现场总线技术现场总线概述学习教案

会计学1第一页，共82页。2第1页/共81页第二页，共82页。3第2页/共81页第三页，共82页。第3页/共81页第四页，共82页。第4页/共81页第五页，共82页。第5页/共81页第六页，共82页。 DCS系统(xtng)技术第6页/共81页第七页，共82页。第7页/共81页第八页，共82页。 测控系统发展历程测控系统发展历程一、基地式气动仪表（生产现场）一、基地式气动仪表（生产现场）二、气动、电动系列的单元组合式仪表（集中控制室）二、气动、电动系列的单元组合式仪表（集中控制室）三、直接式数字控制系统三、直接式数字控制系统 危险集中，可靠性差危险集中，可靠性差四、四、DCS (Distributed Control SystemDCS (Distributed Control System，集散控制系统，集散控制系统) ) 显示、操作、管理集中；控制、负载显示、操作、管理集中；控制、负载(fzi)(fzi)、危险分散；自封闭，、危险分散；自封闭，“信息孤岛信息孤岛”五、五、FCS (Fieldbus Control SystemFCS (Fieldbus Control System，现场总线控制系统，现场总线控制系统) ) 开放，全分布式的控制系统开放，全分布式的控制系统六、工业以太网控制系统六、工业以太网控制系统 ( (第六代控制系统，正在发展中第六代控制系统，正在发展中) )第8页/共81页第九页，共82页。（1 1）基地式气动）基地式气动(q dn)(q dn)仪表控制系仪表控制系统统气动基地式气动基地式可调压力可调压力(yl)(yl)调节仪调节仪气动基地式气动基地式液位调节仪液位调节仪第9页/共81页第十页，共82页。（1 1）综合与集中：基地式仪表把必要的功能部件全集中在一）综合与集中：基地式仪表把必要的功能部件全集中在一个仪表之内，只需配上调节阀便可构成个仪表之内，只需配上调节阀便可构成(guchng)(guchng)一个调一个调节系统；节系统；（2 2）基地式仪表系统结构简单）基地式仪表系统结构简单(jindn)(jindn)，不需要变送器，不需要变送器，使用维护方便、防爆。由于安装在现场，因而测量和输出，使用维护方便、防爆。由于安装在现场，因而测量和输出的管线很短。基地式仪表减少了气动仪表传送带滞后的缺点的管线很短。基地式仪表减少了气动仪表传送带滞后的缺点，有助于调节性能的改善；，有助于调节性能的改善；（3 3）基地式仪表的缺点是功能较简单，不便于）基地式仪表的缺点是功能较简单，不便于(biny)(biny)组成复杂的调节组成复杂的调节系统，外壳尺寸大，精度稍低。由于不能实现多种参数的集中显示与控制系统，外壳尺寸大，精度稍低。由于不能实现多种参数的集中显示与控制，也在一定程度上限制了基地式仪表的应用范围。，也在一定程度上限制了基地式仪表的应用范围。（1 1）基地式气动仪表控制系统）基地式气动仪表控制系统 基地式气动仪表控制系统特点基地式气动仪表控制系统特点第10页/共81页第十一页，共82页。（1 1）基地式气动仪表控制系统）基地式气动仪表控制系统第11页/共81页第十二页，共82页。（2 2）气动、电动系列）气动、电动系列(xli)(xli)的单元组的单元组合式仪表合式仪表（模拟仪表控制系统）（模拟仪表控制系统）第12页/共81页第十三页，共82页。（2 2）气动、电动系列）气动、电动系列(xli)(xli)的单元组合的单元组合式仪表式仪表（模拟仪表控制系统）（模拟仪表控制系统）第13页/共81页第十四页，共82页。（2 2）气动）气动(q dn)(q dn)、电动系列的单元、电动系列的单元组合式仪表组合式仪表（模拟仪表控制系统）（模拟仪表控制系统）第14页/共81页第十五页，共82页。（2 2）气动、电动系列）气动、电动系列(xli)(xli)的单元组合式的单元组合式仪表仪表（模拟仪表控制系统）（模拟仪表控制系统）第15页/共81页第十六页，共82页。第16页/共81页第十七页，共82页。第17页/共81页第十八页，共82页。第18页/共81页第十九页，共82页。第19页/共81页第二十页，共82页。第20页/共81页第二十一页，共82页。中央(zhngyng)控制室各站监控室现场(xinchng)PLC第21页/共81页第二十二页，共82页。第22页/共81页第二十三页，共82页。第23页/共81页第二十四页，共82页。第24页/共81页第二十五页，共82页。第25页/共81页第二十六页，共82页。第26页/共81页第二十七页，共82页。第27页/共81页第二十八页，共82页。第28页/共81页第二十九页，共82页。现场总线技术(jsh)概述 现现 场场 总总 线线 控控 制制 系系 统统 (FCS) (FCS) 布布 线线 方方 式式第29页/共81页第三十页，共82页。 混合控制混合控制(kngzh)(kngzh)模式（模式（DCS+FCSDCS+FCS）第30页/共81页第三十一页，共82页。现场总线技术(jsh)概述 FCSDCSI/O CPU.