第六章现场总线控制系统

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浅谈现场总线控制系统

浅谈现场总线控制系统现场总线控制系统，是一种广泛应用于各种自动控制系统中的控制技术。

它以现场总线作为通信介质，实现了各种传感器、执行器和控制器之间的相互通信和协调，从而实现了自动化控制系统的高效运行。

现场总线控制系统已经成为工业控制领域中一种重要的控制技术，被广泛应用于工业生产、能源管理、楼宇自动化等领域。

本文将从现场总线控制系统的基本原理、特点和应用领域等方面进行浅谈。

一、现场总线控制系统的基本原理现场总线控制系统是一种基于数字通信技术的控制技术，它以现场总线作为通信介质，将各种传感器、执行器和控制器连接在一起，通过总线通信来实现各种设备之间的数据交换和控制指令传输。

现场总线控制系统主要包括以下几个组成部分：1. 传感器和执行器：传感器用于采集各种环境参数和工艺数据，执行器用于控制各种执行元件的运行状态。

传感器和执行器是现场总线控制系统的“眼睛”和“手”，通过它们可以实现对系统各种状态的监测和控制。

2. 控制器：控制器是现场总线控制系统的核心部件，它通过采集传感器的数据和执行器的状态信息，实现对系统的自动控制。

控制器通常包括微处理器、控制算法和通信接口等部分，用于实现对系统的实时监测和控制。

通过以上部件的相互配合和协调运作，现场总线控制系统可以实现对各种设备的实时监测和控制，从而实现了自动化控制系统的高效运行。

现场总线控制系统具有以下几个显著的特点：1. 技术先进：现场总线控制系统采用了数字通信技术和计算机控制技术，具有高速传输、高精度控制和高可靠性的特点，能够满足各种复杂控制系统的需求。

