第3章 现场总线控制系统

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1、共61页第1页 第三章现场总线控制系统 共61页第2页 第一节现场总线控制系统概述 现场总线的产生从集中控制走向分散控制从DCS走向FCS从集团协议走向国际标准从国外走向国内 第一节现场总线控制系统概述 共61页第3页 现场总线的产生 图 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统 第一节现场总线控制系统概述 共61页第4页 现场总线技术特点 系统的开放性互可操作性与互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的适应性 第一节现场总线控制系统概述 共61页第5页 现场总线技术特点 现场总线体系结构 第一节现场总线控制系统概述 共61页第6页 现场总线的基本内容 现场总线的

2、含义通信网络互操作性分散功能块通信线供电开放式互连网络 第一节现场总线控制系统概述 共61页第7页 现场总线的基本内容 FCS的分散功能块控制方案 第一节现场总线控制系统概述 共61页第8页 现场总线的基本内容 新一代FCS控制器 第一节现场总线控制系统概述 共61页第9页 现场总线的基本内容 现场总线的网络结构1 现场总线的网络拓扑结构环型 总线型 树型2 现场总线的数据操作方式从现场总线的数据存取 传送 操作方法来分有三种工作模式 对等 PeertoPeer 主从 Client ServerC S 及网络计算机结构 NetworkComputingArchnitectureNCA 第一节现

3、场总线控制系统概述 共61页第10页 现场总线的基本内容 3 网络扩展与网络互连网络扩展与网络互连 1 网络扩展 2 网络互连 3 开放系统互连模型和通信协议 第一节现场总线控制系统概述 共61页第11页 现场总线的基本内容 OSI及其几种现场总线开放互连模型的对应关系 第一节现场总线控制系统概述 共61页第12页 现场总线的基本内容 FCS体系结构 第一节现场总线控制系统概述 共61页第13页 现场总线的基本内容 1151电容式压力变送器的测压原理 智能压力变送器原理图 第一节现场总线控制系统概述 共61页第14页 现场总线的基本内容 1151智能压力仪表具有如下功能 1 采集差压信号2 采

4、集温度信号3 压力信号单位转换4 测压膜片非线性补偿5 压力信号温度补偿6 流速和流量计算 7 测量数据越限报警8 自标定9 零点和满度设定10 掉电保护11 数据通信12 回路控制 第一节现场总线控制系统概述 共61页第15页 现场总线的基本内容 FCS上位机管理软件功能 1 系统组态2 数据库组态3 历史库组态4 图形组态5 控制算法组态6 数据报表组态7 实时数据显示8 历史数据显示 9 图形显示10 参数列表11 数据打印输出12 数据输入及参数修改13 控制运算调节14 报警处理15 故障处理16 通信接口17 人机接口 第一节现场总线控制系统概述 共61页第16页 第二节几种常见的

5、现场总线 现场总线基金会 FF FieldbusFoundation FF 组织FF现场总线的特点与优势设备互操作性 改善过程数据 对进程增加更多的了解 改善现场安全 更早的预测维护 减少的线缆和安装费用 第二节几种常见的现场总线 共61页第17页 现场总线基金会 FF FF现场总线主要技术内容1 基金会现场总线的通信技术2 标准化功能块 FB FunctionBlock 3 设备描述 DD DeviceDescription 与设备描述语言 DDL DeviceDescriptionLanguage 4 现场总线通信控制器与智能仪表或工业控制计算机之间的接口技术5 系统集成技术6 系统测试技

6、术 第二节几种常见的现场总线 共61页第18页 现场总线基金会 FF 基金会现场总线的网络拓扑结构 第二节几种常见的现场总线 共61页第19页 H1 H2总线网段的主要特性参数 第二节几种常见的现场总线 共61页第20页 现场总线基金会 FF FF现场总线控制系统体系结构现场总线设备分类FF现场总线控制系统结构 第二节几种常见的现场总线 共61页第21页 现场总线基金会 FF FF现场总线控制系统结构 第二节几种常见的现场总线 共61页第22页 现场总线基金会 FF FF现场总线信息原理FF的协议规范建立在ISO OSI层间通信模型之上 它由3个主要功能部分组成 物理层 通信栈和用户层 第二节

7、几种常见的现场总线 共61页第23页 过程现场总线 PROFIBUS Profibus现场总线包括三种类型的总线形式 通用自动化Profibus FMS总线 工业自动化Profibus DP总线和过程自动化Profibus PA总线 以适应于高速和时间苛求的数据传输或大范围的复杂通信场合 第二节几种常见的现场总线 共61页第24页 过程现场总线 PROFIBUS Profibus现场总线的结构 第二节几种常见的现场总线 共61页第25页 过程现场总线 PROFIBUS PROFIBUS系列 第二节几种常见的现场总线 共61页第26页 过程现场总线 PROFIBUS PROFIBUS DP 多主

