显示功能；完成信息的显示、记录与处理 ◆创建画面，提供友好的人机界面。 FCS的软件结构 （2）控制算法组态 其组态方法是把用户常用的一些算法，编成一个个功能模块存储在系统中，用户根据需要从模块库中选取所需的功能模块和连接线，构成系统的控制回路。 控制算法组态在用户编辑完成系统的控制回路后，在进行编译生成相应的组态目标文件，即执行信息文件。把该文件读入内存，即可在控制站上运行。因此，算法模块编写的是否合理，以及编译器的功能是否完善都影响到系统性能。 FCS的软件结构 4 监控系统软件 （1）功能 ◆提供系统的人机接口 ◆构成工业过程的监控系统，实现对现场进行操作与监控。 ◆实现与信息管理网络的互连。 ◆实时趋势显示与事件报警。 （2）组成 ◆组态开发平台软件：具有流程页面组态、动态报表组态、工艺参数报警组态、实时数据趋势、动画定义、数据显示等。 FCS的软件结构 ◆运行平台软件：对组态开发平台所产生的工程文件进行解释并执行。 ◆远程监控软件：实现信息的远程传输、显示、处理与控制（如Web) FCS的功能块组态的实现 通常将需要确定功能块所希望的工作方式称为正常方式。而将功能块实际所处的方式称为实际方式。将功能块在实际运行时允许出现的方式称为允许方式。当将功能块的工作方式从一种方式切换到另一种方式，则将后一种方式称为目标方式。目标方式可以手动设置也可以在运行期间由另一个功能块设置。目标方式必须包含在允许方式中，否则不允许设置。初始化手动和本地超驰方式不能设置为目标方式。 一个功能块对象被组态时，它的默认方式是离线方式。当功能块组态完成之后，最终的有效目标方式将会被重新启动。 1 FCS的设计步骤 （1）确定控制方案 （2）根据方案选择现场智能仪表 （3）选择总线网络及器件 （4）选择开发组态软件 （5）根据控制策略，分配功能块位置； （6）通过组态软件完成功能块之间的连接 （7）根据功能块的要求，确定各功能块相应参数 （8）网络组态，分配网络节点号，决定链路活动的主管 （9）下载组态信息，并启动现场总线系统运行。 2布线与安装 现场总线对传输线的电气特性有一些特殊的要求。现场总线装置是通过总线供电的，需要考虑如何避免电源对数字