2. 灵活性强：现场总线控制系统采用了分布式控制架构，能够实现多个设备之间的并行通信和协调运行，具有较强的通用性和灵活性。

3. 维护方便：现场总线控制系统的各个部件之间通过总线连接，维护和检修方便快捷，能够大大降低系统的维护成本。

4. 数据丰富：现场总线控制系统能够实现对各种传感器和执行器的数据采集和控制，能够提供丰富的数据支持，为系统的监测和控制提供了有力的支持。

浅谈现场总线控制系统

浅谈现场总线控制系统现场总线控制系统是一种基于现场总线技术的控制系统，它可以实现现场设备和控制系统之间的数据交互和控制功能。

本文将对现场总线控制系统进行浅谈。

现场总线控制系统是由现场设备、总线网络、控制器和人机界面组成的。

现场设备包括各种传感器、执行器、开关等可以监测和控制现场的设备。

总线网络是连接各个现场设备和控制器之间的传输介质，可以传输数据和供电。

控制器是对现场设备进行控制的核心部分，它接收各个传感器的数据，并根据预定的逻辑进行控制操作。

人机界面则是与系统进行交互的部分，可以显示现场信息并接收用户的指令。

现场总线控制系统的优点之一是简化了系统的布线。

传统的控制系统中，每个设备都需要与控制器进行一对一的连接，需要大量的信号线。

而在现场总线控制系统中，所有的现场设备都通过总线网络连接到控制器，极大地减少了布线工作量。

总线网络还可以提供供电功能，不需要为每个设备单独提供电源。

现场总线控制系统还具有高可靠性和扩展性。

由于现场设备和控制器之间的连接是通过总线网络进行的，故障率较低。

总线网络可以支持多设备的接入，方便了系统的扩展和升级。

而传统的控制系统需要进行繁琐的系统改造才能满足新的需求。

现场总线控制系统还具有实时性好、易于监控、维护方便等优点。

总线网络可以提供实时的数据传输和控制指令，使得控制系统响应速度更快。

人机界面可以实时显示现场设备的工作状态，方便用户进行监控和控制。

总线网络还可以实现对系统的集中管理和维护，减少了故障排查和维修的时间和成本。

现场总线控制系统也存在一些问题。

总线网络需要有较高的带宽和可靠的通信性能，以支持大量的数据传输和设备接入。

由于总线网络上的设备较多，可能会产生较大的通信冲突，需要采取措施来解决。

由于总线网络对接的设备较多，系统的复杂性也增加了，需要有专业的人员进行维护。

现场总线控制系统是一种高效、可靠的控制系统，可以实现对现场设备的监测和控制。

虽然存在一些问题，但通过合理的设计和运维，现场总线控制系统可以发挥其优势，提高生产效率和系统可靠性。

《现场总线控制系统》课件

智能建筑环境监控系统
总结词
智能建筑环境监控系统是利用现场总线技术实现对建筑内部环境参数的实时监测和控制的系统，以提高建筑能源利用效率和居住舒适度。
VS
详细描述
在智能建筑环境监控系统中，现场总线技术被用于连接各类传感器和执行器，实现环境参数的实时监测和控制。通过现场总线控制系统，可以实现对建筑内的温度、湿度、光照、空气质量等参数的自动调节，提高居住舒适度和建筑能源利用效率。
系统安全与隐私保护问题
总结词
随着现场总线控制系统的广泛应用，系统的安全和隐私保护问题将越来越重要。
详细描述
现场总线控制系统涉及到大量的工业数据和敏感信息，因此系统的安全性和隐私保护能力至关重要。未来需要加强系统的安全防护，采用更加先进的数据加密、身份验证等技
术，确保系统的安全稳定运行。
标准化与互操作性问题
THANKS
02
现场总线控制系统的组成
现场总线设备
传感器和执行器
用于采集和执行控制动作，是系统的基本单元。
网关和路由器
用于连接不同总线类型，实现数据转换和路由。
控制系统
基于现场总线技术的控制系统，如PLC、DCS等。
通信协议
协议标准
如PROFIBUS、Modbus等，定义了通信规则、数据格式和传输方式。
06
现场总线控制系统的未来发
展与挑战
新技术与新标准的出现
总结词
随着科技的不断进步，现场总线控制系统将迎来更多新的技术和标准。
详细描述
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，现场总线控制系统将与这些技术深度融合，形成更加智能、高效的控制系统。同时，新的标准也将不断涌现，为系统的发展提供更加规范和完善的指导。

第6章现场总线控制系统

Type5 FF HES (H2)
其它
HART适用于过程自动化领域的过渡性产品 LonWorks广泛应用于楼宇自动化、能源计量管理、交通运输等行业
CAN广泛应用于离散控制领域，如汽车内部测量与执行部件间的数据通信
7. 几个重要问题的分析
7.1 FCS与DCS的比较
FCS是在DCS的基础上发展起来的，FCS顺应了自动控制系统的发展潮流，这已是业内人士和学术界的基本共识。 FCS在开放性、控制分散等诸多方面都优于传统DCS，代表着自动控制系统的发展方向与潮流。 DCS则代表传统与成熟，DCS以其成熟的发展、完备的功能及广泛的应用而占居着一个尚不可完全替代的地位。 ① 技术原因影响FCS发展、制约FCS应用的原因主要有3方面：
H2（HSE）
PLC等其它控制站
网桥
H1低速现场总线
Type1 FCS结构示意图
FF是Type1的一个子集。
主要应用于啤酒、食品、农业和饲养业等 Type4 P－Net Type6 SwiftNet Type2 ControlNet Type3 ProfiBus Type7 WorldFIP Type8 InterBus Type1 IEC总线(H1)
2.现场总线的发展
（4）现场总线控制系统（FCS）正是顺应了上述的用户要求，采用了现场总线这一开放的、可互连的网络技术将现场的各种控制器和仪表设备相互连接，把控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。因此，FCS 系统实质上是一种开放的、可以互连的、低成本的、彻底分散的分布式控制系统。 1984年，美国仪表协会（ISA）下属的标准与实施工作组中的 ISA/SP50开始制定现场总线标准；1985年，国际电工委员会IEC决定由Proway Working Group负责现场总线体系结构与标准的研究制定工作；1986年，德国开始制定过程现场总线（Process Fieldbus）标准，简称为PROFIBUS，由此拉开了现场总线标准制定及其产品开发的序幕。与此同时，其他一些组织或机构（如WorldFip等）也开始从事现场总线标准的制定和研究。

