计算机控制技术教学课件作者额尔和木图6.ppt

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2019-10-14 发布于广东
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图6. 14 环星型结构返回图6.15 DCS的体系结构返回图6. 16 现场控制站的系统结构返回图6. 17 现场级分布式网络自动化系统结构示意返回 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 6. 3 FCS描述 (10)提高了系统的准确性与可靠性:由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的精确度，减小了传送误差。同时，由于系统的结构简化、设备与连线减少、现场仪表内部功能加强，从而减少了信号的往返传输、提高了系统的工作可靠性。上一页下一页返回 6. 3 FCS描述 6.3.2现场总线控制结构及其体系结构 1.现场总线控制系统的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。它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。上一页下一页返回 6. 3 FCS描述现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有数字计算和数字通信能力，其采用双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备以及现场仪表与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之，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。它给自动化领域带来巨大变化，正如众多分散的计算机被网络连接在一起，使计算机的功能、作用发生变化。上一页下一页返回 6. 3 FCS描述现场总线使自控系统与设备具有了通信能力，它把它们连接成网络系统，加入到信息网络的行列，因此把现场总线技术说成是一个控制技术新时代的开端并不过分。 2.现场总线控制系统的硬件结构与传统的DCS控制系统不同，FCS是总线网络，所有现场表都是一个网络节点并挂接在总线上，每一个节点都是一个智能设备，因此FCS中已经不存在现场控制站，只需要工业PC即可。在现场总线控制系统中，以微处理器为基础的现场仪表已不再是传统意义上的变送或执行单元，而是同时起着数据采集、控制、计算、报警、诊断、执行和通信的作用。上一页下一页返回 6. 3 FCS描述每台仪表均有自己的地址以与同一通道上的其他仪表进行区分。所有现场表均可采用总线供电方式，即电源线和信号线共用一对双绞线。 3.现场总线控制系统的软件结构现场总线系统最具特色的是它通信部分的硬/软件，但当现场信号传入计算机后，其还要进行一系列的处理。它作为一个完整的控制系统，仍然需要具有类似于DCS或其他计算机控制系统那样的控制软件及人机接口软件。当然，现场总线控制系统软件有继承DCS等控制软件的部分，也有在它们的基础上前进发展并具有自己特色的部分。现场总线控制系统软件是现场总线控制系统集成、运行的重要组成部分。 FCS的软件体系主要由组态软件、监控软件和设备管理软件组成。上一页下一页返回 6. 3 FCS描述 4.现场总线控制系统的网络结构 FCS采用层次化网络结构，FCS的网络结构和它的层次结构在概念上是一致的，一般包括三层，即现场总线网络(FNET)、操作监控网络(SNET)和生产信息管理网络(MNET) 。 FNET是FCS的基础，内含若干条现场总线段，采用合理的拓扑结构(如总线型、菊花链型和树型等)，支持多种传输介质，依照现场总线协议标准实现现场层互联，并利用现场智能设备内置功能模块，可组态完成相应的通信和控制等功能。上一页下一页返回 6. 3 FCS描述 SNET是FCS的中枢，常采用工业Ethernet(以太网)和MAP制造自动化协议)等局域网，符合ISO/OSI一RM的7层参考模型以及IEEC802局域网标准，具有良好的实时性、快速的响应性、极高的安全性、恶劣环境的适应性、网络的互联性和网络的开放性等特点。它是基于监督控制与数据采集SCADA (SupervisoryControl And Data Acquisition的操作监控网络，主要功能包括协调网络节点之间的数据通信、现场总线协议与以太网的转换、控制回路的组态设计和下装、保证数据的正确解码和传输，并为实现先进控制和过程操作优化提供支撑环境等。上一页下一页返回 6. 3 FCS描述 MNET是FCS网络结构体系中的上层建筑，处于工厂级，能够覆盖一个厂区的各个网络节点，采用国际流行的局域网协议(如Ethernet, TCP/IP)，操作系统中包含分布式关系数据库。它是基于Internet的远程监控网络，主要口的是在分布式网络环境下构建一个安全