《现场总线技术》PPT幻灯片
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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、
• 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
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、Fra Baidu bibliotek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
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)。
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。
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
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
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
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
• 现场总线设备的类型可以是现场总线基金会制 定的几种类型中的任意一种，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
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
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
• 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、
• 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、
• 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
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、Fra Baidu bibliotek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
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)。
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。
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
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
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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
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
• 现场总线设备的类型可以是现场总线基金会制 定的几种类型中的任意一种，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
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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
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
• 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
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、