CAN-bus现场总线基础教程【第6章】CAN总线应用层协议(CANopen)-CANopen主站设备及其应用(23)

文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.第6章 CAN 总线应用层协议——CANopen1.1 CANopen 主站设备及其应用由于可靠性、实时性、低成本、抗干扰性、兼容能力等多个方面的优势，CAN-bus 与其高层协议CANopen 已成为了车辆数据通信系统的事实标准，并普遍应用于所有的可移动设施，例如船舶舰艇、客车火车、升降电梯、重载车辆、工程机械、运动系统、分布式控制网络等。

几乎所有的通用 I/O 模块、驱动器、智能传感器、PLC 、MMI 设备的生产厂商都提供有支持CAN-bus 与CANopen 标准的产品。

只要符合 CANopen 协议标准及其设备协议子集标准的系统，就可以在功能和接口上保证各厂商设备的互用性和可交换性。

1.1.1 CANopen 网络特点作为标准化应用，CANopen 建立在设备对象描述的基础上，设备对象描述规定了基本的通信机制及相关参数。

CANopen 可通过总线对设备进行在线配置，与生产厂商无关联，支持网络设备的即插即用("Plug and Play")。

CANopen 支持2类基本数据传输机制：PDO 实现高实时性的过程数据交换，SDO 实现低实时性的对象字典条目的访问。

SDO 也用于传输配置参数，或长数据域的传输。

CANopen 既规定了各种设备之间的通信标准，也定义了与其他通信网络的互连规范。

1.1.2 CANopen 网络中的设备分类在说明CANopen 网络设备分类之前，我们有必要先了解其网络通信模型。

CAN-bus 支持 “生产者－消费者”通信模型，支持一个生产者和一个或多个消费者之间的通信关系。

生产者提供服务，消费者接收则可以（消费）或忽略服务。

需要注意，CANopen 标准作为CAN-bus 的应用层协议之一，除了支持上述服务类型外，还支持“客户端－服务器”通信模型。

现场总线控制系统的概念(FCS)概要

一、现场总线控制系统的概念（FCS）现场总线控制是工业设备自动化控制的一种计算机局域网络。

它是依靠具有检测、控制、通信能力的微处理芯片，数字化仪表（设备）在现场实现彻底分散控制，并以这些现场分散的测量，控制设备单个点作为网络节点，将这些点以总线形式连接起来，形成一个现场总线控制系统。

它是属于最底层的网络系统，是网络集成式全分布控制系统，它将原来集散型的DCS系统现场控制机的功能，全部分散在各个网络节点处。

为此，可以将原来封闭、专用的系统变成开放、标准的系统。

使得不同制造商的产品可以互连，是DCS系统的更新换代，大大简化系统结构，降低成本，更好满足了实事性要求，提高了系统运行的可靠性。

不同通信协议的现场总线控制系统一般通过工业PC机内总线插槽的PC接口板与现场总线网段连接。

图中所示为具有PC1接口卡的现场总线系统，每个接口板可带4条总线网段，为了系统可靠安全，冗余设置了两台相同的PC机。

图中PLC为用于联锁系统开关量控制的程序控制器。

二、现场总线控制系统的组成现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成，而通信部分的硬、软件是它最有特色的部分。

1、现场总线控制系统：它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。

首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。

通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。

在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。

优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。

2、现场总线的测量系统：其特点为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，由于采用数字信号，具有高分辨率，准确性高、抗干扰、抗畸变能力强，同时还具有仪表设备的状态信息，可以对处理过程进行调整。

