《现场总线技术》PPT幻灯片
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现场总线技术-PPT课件
Profibus-DP主要性能特点
·传输速率范围很广，可高速数据通信 9.6Kbit/s~12Mbit/s ·传输介质:RS-485技术双绞屏蔽铜电 缆和光纤传输;
Profibus-PA
• Profibus-PA • 支持单位:西门子公司Profibus国际组织
(PI) ， 我 国 有 用 户 组 织 或 专 业 委 员 会 (CPO) 。 标 准 :IEC61158; IEC61784;DIN19245;EN50170。 • 应用领域:流程工业。 • 使用情况 : 应用很广，已有 250 家生产厂 商2000多种产品，已安装25万节点。
SwiftNet
• SwiftNet得到美国波音公司支持。
SwiftNet现场总线是一种结构简单、 实时性强的总线，协议仅包括物理 层和数据链路层，在标准中没有定 义应用层。
INTERBUS
• 支持单位 :PhoenixContact 公司、 INTERBUS 用
户协会和行业标准化协会(INTERBUS-CLUB) • 标准:IEC61158;IEC61784; EN50254;DIN19258。 • 应用领域 : 工业控制，用于 PLC 、 IPC 等现场设备 的连接。汽车制造、生产线、食品工业、煤矿输 送线、合成纤维、自来水厂。 • 使用情况 : 应用很广， 1000 多家生产厂家， 2500 多种产品，已有450万节点50万系统应用实绩。
Rosemount等100多家公司)。 标准:IEC61158;IEC61784。 应用领域:流程工业及其它工业控制。 使用情况:已有试点工程投入运行。 多家生产各种有FFH1接口的产品， 可以满足系统集成要求。
FF主要性能特点
· IEC支持，开放性好，可互操作性好; · 多种传输介质; · 传输速率31.25kbit/s; · 支持本质安全防爆; · 有数据链路网桥连接与HSE相连。
《现场总线技术》PPT课件
触点去
冗余专用电缆至 卡
保护地
屏蔽接地
仪表地
自电源开关来
机柜室 现场
现场接线箱
• 网段辅助设备全部采用MTL公司的产品，每条网段设置了总线电源F60 0A和防浪涌保护器FP32。
• 总线电缆采用国产电缆（八益电缆厂生产）。主干线电缆为铠装金属 丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y32 H1 1X2X0.8（18AGW）;分支线电缆为 非铠装金属丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y2 –H11X2X0.8（18AGW）。
PWOR
SB401 SB401 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111
PWOR
SB401 SB401 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111
PWOR
SB401 SB401 AAR145
2
横河
3787阀门定位器
56
3.FF现场总线设计和安装以及组态应注意的问题
网段设计 网段设计应充分参考<<FF现场总线设计安装指南>>，相互关联的FF现场总线
仪表尽可能设置在同一条网段上，特别要注意宏周期和控制模块执行时间的确 定，至于是否需要采用网段浪涌保护还是设备浪涌保护应视具体环境定，应尽可 能选用大容量的网段供电设备。另外，在网段设计时,最好把现场FF仪表的位号 和分配的地址提供给设备供应商，否则，在实施时FCS系统读上来的FF设备全都 是设备出厂时的缺省值，只能一台一台确认，给组态带来诸多麻烦。此外，可以 借助于FF设备厂商提供的“现场总线网段设计工具”来检查网段设计是否满足要 求。
下图所示为FF仪表标准的单回路PID功能块设计案例。 在本工程中，模拟量输入AI块(5FI1101)始终设计在变送器上,模拟量输出AO块(5FCV1101)始 终设计在阀门定位器上，标准的单回路PID功能块(5FICA1101)一般设置在阀门定位器上。对于串 级控制回路,主回路控制PID功能块在FCS控制器里执行,而副PID功能块在阀门定位器里执行。
冗余专用电缆至 卡
保护地
屏蔽接地
仪表地
自电源开关来
机柜室 现场
现场接线箱
• 网段辅助设备全部采用MTL公司的产品，每条网段设置了总线电源F60 0A和防浪涌保护器FP32。