8、站系统PROFIBUS系统 第二节几种常见的现场总线 共61页第27页 过程现场总线 PROFIBUS PROFIBUS DP系统由三种类型的设备组成PROFIBUS DP系统可以是单主站系统 也可以是多主站系统系统配置的描述PROFIBUS FMS技术特性 第二节几种常见的现场总线 共61页第28页 HART 可寻址远程传感器数据通路 HART 的发展HART协议采用的信号HART协议把链路上所挂设备分为三类HART协议命令分为三类 第二节几种常见的现场总线 共61页第29页 HART 计算机系统与智能仪器的连接 第二节几种常见的现场总线 共61页第30页 HART HART通信协议模型 第

9、二节几种常见的现场总线 共61页第31页 控制局域网络 CAN CAN概述 CAN协议版本发展 第二节几种常见的现场总线 共61页第32页 控制局域网络 CAN CAN总线系统CAN总线系统由CAN网络节点 转发器节点和上位机构成 第二节几种常见的现场总线 共61页第33页 控制局域网络 CAN CAN总线系统 系统的总体结构 第二节几种常见的现场总线 共61页第34页 控制局域网络 CAN 节点的结构图 第二节几种常见的现场总线 共61页第35页 控制局域网络 CAN 转发器节点结构图 第二节几种常见的现场总线 共61页第36页 控制局域网络 CAN CAN控制器目前应用较广泛 特点较突出的

10、是Philips公司的SJA1000控制器 CAN网络总体设计方案 第二节几种常见的现场总线 共61页第37页 控制局域网络 CAN CAN总线模块结构 第二节几种常见的现场总线 共61页第38页 控制局域网络 CAN CAN网络的组网方式 CAN网络组网连接方式原理示意图 第二节几种常见的现场总线 共61页第39页 控制局域网络 CAN CAN总线分布工业测控网络拓扑原理图 第二节几种常见的现场总线 共61页第40页 第三节局部操作网络 LonWorks LonWorks概述LonWorks的技术核心 神经元芯片LontWorks技术的核心是神经元芯片 NeuronChip 该芯片内部装有3

11、个CPU 第三节局部操作网络 LonWorks 共61页第41页 神经元芯片 共享存储器 第三节局部操作网络 LonWorks 共61页第42页 LonWorks节点 以神经元芯片为核心的控制节点 神经元节点的结构框图 第三节局部操作网络 LonWorks 共61页第43页 LonWorks节点 采用宿主 HostBase 结构 典型宿主结构框图 第三节局部操作网络 LonWorks 共61页第44页 LonTalk协议的功能 使用LONTALK协议的典型控制系统 第三节局部操作网络 LonWorks 共61页第45页 LonTalk协议的功能 七层协议中各层的情况 第三节局部操作网络 Lon

12、Works 共61页第46页 LonWorks收发器与路由器 双绞线收发器对双绞线的支持主要有三类收发器 直接驱动 RS 485和变压器耦合电源线收发器 LinkPowerTransceiver 电力线收发器无线收发器光纤收发器路由器 Router 第三节局部操作网络 LonWorks 共61页第47页 LonWorks收发器与路由器 RTR 10路由器模块构成的路由器框图 第三节局部操作网络 LonWorks 共61页第48页 专用开发语言NeuronC NeuronC简介NeuronC的一些功能 第三节局部操作网络 LonWorks 共61页第49页 第四节现场总线的发展趋势 现场总线的发

13、展不会被计算机通信技术取代现场总线技术的发展现场总线的功能 第四节现场总线发展趋势 共61页第50页 IEC611588种类型现场总线 Type1IEC61158技术报告Type2ControlNet现场总线Type3Profibus现场总线Type4P Net现场总线Type5FFHSE HighSpeedEthernet Type6SwiftNet现场总线Type7WorldFIP现场总线Type8Interbus现场总线 第四节现场总线发展趋势 共61页第51页 IEC611588种类型现场总线 IEC推荐的现场总线控制系统结构 第四节现场总线发展趋势 共61页第52页 IEC61158

14、8种类型现场总线 Type2ControlNet现场总线体系结构 第四节现场总线发展趋势 共61页第53页 IEC611588种类型现场总线 Type3Profibus现场总线体系结构 第四节现场总线发展趋势 共61页第54页 现场总线应用工程的发展趋势 第四节现场总线发展趋势 共61页第55页 第五节应用系统举例 现场总线LonWorks在智能楼宇中的应用 第五节应用系统举例 共61页第56页 控制局域网络在楼宇自动化系统中的应用 基于CAN现场总线的分布式楼宇控制系统的结构框图 第五节应用系统举例 共61页第57页 控制局域网络在楼宇自动化系统中的应用 1 智能楼宇控制器的硬件设计 智能楼宇控制器主板的电路结构框图 第五节应用系统举例 共61页第58页 控制局域网络在楼宇自动化系统中的应用 2 CAN通信适配卡的硬件设计 CAN通信适配卡的电路结构框图 第五节应用系统举例 共61页第59页 现场总线控制系统的工程设计 系统规划设备选型确定控制输出设备确定控制检测设备确定现场总线条数确定现场总线接口卡数采集和逻辑控制关于容错能力 第五节应用系统举例 共61页第60页 现场总线控制系统的工程设计 安装施工设计组态编程FCS应用实践 第五节应用系统举例 共61页第61页 现场总线控制系统的工程设计 FCS控制系统框图 第五节应用系统举例