3、设备管理系统：可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。

现场总线控制系统

现场总线控制系统综述前言：现场总线技术产生于80 年代初期, 由于它适应了工业控制系统向分散化、网络化和智能化的发展方向, 所以一经产生便成为全球工业自动化技术的热点, 被称为是21 世纪数字过程控制仪表新语言的代表, 受到全世界的普遍关注。

它的出现同时导致了新一代控制系统即现场总线控制系统(FCS) 的诞生。

现场总线控制系统将操作站、现场智能仪表以及其它信息资源作为工厂网络中的节点, 非控制信息(管理信息) 大大增加, 从而从过程控制走向了过程管理, 提高了生产效率和产品质量。

因此现场总线控制系统必将成为21 世纪自动化控制系统的主流。

过程控制技术的发展历史：当过程控制技术由分立设备向共享设备发展、自动化技术由模拟仪表向智能仪表发展、计算机网络技术向现场延伸时, 过程控制技术(从控制手段来分) 同时经历了5 个发展阶段, 即人工控制阶段; 模拟仪表控制系统阶段(50 年代开始) ; 计算机集中监督控制系统阶段(60 年代开始) ; 分散控制系统(DCS) 阶段(70 年代开始) ; 现场总线控制系统(FCS) 阶段(90 年代开始)。

(1) 第一代过程控制体系为基地式气动控制仪表系统, 开始于50 多年以前。

传输信号为5～30 p si 的气动信号。

由于它以压缩空气作为动力,简单的就地操作模式, 所以主要用于实现大型阀门的开启和关闭控制。

这时控制理论初步形成, 还(2) 第二代过程控制体系为电动单元组合式模拟仪表控制系统, 它是基于0～ 10mA 或4～ 20mA 的电流模拟信号, 这是一个明显的进步。

这种控制系统在以后的25 年内牢牢地统治了整个自动控制领域。

(3) 第三代过程控制体系即集中式数字控制系统, 它被称为是自动控制领域的一次革命。

70年代开始的数字计算机应用, 产生了巨大的技术优势, 人们在测量、模拟和逻辑控制领域中率先使用, 促进了第三代过程控制系统(CCS, Compu terCon t ro l System ) 的产生。

现场总线控制系统的概念(FCS)概要

一、现场总线控制系统的概念（FCS）现场总线控制是工业设备自动化控制的一种计算机局域网络。

它是属于最底层的网络系统，是网络集成式全分布控制系统，它将原来集散型的DCS系统现场控制机的功能，全部分散在各个网络节点处。

为此，可以将原来封闭、专用的系统变成开放、标准的系统。

使得不同制造商的产品可以互连，是DCS系统的更新换代，大大简化系统结构，降低成本，更好满足了实事性要求，提高了系统运行的可靠性。

不同通信协议的现场总线控制系统一般通过工业PC机内总线插槽的PC接口板与现场总线网段连接。

图中所示为具有PC1接口卡的现场总线系统，每个接口板可带4条总线网段，为了系统可靠安全，冗余设置了两台相同的PC机。

图中PLC为用于联锁系统开关量控制的程序控制器。

二、现场总线控制系统的组成现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成，而通信部分的硬、软件是它最有特色的部分。

1、现场总线控制系统：它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。

首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。

通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。

在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。

优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。

3、设备管理系统：可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。

现场总线控制系统

DCS 液位集散控制系统摘要集散控制系统（Distributed control system ）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS 系统。

该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。

DCS 系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。

关键字：集散控制系统；微处理器；最优化控制经验总结：本次试验是一个极具实践意义的试验，让我们可以脱离课本直接感受到控制现场通过对DSC系统的组态，让我对DCS系统有了更加深入和直观的了解明确了DCS 系统的分层结构的实践意义，了解了组态的一般流程和浙大中控组态软件的基本的使用方法，虽然控制系统本身并不是复杂的系统，但是对我们理解知识却起到了很大的帮助。

实验中的过程既是熟悉的过程，实验中遇到的问题，大多是因为对系统组态的思路不够明确，在组态完成并下载执行后，操作界面各个参数对系统的影响，需要深入理解，才能很好的设置参数，使系统达到预想的结果。