• 总线电缆采用国产电缆（八益电缆厂生产）。主干线电缆为铠装金属 丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y32 H1 1X2X0.8（18AGW）;分支线电缆为 非铠装金属丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y2 –H11X2X0.8（18AGW）。
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SB401 SB401 AAR145
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横河
3787阀门定位器
56
3.FF现场总线设计和安装以及组态应注意的问题
网段设计 网段设计应充分参考<<FF现场总线设计安装指南>>，相互关联的FF现场总线
仪表尽可能设置在同一条网段上，特别要注意宏周期和控制模块执行时间的确 定，至于是否需要采用网段浪涌保护还是设备浪涌保护应视具体环境定，应尽可 能选用大容量的网段供电设备。另外，在网段设计时,最好把现场FF仪表的位号 和分配的地址提供给设备供应商，否则，在实施时FCS系统读上来的FF设备全都 是设备出厂时的缺省值，只能一台一台确认，给组态带来诸多麻烦。此外，可以 借助于FF设备厂商提供的“现场总线网段设计工具”来检查网段设计是否满足要 求。
下图所示为FF仪表标准的单回路PID功能块设计案例。 在本工程中，模拟量输入AI块(5FI1101)始终设计在变送器上,模拟量输出AO块(5FCV1101)始 终设计在阀门定位器上，标准的单回路PID功能块(5FICA1101)一般设置在阀门定位器上。对于串 级控制回路,主回路控制PID功能块在FCS控制器里执行,而副PID功能块在阀门定位器里执行。
现场设备通信技术现场总线技术PPT课件
互操作性是指实现互连设备间、系统间的信息传递与沟通。 而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互 替换。
14
3） 现场总线已构成一种新的全分散化控制系统的体系结构， 从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体 系，简化了系统结构， 提高了可靠性。
4） 作为工厂网络底层的现场总线，是专为现场环境而设计的， 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等， 具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现供电与通信，并可 满足本质安全防爆等要求。
5
应用 实体 “X”
应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据 链路 层 物理 层
网络 层 数据 链路 层
物理 层
应用 实体 “Y”
应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据 链路 层 物理 层
物理 媒体 (通信 路径 ) 系统 A
中断 节点
物理 媒体 (通信 路径 ) 系统 B
19
由于Ethernet技术的快速发展，Ethernet在电子世界成为 事实上的标准是必然的，Ethernet介入控制领域已经初见端倪。 TCP/IP是将数据打包成信息，从多个数据源仲裁传送，并保证 在另一端完整地重建信息的一种方式。许多供应商都在设计不 同的协议以便将其现场总线的数据转换到TCP/IP上，这样， 就可实现不同现场总线的数据在同一网络上传输，然而这样并 未解决标准统一的问题。目前，现场总线正在开发与Ethernet、 TCP/IP结合的技术有：ControlNet、DeviceNet、 Ethernet/IP联合推出的CIP（Control and Information Protocol）、Foundation Fieldbus推出的HSE（High Speed Ethernet）、Profibus推出的ProfiNet，还有一些现 场总线本身就是与Ethernet功能接近的LAN（局域网），因此 它们不经过Ethernet而直接与TCP/IP推出WorldFIP TCP/IP。
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3） 现场总线已构成一种新的全分散化控制系统的体系结构， 从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体 系，简化了系统结构， 提高了可靠性。
4） 作为工厂网络底层的现场总线，是专为现场环境而设计的， 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等， 具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现供电与通信，并可 满足本质安全防爆等要求。