站站第31页/共81页第三十二页，共82页。 FCSDCSI/OI.SI.SI.SI.SI.S第32页/共81页第三十三页，共82页。 FCSDCSI/O CPU.FCSDCSAIAOPIDAIAIAOPIDPID第33页/共81页第三十四页，共82页。 FCS FCS与与DCSDCSFCSDCSI/O CPU.FCSDCSFCSDCSFCSFCS信息信息(xnx)(xnx)是双向的是双向的DCSDCS信息信息(xnx)(xnx)是单向的是单向的第34页/共81页第三十五页，共82页。1. 1. 现场总线的现场设备在不同现场总线的现场设备在不同(b tn)(b tn)程度上都具有数字计算和程度上都具有数字计算和数字通信能力。数字通信能力。这一方面提高了信号的测量、控制和传输精度，同时为丰富控制信息这一方面提高了信号的测量、控制和传输精度，同时为丰富控制信息的内容、实现其远程传送创造了条件。的内容、实现其远程传送创造了条件。2. 2. 借助现场设备的计算、通信能力，在现场就可以进行多种复杂的借助现场设备的计算、通信能力，在现场就可以进行多种复杂的控制计算，形成真正分散在现场的完整的控制系统，提高了控制系统控制计算，形成真正分散在现场的完整的控制系统，提高了控制系统运行的可靠性。运行的可靠性。3. 3. 还可借助现场总线控制网络以及与之有通信连接的其他网络，实还可借助现场总线控制网络以及与之有通信连接的其他网络，实现异地远程自动控制。现异地远程自动控制。4. 4. 还可提供传统仪表所不能提供的如设备资源、阀门开关动作次数还可提供传统仪表所不能提供的如设备资源、阀门开关动作次数、故障诊断等信息，便于操作管理人员更好、更深入地了解生产现场、故障诊断等信息，便于操作管理人员更好、更深入地了解生产现场和自控设备的运行状态。和自控设备的运行状态。第35页/共81页第三十六页，共82页。 现场智能现场智能(zh nn)(zh nn)总线压力变送器总线压力变送器LD302LD302（FFFF协议）协议）. . . 第36页/共81页第三十七页，共82页。 第37页/共81页第三十八页，共82页。第38页/共81页第三十九页，共82页。l由于处于生产过程底层的测控由于处于生产过程底层的测控(c kn)(c kn)自动化系统采用一自动化系统采用一对一连线，用电压和电流的模拟信号进行测量控制，或采用自对一连线，用电压和电流的模拟信号进行测量控制，或采用自封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系统成为信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛信息孤岛”。l为解决上述问题，则需要自动控制信息集成，必须设计一种能为解决上述问题，则需要自动控制信息集成，必须设计一种能在工业现场环境运行的、性能可靠的、造价低廉的工厂底层网在工业现场环境运行的、性能可靠的、造价低廉的工厂底层网络。实现自动化设备之间的多点数字通信，实现底层设备现场络。实现自动化设备之间的多点数字通信，实现底层设备现场之间以及生产现场与外界的信息交换。现场总线就是在实际需之间以及生产现场与外界的信息交换。现场总线就是在实际需求下应运而生。求下应运而生。第39页/共81页第四十页，共82页。 现场总线的定义现场总线的定义现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等传输介质作为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算传输介质作为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算和数字通信能力的测量控制设备连接成网络系统，按照和数字通信能力的测量控制设备连接成网络系统，按照公开、规范的网络协议，在多个测量控制设备之间、以公开、规范的网络协议，在多个测量控制设备之间、以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换息交换(jiohun)(jiohun)，形成适应各种应用需要的自动控制系统。，形成适应各种应用需要的自动控制系统。第40页/共81页第四十一页，共82页。第41页/共81页第四十二页，共82页。FCSDCSAIAIAOPIDPIDAIPIDAO控制室控制室第42页/共81页第四十三页，共82页。第43页/共81页第四十四页，共82页。第44页/共81页第四十五页，共82页。DCSI/O CPU.DCSDCS第45页/共81页第四十六页，共82页。I/O CPU.NoImage第46页/共81页第四十七页，共82页。I/O CPU.第47页/共81页第四十八页，共82页。FCSDCSFCSDCSFCSFCS下装下装(xi zhung)DCSFCSDCSFCSDCS第48页/共81页第四十九页，共82页。FoxboroFCSDCSFCSDCSFCS下装下装(xi zhung)DCSFCSDCSFCSDCS第49页/共81页第五十页，共82页。