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1、南 阳 理 工 学 院 自动控制仪表课程报告学院（系）： 机械与汽车工程学院 专 业： 测控技术与仪器（升）学 生： * 指导教师 ： * * 完成日期 2015 年 12 月自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 总 计：自动控制仪表课程报告 20 页 插 图： 14 幅 现场总线控制系统自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 学院（系）： 机械与汽车工程学院 专 业： 测控技术与仪器（升） 学 生 姓 名： * 学 号： 1% 指 导 教 师（职称）： （高级工程师） 评 阅 教 师： 完 成
2、日 期： 2015年12月 南阳理工学院Nan yang Institute of Technology 现场总线控制系统测控技术与仪器（升） *摘要 现场总线技术自推广以来，已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。现场总线的技术推广有了三、四年的时间，已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。应用的总线协议主要包括PROFIBUS、DeviceNet、Foundation、Fieldbus、Interbus_S 等。 在汽车行业，现场总线控制技术应用的非常普遍，近两年国内新的汽车生产线和旧的生产线的改造，大部分都采用了现场总线的控制技术。国
3、外设计的现场总线控制系统已应用很广泛，从单机设备到整个生产线的输送系统，全部采用现场总线的控制方法。而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。关键词 现场总线；工业控制；应用广泛Fieldbus control systemMeasurement & Control Technology and Instruments Major（l） *Abstract：Field bus technology, since the promotion has been all over the world should be used in indu
4、strial control fields. Fieldbus technology popularization has three or four years, has been or are being used in metallurgy, automobile manufacturing, tobacco machinery, environmental protection, petrochemical, electric power, textile machinery and other industries. Application of bus protocol mainl
5、y includes the PROFIBUS, DeviceNet, Foundation, Fieldbus, Interbus_S, etc. In the automotive industry, the field bus control technology application is very common, in the past two years the domestic new and the old production line of auto production line transformation, mostly using the field bus co
6、ntrol technology. Design of field bus control system has been applied abroad is very broad, from the single device to the transmission system of the whole production line, adopts the control method of the field bus. And domestic applications are mostly concentrated in the production line of conveyin
7、g system, with the continuous development of technology and is bound to renew ideas gradually expanding its application field.Key words：Fieldbus; Industrial control; Widely used目 录1 引言11.1 现场总线控制系统概述12 现场总线控制系统12.1 现场总线控制系统12.2 现场总线控制系统的特点22.3 现场总线控制系统的关键要点23 现场总线技术33.1 现场总线的概念33.2 现场总线的技术特征34 现场总线系
8、统与现场总线的联系44.1 现场总线技术是FCS的核心45 现场总线系统带来的变革和典型应用55.1 变革55.2 典型应用56 现场总线控制系统市场前景分析66.1 市场需求66.2 企业效益6结束语7参考文献8附录9一 基金会现场总线9二 PROFIBUS现场总线11致谢15 1引言1.1 现场总线控制系统概述现场总线控制系统是从八十年代中期发展起来的。经历了十几年的时间，现场总线控制技术已经被广泛应用于汽车、造纸、纺织、烟草、机械、石油化工、电力、楼宇自控等各个控制领域。现场总线控制技术由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的PLC点对点接线的控制方法。现场
9、总线技术的控制系统（Fieldbus Control System-FCS）是以现场总线为基础发展起来的全数字控制系统。实际上就是以现场总线技术为核心，以基于现场总线的智能I/O 或智能传感器、智能仪表为控制主体、以计算机为监控指挥中心的系统编程、组态、维护、监控等功能为一体的工作平台。现场总线的技术基础是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS发展至今的FCS（
10、Fieldbus Control System）系统,已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C（Computer计算机、Control控制、Commcenication通信）技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前，在现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。2 现场总线控制系统2.1现场总线控制系统体系结构现场总线控制系统FCS是以现场总线为基础的开放式、全数字式的控制系统。它通常由以
11、下3部分组成：现场智能仪表、控制器；现场总线系统；监控、组态计算机。其中现场智能仪表、控制器、计算机等都通过现场总线网卡及通信协议软件连接到网上，故现场总线网卡及通信协议软件是FCS的基础和神经中枢。与此同时，组态技术包含有系统组态、数据库组态及控制算法组态，生成的参数及算法不仅可以在控制器中运行，还可以在远程IO或智能设备上运行。国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：同一数据链路上过程控制单元（PCU）、 PLC等与数字1/ O设备互连；现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取；通信媒体安装费用较低。现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，
12、它沟通了生产过程领域的基本控制设备（即现场级设备）与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。现场总线控制系统主要包括一些实际应用的设备，如PLC、扫描器、电源、输入输出站、终端电阻等。其它系统也可以包括变频器、智能仪表、人机界面等。 系统中的主控器（Host）可以是PLC或PC，通过总线接口对整个系统进行管理和控制。其总线接口，有时可以称为扫描器。可以是分别的卡件，也可以集成于PLC中。总线接口作为网络管理器和作为主控器到总线的网关，管理来自总线节点的信息报告，并且转换为主控器能够读懂的某种数据格式传送到主控器。总线接口的缺省地址通常设为0电源，是网络上每个节点传输和接
13、收信息所必须的。通常输入通道与内部芯片所用电源为同一个电源，习惯称为总线电源。而输出通道使用独立的电源，称为辅助电源。 图1现场总线控制系统体系结构如图1所示，最底层的Infranet控制网即FCS，各控制器节点下放分散到现场，构成一种彻底 的分布式控制体系结构，网络拓扑结构任意，可为总线形、星形、环形等，通讯介质不受限制，可用双绞线、电力线、无线、红外线等各种形式。FCS形成的Infranet控制网很容易与Intranet企业内部网和Internet全球信息网互连，构成一个完整的企业网络三级体系结构。2.2 现场总线控制系统的特点 第一，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都采用现场总线网络，逐层向上直至最高层均为通信网络互连;第二，FCS 的系统结构是全分散式，FCS 废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，由现场设备或现场仪表取而代之，即把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;第三，FCS 的现场设备具有互操作性，不同厂商的现场设备既可互连也可互换，并可以统一组态，彻底改变传统DCS 控制层的封闭性和专用性;第四，FCS 的通信网络为开放式互连网络，既与