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应用 实体 “X”
应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据 链路 层 物理 层
网络 层 数据 链路 层
物理 层
应用 实体 “Y”
应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据 链路 层 物理 层
物理 媒体 (通信 路径 ) 系统 A
中断 节点
物理 媒体 (通信 路径 ) 系统 B
19
由于Ethernet技术的快速发展，Ethernet在电子世界成为 事实上的标准是必然的，Ethernet介入控制领域已经初见端倪。 TCP/IP是将数据打包成信息，从多个数据源仲裁传送，并保证 在另一端完整地重建信息的一种方式。许多供应商都在设计不 同的协议以便将其现场总线的数据转换到TCP/IP上，这样， 就可实现不同现场总线的数据在同一网络上传输，然而这样并 未解决标准统一的问题。目前，现场总线正在开发与Ethernet、 TCP/IP结合的技术有：ControlNet、DeviceNet、 Ethernet/IP联合推出的CIP（Control and Information Protocol）、Foundation Fieldbus推出的HSE（High Speed Ethernet）、Profibus推出的ProfiNet，还有一些现 场总线本身就是与Ethernet功能接近的LAN（局域网），因此 它们不经过Ethernet而直接与TCP/IP推出WorldFIP TCP/IP。
《现场总线技术大全》课件
管理软件
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
《现场总线技术CH》课件
现场总线技术CH的优点
高效性
现场总线技术CH能够实现实 时数据传输和设备控制，提 高系统的响应速度和效率。
可靠性
现场总线技术CH具有高可靠 性，能够应对恶劣的工业环 境和噪音干扰。
可扩展性
现场总线技术CH支持灵活的 拓扑结构，可以轻松添加或 删除设备，方便系统的升级 与维护。
现场总线技术CH的发展趋势
1
5G技术的应用
5G技术的普及将为现场总线技术CH的应用带来更快速、更稳定的通信能力。
2
物联网的发展
物联网的兴起将推动现场总线技术CH的广泛应用，实现设备之间的智能互联。
3
人工智能的集成
人工智能的集成将为现场总线技术CH带来更多智能化的应用，提高系统的自动 化水平。
总结与展望
现场总线技术CH在工业自动化中扮演着重要角色，随着科技的发展和应用场景的不断扩大，它将继续发挥重 要作用并不断演进。
现场总线技术CH的主要标准
1 Modbus
Modbus是一种开放标准的串行通信协议，用于在现场总线网络中传输数据。
2 Profibus
Profibus是一种适用于工业自动化的现场总线通信协议，广泛应用于欧洲工业市场。
3 DeviceNet
DeviceNet是一种用于工业控制数据的现场总线通信协议，具有快速和可靠的数据传输能 力。
现场总线技术CH的应用场景
制造业自动化
现场总线技术CH在制造业自动 化中起到了关键作用，实现了设 备之间的高效通信和数据交换。
智能建筑
现场总线技术CH可以实现智能 建筑中各个子系统之间的互联， 提高建筑的能源利用效率和安全 性。
能源领域
现场总线技术CH在能源领域中 广泛应用，用于监测和控制能源 设备，提高能源管理效率。
《现场总线技术》PPT课件
பைடு நூலகம்
2021/6/10
6
1.1.2 现场总线的体系结构
• 1、现场通信网络
• 一直延伸到生产现场 或生产设备，用于过 程自动化和制造自动 化的现场设备或现场 仪表互联的现场通信 网络。
• 2、现场设备互联
• 现场设备指变送器、执行 器、服务器、网桥和辅助 设备及监控设备
2021/6/10
7
• 3、互操作性
• FCS由控制系统软件、测量系统、网络 系统和管理系统组成
2021/6/10
14
1、控制系统软件
• 包括监控组态软件、维护软件、仿真软 件和设备管理软件等
• 步骤：
• 1、选择开发组态软件、控制操作人机接口软 件；
• 2、组态软件、完成功能块间的连接； • 3、选定功能参数，进行网络组态； • 4、在网络运行过程中对系统实时采集、处理
楼宇、铁路交通 • 3、LonWorks总线 • 应用领域：楼宇 • 4、CAN总线 • 应用领域：汽车、机器人、液压系统等
2021/6/10
