[工程科技]PLC 介绍第5讲.ppt

Lenze技术培训班PLC介绍 陈忠华 教授 第5讲：现场总线技术介绍 1. 现场总线技术产生的背景 2. 现场总线技术概念 3. 现场总线技术的主要特点 4. 现场总线的主要优点 5. 成熟的现场总线应该具有的技术特点 6. 现场总线技术对自动控制及自动化技术的影响 7. 使用Profibus-DP进行数据通信的实例 现场总线技术产生的背景 现场总线技术自20世纪80年代产生以来，一直受到人们的关注，被誉为自动化控制领域的一次新的革命．进入90年代以后，现场总线技术一度成为人们研究的热点． 现场总线技术的产生是由多方面因素共同作用的结果，首先，现场总线技术的产生反映了当时仪器仪表自身发展的需要，同时也反映了用户实现企业综合自动化，信息化的实际应用的要求，是工业自动化技术和仪器仪表发展的必然趋势，其次由于计算机技术，通信技术和控制技术的迅速发展，为实现上述要求提供了技术基础．因此，用户的需要是产生现场总线技术的动力，而计算机，网络通信和自动控制三种技术的发展则为研究开发现场总线提供了技术基础． 现场总线技术产生的背景 传统控制系统有诸多不足：控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20 ma模拟量信号或24V DC等开关量信号，并以此监控现场设备．这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数，故障及故障记录等数据很难得到．底层数据不全，信息集成能力不强，不能完全满足自动化系统对底层数据的要求；除现场设备均靠标准4-20 ma／24V DC连接外，系统其它软，硬件通常只能使用一家产品．不同厂家产品之间缺乏互操作性，互换性，因此开放性，可集成性差． 现场总线技术产生的背景 这种系统很少留出接口允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法，工艺流程，配方等集成到通用系统中去，因此，面向行业的监控系统很少；对于大范围的分布式系统，使用大量的I/O电缆，以及敷设施工，不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性；由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断，报警，记录功能不强，也很难完成现场设备的远程参数设定，修改等参数化功能，影响了系统的可维护性等． 现场总线技术产生的背景 由于大规模集成电路的发展，许多传感器，执行机构，驱动装置等现场设备智能化，即内置CPU控制器，完成诸如线性化，量程转换，数字滤波甚至回路调节等功能．因此，对于这些智能现场设备增加一个串行数据接口（如RS-232/485）是非常方便的．有了这样的接口控制器就可以按其规定协议，通过串行通信方式（而不是I/O方式）完成对现场设备的监控．如果设想全部或大部分现场设备都具有串行通信接口，并具有统一的通信协议，控制器只需一根通信电缆就可与分散的现场设备连接，采用数字通信方式，完成对所有现场设备的监控和信息集成，这就是现场总线技术的初始想法． 现场总线技术产生的背景 随着控制，计算机，通信，网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制，管理的各个层次，覆盖从工段，车间，工厂，企业乃至世界各地的市场．信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统．现场总线就是顺应这一形式发展起来的新技术． 现场总线技术产生的背景 随着计算机功能的不断增强，价格急剧降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展．据统计，过去二十年中，计算机和通信的年增长率不低于25%，使计算机集成制造系统的实施具备了良好的物质基础．但处于企业生产过程底层的测控自动化系统，要与外界交换信息．要实现整个生产过程的信息集成，要实现综合自动化，就必须设计出一种能在工业现场环境运行的，性能可靠，造价低廉的通信系统，以实现现场自动化智能设备之间的多点数字通信，形成工厂底层网络系统，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换．现场总线就是在这种背景下产生的． 现场总线技术概念 现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式，数字化，多点通信的底层控制网络．它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络系统与控制系统． 现场总线技术概念 根据国际电工委员会（IEC）的定义，现场总线是＂安装在生产过程区域的现场设备／仪表与控制室内的自动化控制装置／系统之间的一种串行，数字式，多点通信的数据总线＂．或者说，现场总线是以单个分散的数字化，智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统．其中，＂生产过程＂应包括断续生产过程和连续生产过程．现场设备／仪表指位于现场