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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
2、总线的基本内容,现场总线的含义 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(Peer to Peer) 、主从(Client/Server C/S)及网络计算机结构(Network
3、 Computing Archnitecture NCA),第一节 现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
4、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
5、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 几种常见的现场总线,现场总线基金会(FF) Fieldbus Foundation(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-Function Block) 3设备描述(DD-Device Description)与设备描述语言(DDL-Device Description Lan
6、guage) 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),F
7、F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 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(P
8、ROFIBUS),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
9、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
10、,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
11、 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(Neuron Chip)。该芯片内部装有3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(Host Base)结构,典型宿主结构框图,第三节 局
12、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(LonWorks),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(Link Power Transceiver) 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
13、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Neuron C,Neuron C简介 Neuron C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,IEC61158 8种类型现场总线,Type 1 IEC 61158 技术报告 Type 2 ControlNet 现场总线 Type 3 Profibus 现场总线 Type 4 P-Net 现场总
14、线 Type 5 FF HSE(High Speed Ethernet) Type 6 SwiftNet 现场总线 Type 7 WorldFIP 现场总线 Type 8 Interbus 现场总线,第四节 现场总线发展趋势,共61页第51页,IEC61158 8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 8种类型现场总线,Type2 ControlNet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,IEC61158 8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
15、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,