10
几种有影响的现场总线
• 5、WorldFIP总线 • 应用领域：过程自动化、制造业自动化、电力、
楼宇等 • 6、P-NET 总线 • 应用领域：石化、能源、交通、轻工、建筑、
• 应用在生产现场，在计算机控制设备之 间实现双向串行多点数字通信的系统。
• 特点： • 1、传统测量仪器仪表微机化，具有数字
计算、通信能力
• 2、可用双绞线作为总线，连接现场仪器 仪表成网络系统；
2021/6/10
4
特点：
• 3、执行公开、规范的通信协议 • 4、现场仪表、控制设备与远程监控计算
现场总线技术
2021/6/10
2021/6/10
6
1.1.2 现场总线的体系结构
• 1、现场通信网络
• 一直延伸到生产现场 或生产设备，用于过 程自动化和制造自动 化的现场设备或现场 仪表互联的现场通信 网络。
• 2、现场设备互联
• 现场设备指变送器、执行 器、服务器、网桥和辅助 设备及监控设备
2021/6/10
7
• 3、互操作性
• FCS由控制系统软件、测量系统、网络 系统和管理系统组成
2021/6/10
14
1、控制系统软件
• 包括监控组态软件、维护软件、仿真软 件和设备管理软件等
• 步骤：
• 1、选择开发组态软件、控制操作人机接口软 件；
• 2、组态软件、完成功能块间的连接； • 3、选定功能参数，进行网络组态； • 4、在网络运行过程中对系统实时采集、处理
楼宇、铁路交通 • 3、LonWorks总线 • 应用领域：楼宇 • 4、CAN总线 • 应用领域：汽车、机器人、液压系统等
2021/6/10
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几种有影响的现场总线
• 5、WorldFIP总线 • 应用领域：过程自动化、制造业自动化、电力、
楼宇等 • 6、P-NET 总线 • 应用领域：石化、能源、交通、轻工、建筑、
• 应用在生产现场，在计算机控制设备之 间实现双向串行多点数字通信的系统。
• 特点： • 1、传统测量仪器仪表微机化，具有数字
计算、通信能力
• 2、可用双绞线作为总线，连接现场仪器 仪表成网络系统；
2021/6/10
4
特点：
• 3、执行公开、规范的通信协议 • 4、现场仪表、控制设备与远程监控计算
现场总线技术
2021/6/10
《现场总线技术》课件
3 提高系统可靠性
4 降低系统运行成本
现场总线采用分布式结构，能够在某个设备 出现故障时实现自动切换，提高系统可靠性。
通过降低设备数量和布线成本，现场总线可 以降低系统的运行成本。
现场总线技术的应用场景
工业自动化
现场总线技术广泛应用于工业自动化系统，用于 实现设备之间的数据传输和通信。
建筑自动化
现场总线技术在建筑自动化中起到重要作用，用 于控制和监测建筑内的各种设备。
环境控制
现场总线技术可用于环境控制系统，实现对温度、 湿度、照明等因素的监测和控制。
家庭自动化
现场总线技术也可以应用于家庭自动化，实现对 家庭设备的自动控制和监测。
现场总线技术的实现方式
现场总线协议
现场总线技术的实现需要一种统一的通信协议，常见的现场总线协议有Modbus、Profibus 等。
协议栈
实现现场总线技术需要使用相应的协议栈，用于处理通信协议的各个层级和功能。
硬件实现方案
现场总线技术的硬件实现方式有多种选择，可以根据实际需求进行选型。
现场总线技术的发展趋势
1 物联网技术的发展
随着物联网技术的发展， 现场总线技术将逐渐与其 他技术结合，结合
机器学习和人工智能将为 现场总线技术带来新的应 用和优化方向。
《现场总线技术》PPT课 件
现场总线技术是一种用于实现系统内部设备通信的技术。它简化了设备之间 的连接，降低了系统成本，提高了可靠性。
什么是现场总线技术？
现场总线技术是一种用于设备之间进行数据交换和通信的技术。它简化了设备之间的连接，降低了系统的成本 和维护费用。
现场总线技术的分类
数字现场总线
以数字信号进行通信，具有较高的数据传输速率和抗干扰能力。
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现场总线技术
1
第一章 现场总线概述
• 1.1 现场总线简介 • 自动化领域的计算机局域网。 • 是企业的底层数字通信网络，是连接微
机化仪表的开放系统。 • 现场总线不仅仅是总线技术，更是一个
系统技术
2
• 1.1 概述
• 计算机技术实现过程控制，智能传感 器的发展，数字信号对模拟信号的取代， 形成了一种先进的工业测控技术－现场 总线(Fieldbus)。
14
1、控制系统软件
• 包括监控组态软件、维护软件、仿真软 件和设备管理软件等
• 步骤：
• 1、选择开发组态软件、控制操作人机接口软 件；