FoxboroFCSDCSFCSDCSFCS下装下装(xi zhung)DCSFCSDCSFCSDCS256 I/O第50页/共81页第五十一页，共82页。FCSDCSFCSDCSFCS下装下装(xi zhung)DCSFCSDCSFCSDCS256 I/OAFTERBEFORE256 I/O简化简化(jinhu)了接线了接线第51页/共81页第五十二页，共82页。FCSDCSFCSDCSFCS下装下装(xi zhung)DCSFCSDCSFCSDCSDCS系统系统(xtng)仪表接线仪表接线第52页/共81页第五十三页，共82页。FCSDCSFCSDCSFCS下装下装(xi zhung)DCSFCSDCSFCSDCS256 I/O256 I/OBeforeCourtesy: Cargill Corporation第53页/共81页第五十四页，共82页。FCSDCSFCSDCSFCS下装下装(xi zhung)DCSFCSDCSFCSDCSAfterCourtesy: Cargill Corporation第54页/共81页第五十五页，共82页。I/O CPU.AIAOPIDAIAOPID第55页/共81页第五十六页，共82页。I/O CPU.FCSDCS第56页/共81页第五十七页，共82页。I/O CPU.PV（good&normal, alarm)第57页/共81页第五十八页，共82页。I/O CPU.FCSDCSFCS可以在线对仪表进行校验，量程可以在线对仪表进行校验，量程(lingchng)修改，仪表调零等工作而不必将表修改，仪表调零等工作而不必将表拆下。拆下。第58页/共81页第五十九页，共82页。I/O CPU.DCSFCS第59页/共81页第六十页，共82页。I/O CPU.FCSDCS第60页/共81页第六十一页，共82页。第61页/共81页第六十二页，共82页。工业以太网缺点(qudin)：存在实时性差，不确定性的问题。工业可靠性问题。安全性问题。没有授权的用户可能进入网络的控制层或管理层，造成安全漏洞。第62页/共81页第六十三页，共82页。第63页/共81页第六十四页，共82页。第64页/共81页第六十五页，共82页。现场(xinchng)总线技术概述第65页/共81页第六十六页，共82页。 现场总线是自控领域的局域网现场总线是自控领域的局域网开放的、数字化、多点通信的企业开放的、数字化、多点通信的企业(qy)(qy)底层网络；底层网络；构成网络集成式测量控制系统；构成网络集成式测量控制系统；总线是构成自动化系统的纽带，网络所传输的是测量控制信息。总线是构成自动化系统的纽带，网络所传输的是测量控制信息。特点：特点：适应工业应用环境；适应工业应用环境；要求实时性强，可靠性高，安全性好；要求实时性强，可靠性高，安全性好；多为短帧传送；多为短帧传送；通信的传输速率相对较低。通信的传输速率相对较低。第66页/共81页第六十七页，共82页。局域网NT 服务器Internet监控工作站其它工作站现场总线接口差压变送器调节阀差压变送器 差压变送器温度变送器企业管理层（数据网络）过程监控层（数据网络）现场控制层（控制网络）现场总线网段第67页/共81页第六十八页，共82页。现场(xinchng)总线技术概述Ethernet现场控制层FCS制造执行层MESEthernet资源规划层ERPEthernet调节阀温度变送器温度变送器温度变送器调节阀Internet控制网络第68页/共81页第六十九页，共82页。第69页/共81页第七十页，共82页。第70页/共81页第七十一页，共82页。第71页/共81页第七十二页，共82页。第72页/共81页第七十三页，共82页。第73页/共81页第七十四页，共82页。第74页/共81页第七十五页，共82页。浙大中控：国产浙大中控：国产DCSDCS品牌品牌第75页/共81页第七十六页，共82页。现场现场(xinchng)总线的典型应用（总线的典型应用（FF）第76页/共81页第七十七页，共82页。汽车汽车(qch)内部网络内部网络 CAN总线（总线（SAE-J1939）第77页/共81页第七十八页，共82页。 第三代第三代LonWorksLonWorks技术应用系统技术应用系统(xtng)(xtng)（智能楼宇、连锁店）（智能楼宇、连锁店）第78页/共81页第七十九页，共82页。？第79页/共81页第八十页，共82页。第80页/共81页第八十一页，共82页。NoImage内容(nirng)总结会计学。（1）综合与集中：基地式仪表把必要的功能部件全集中在一个仪表之内，只需配上调节阀便可构成一个调节系统。3. 还可借助现场总线控制网络以及与之有通信连接的其他网络，实现异地远程自动控制。. 全面认证:FM认证，CE认证。现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等。与半分散的DCS不同，FCS无论是结构上还是(hi shi)控制上均做到了全分散。PV, 量程,变送器特性。四、现场总线有哪些优点第八十二页，共82页。