• 2、组态软件、完成功能块间的连接； • 3、选定功能参数，进行网络组态； • 4、在网络运行过程中对系统实时采集、处理
数据、优化控制、逻辑控制、监控、显示、输 出报表等
17
2、新体系结构2 • 包含： • 三层结构：底层：设备层 • 中间层：生产管理层 • 上层：工厂管理层 • 两层网络：底层：现场总线网络层 • 中间层：局域网络层 • 最底层是现场测量设备和执行机构（包
括DCS、PLC和I/O设备），它们汇集的 总线是现场总线。
18
典型的FCS组成结构
19
三、现场总线设备
环保和制造业等。 • 7、HART (Highway Addressable Remote
Transducer) • 可寻址远程传感器高速通道开放协议 • 特点：在 模拟信号传输线上实现数字通信
11
1.1.4 现场总线控制系统FCS
• 一、FCS的组成 • 组成特点： • 采用智能现场设备，能够把原先DCS系统中处
15
2、测量系统
• 多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更 多功能
• 3、设备管理系统
• 提供自身及过程的诊断、管理、设备运行状态和厂家 提供的设备制造等信息
• 4、计算机服务模式
• 客户－服务器模式
• 5、数据库
• 有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序
• 6、网络系统的硬件与软件
• 硬件含：系统管理主机、服务器、网关、协议转换器、 计算机及底层智能仪表
块动态安装和删除的能力 • 4、接口设备 • 执行现场设备之间的接口功能 • 5、显示设备
21
现场总线设备管理 • 现场总线设备管理的3个因素： • 1、包含智能多参数变送器和具有预维护、诊
• 软件含：网络操作软件、服务器操作软件、应用软件
数据库、通信协议、网络管理协议等
16
二、FCS的体系结构 • 1、现场总线与局域网连接，实现了新的
结构体系，具有： • 决策自上而下，对下层充分授权，下层
有灵活性，主动决策 • 各部门间有相容性、相互支持的群体目
标，可考虑不同部门间有交叉的功能性 组织 • 各层间相互通信联系
楼宇、铁路交通 • 3、LonWorks总线 • 应用领域：楼宇 • 4、CAN总线 • 应用领域：汽车、机器人、液压系统等
10
几种有影响的现场总线
• 5、WorldFIP总线 • 应用领域：过程自动化、制造业自动化、电力、
楼宇等 • 6、P-NET 总线 • 应用领域：石化、能源、交通、轻工、建筑、
间实现双向串行多点数字通信的系统。 • 特点： • 1、传统测量仪器仪表微机化，具有数字
计算、通信能力 • 2、可用双绞线作为总线，连接现场仪器
仪表成网络系统；
4
特点： • 3、执行公开、规范的通信协议 • 4、现场仪表、控制设备与远程监控计算
机之间，实现数据传输、信息交换，形 成各种适应实际需要的自动控制系统
或生产设备，用于过 程自动化和制造自动 化的现场设备或现场 仪表互联的现场通信 网络。 • 2、现场设备互联
• 现场设备指变送器、执行 器、服务器、网桥和辅助 设备及监控设备
7
• 3、互操作性 • 不同厂家的现场设备的交
互操作与互换，实现即接 即用，用户能自由集成 FCS • 4、分散功能块 • FCS废弃DCS的输入/输出 单元和控制站，把DCS控 制站的功能块分散地分配 给现场仪表，构成虚拟控 制站，统一组态，对所需 控制系统实现彻底的分散 控制。
• 现场总线设备的类型可以是现场总线基金会制 定的几种类型中的பைடு நூலகம்意一种，每种类型的物理 设备都具有通信能力。 • 5种设备类型：
• 1、临时设备 • 工作在现场总线网络上，用于对网络组态和排
除设备故障 • 2、静态块现场设备 • 是一种包含功能块应用进程的现场设备，所有
的功能块在静态下被确定
20
• 5种设备类型： • 3、动态块现场设备 • 有静态块现场设备同样的特性，但具有对功能
于控制室的控制模块和I/O模块置于现场设备， 直接在现场完成 • 应用现场设备的通信能力，现场的测量变送仪 表与执行机构直接传送信号 • 实现了彻底的分散控制
12
组成：
13
FCS组成 • 数字信号代替模拟信号，1对N通信，通
信电缆又对设备提供电源，现场设备以 外不再需要A/D-D/A转换部件。 • FCS由控制系统软件、测量系统、网络 系统和管理系统组成
5
• 现场总线控制系统的其它特点： • 1、全数字化通信 • 2、1对N结构 • 3、可靠性高 • 4、可控状态 • 5、互换性 • 6、互操作性 • 7、综合功能 • 8、分散控制 • 9、统一组态 • 10、开发式系统
6
1.1.2 现场总线的体系结构
• 1、现场通信网络 • 一直延伸到生产现场
• 现场总线是连接工业过程现场仪表 和控制系统之间的全数字化、双向和多 站点的串行通信网络，从各类变送器、 传感器、人－机接口装置中获取信息， 通过控制器向执行器传送信息，构成现 场总线系统FCS (Fieldbus Control System)
3
1.1.1 什么是现场总线
• 定义： • 应用在生产现场，在计算机控制设备之
8
• 5、通信线供电（如：I2C总线） • 6、开放式互联网络 • 既可以与同层网络互联，又可与不同层网络互
联。统一组态，使不同厂家网络及设备融为一 体，构成统一的FCS。
9
1.1.3 几种有影响的现场总线
• 1、基金会现场总线（Foundation Fieldbus,ff) • 应用领域以过程自动化为主 • 2、Profibus 总线 • 应用领域：制造业自动化、过程自动化、电力、
1
第一章 现场总线概述
• 1.1 现场总线简介 • 自动化领域的计算机局域网。 • 是企业的底层数字通信网络，是连接微
机化仪表的开放系统。 • 现场总线不仅仅是总线技术，更是一个
系统技术
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• 1.1 概述
• 计算机技术实现过程控制，智能传感 器的发展，数字信号对模拟信号的取代， 形成了一种先进的工业测控技术－现场 总线(Fieldbus)。
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1、控制系统软件
• 包括监控组态软件、维护软件、仿真软 件和设备管理软件等
• 步骤：
• 1、选择开发组态软件、控制操作人机接口软 件；
• 2、组态软件、完成功能块间的连接； • 3、选定功能参数，进行网络组态； • 4、在网络运行过程中对系统实时采集、处理
数据、优化控制、逻辑控制、监控、显示、输 出报表等
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2、新体系结构2 • 包含： • 三层结构：底层：设备层 • 中间层：生产管理层 • 上层：工厂管理层 • 两层网络：底层：现场总线网络层 • 中间层：局域网络层 • 最底层是现场测量设备和执行机构（包
括DCS、PLC和I/O设备），它们汇集的 总线是现场总线。
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典型的FCS组成结构
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三、现场总线设备
环保和制造业等。 • 7、HART (Highway Addressable Remote
Transducer) • 可寻址远程传感器高速通道开放协议 • 特点：在 模拟信号传输线上实现数字通信
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1.1.4 现场总线控制系统FCS
• 一、FCS的组成 • 组成特点： • 采用智能现场设备，能够把原先DCS系统中处
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2、测量系统
• 多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更 多功能
• 3、设备管理系统
• 提供自身及过程的诊断、管理、设备运行状态和厂家 提供的设备制造等信息
• 4、计算机服务模式
• 客户－服务器模式
• 5、数据库
• 有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序
• 6、网络系统的硬件与软件
• 硬件含：系统管理主机、服务器、网关、协议转换器、 计算机及底层智能仪表
块动态安装和删除的能力 • 4、接口设备 • 执行现场设备之间的接口功能 • 5、显示设备
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现场总线设备管理 • 现场总线设备管理的3个因素： • 1、包含智能多参数变送器和具有预维护、诊
• 软件含：网络操作软件、服务器操作软件、应用软件
数据库、通信协议、网络管理协议等
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二、FCS的体系结构 • 1、现场总线与局域网连接，实现了新的
结构体系，具有： • 决策自上而下，对下层充分授权，下层
有灵活性，主动决策 • 各部门间有相容性、相互支持的群体目
标，可考虑不同部门间有交叉的功能性 组织 • 各层间相互通信联系
楼宇、铁路交通 • 3、LonWorks总线 • 应用领域：楼宇 • 4、CAN总线 • 应用领域：汽车、机器人、液压系统等
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几种有影响的现场总线
• 5、WorldFIP总线 • 应用领域：过程自动化、制造业自动化、电力、
楼宇等 • 6、P-NET 总线 • 应用领域：石化、能源、交通、轻工、建筑、
间实现双向串行多点数字通信的系统。 • 特点： • 1、传统测量仪器仪表微机化，具有数字
计算、通信能力 • 2、可用双绞线作为总线，连接现场仪器
仪表成网络系统；
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特点： • 3、执行公开、规范的通信协议 • 4、现场仪表、控制设备与远程监控计算
机之间，实现数据传输、信息交换，形 成各种适应实际需要的自动控制系统
或生产设备，用于过 程自动化和制造自动 化的现场设备或现场 仪表互联的现场通信 网络。 • 2、现场设备互联
• 现场设备指变送器、执行 器、服务器、网桥和辅助 设备及监控设备
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• 3、互操作性 • 不同厂家的现场设备的交
互操作与互换，实现即接 即用，用户能自由集成 FCS • 4、分散功能块 • FCS废弃DCS的输入/输出 单元和控制站，把DCS控 制站的功能块分散地分配 给现场仪表，构成虚拟控 制站，统一组态，对所需 控制系统实现彻底的分散 控制。
• 现场总线设备的类型可以是现场总线基金会制 定的几种类型中的பைடு நூலகம்意一种，每种类型的物理 设备都具有通信能力。 • 5种设备类型：
• 1、临时设备 • 工作在现场总线网络上，用于对网络组态和排
除设备故障 • 2、静态块现场设备 • 是一种包含功能块应用进程的现场设备，所有
的功能块在静态下被确定
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• 5种设备类型： • 3、动态块现场设备 • 有静态块现场设备同样的特性，但具有对功能
于控制室的控制模块和I/O模块置于现场设备， 直接在现场完成 • 应用现场设备的通信能力，现场的测量变送仪 表与执行机构直接传送信号 • 实现了彻底的分散控制
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组成：
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FCS组成 • 数字信号代替模拟信号，1对N通信，通
信电缆又对设备提供电源，现场设备以 外不再需要A/D-D/A转换部件。 • FCS由控制系统软件、测量系统、网络 系统和管理系统组成
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• 现场总线控制系统的其它特点： • 1、全数字化通信 • 2、1对N结构 • 3、可靠性高 • 4、可控状态 • 5、互换性 • 6、互操作性 • 7、综合功能 • 8、分散控制 • 9、统一组态 • 10、开发式系统
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1.1.2 现场总线的体系结构
• 1、现场通信网络 • 一直延伸到生产现场
• 现场总线是连接工业过程现场仪表 和控制系统之间的全数字化、双向和多 站点的串行通信网络，从各类变送器、 传感器、人－机接口装置中获取信息， 通过控制器向执行器传送信息，构成现 场总线系统FCS (Fieldbus Control System)
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1.1.1 什么是现场总线
• 定义： • 应用在生产现场，在计算机控制设备之
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• 5、通信线供电（如：I2C总线） • 6、开放式互联网络 • 既可以与同层网络互联，又可与不同层网络互
联。统一组态，使不同厂家网络及设备融为一 体，构成统一的FCS。
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1.1.3 几种有影响的现场总线
• 1、基金会现场总线（Foundation Fieldbus,ff) • 应用领域以过程自动化为主 • 2、Profibus 总线 • 应用领域：制造业自动化、过程自动化、电力、