虽然实验过程中有些参数由于设备和其他原因效果不佳，但也基本体会到了工程师，操作员的工作。

分散控制系统（Distributed Control System）以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。

名称：DCS，全称：DistributedControlSystem，定义：DCS是分散控制系统（DistributedControlSystem）的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。

它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

现场总线控制系统(FCS)

现场总线控制系统（FCS）随着复杂过程工业的不断发展，工业过程控制对大量现场信号的采集、传递和数据转换以及对精度、可靠性、管控一体化都提出了更新、更高的要求。

现有的DCS已不能满足这些要求；况且现有的DCS具有诸如控制不能彻底分散、故障相对集中、系统不彻底开放、成本较高等缺点。

于是通过数字通信技术、传感器技术和微处理器技术的融合，把传统的数字信号和模拟信号的混合系统变成全数字信号系统，从而产生了新一代的控制系统FCS。

1、智能传感器和现场总线是组成FCS的两个重要部分FCS用现场总线在控制现场建立一条高可靠性的数据通信线路，实现各智能传感器之间及智能传感器与主控机之间的数据通信，把单个分散的智能传感器变成网络节点。

智能传感器中的数据处理有助于减轻主控站的工作负担，使大量信息处理就地化，减少了现场仪表与主控站之间的信息往返，降低了对网络数据通信容量的要求。

经过智能传感器预处理的数据通过现场总线汇集到主机上，进行更高级的处理(主要是系统组态、优化、管理、诊断、容错等)，使系统由面到点，再由点到面，对被控对象进行分析判断，提高了系统的可靠性和容偌能力。

这样FCS把各个智能传感器连接成了可以互相沟通信息，共同完成控制任务的网络系统与控制系统，能更好地体现DCS中的'信息集中，控制分散'的功能，提高了信号传输的准确性、实时性和快速性。

以现场总线技术为基础，以微处理器为核心，以数字化通信为传输方式的现场总线智能传感器与一般智能传感器相比，需有以下功能：共用一条总线传递信息，具有多种计算、数据处理及控制功能，从而减少主机的负担。

取代4-20mA模拟信号传输，实现传输信号的数字化，增强信号的抗干扰能力。

采用统一的网络化协议，成为FCS的节点，实现传感器与执行器之间信息交换。

系统可对之进行校验、组态、测试，从而改善系统的可靠性。

接口标准化，具有'即插即用'特性。

现场总线智能传感器是未来工业过程控制系统的主流仪表，它与现场总线组成FCS的两个重要部分，将对传统的控制系统结构和方法带来革命性的变化。

现场总线控制系统

3.现场总线的本质含义
（1）现场通信网络
将过去点到点的模拟量的传输或开关量信号的单向并行传输变为多点一线的双向串行数字式传输。
（2）现场设备互连
现场设备是指位于现场的传感器、变送器和执行器
等。这些现场设备可以通过现场总线在现场实现互连，相互交换信息。而在DCS控制系统中，这些设备是无法直接交换信息的。
全数字化信号传输全分散式的控制结构现场总线仪表的互操作性
5.现场总线的分类
低速：FF-H1、HART、ASI 中速：Profibus、FMS/DP、LON、CAN 高速：FF-HSE、EPA
现场总线的中继器和终端器
T——终端器：防止信号失真及终端产生反射波
T T
S
S
M
R
R——中继器：用于扩展现场总线段
每台现场总线数字仪表都是一台微处理器，既有CPU、内存和通信等数字信号处理，还有非电量的检测、变换和放大等模拟信号的处理。
现场总线数字仪表安装在现场，而且工作环境十分恶劣，常处于易燃易爆的场合，所以必须提供总线供电的本质安全，这就要求集成电路的体积小、功能全、可靠性高和耗电少。现场总线仪表分布于生产现场，网络节点具有互换性和互操作性，这就要求采用先进的网络技术和分布式数据库技术。
过程控制站 PLC or PC 数字信号数据采集设备 (A/D) 数据输出设备 (D/A) 工程师/操作员站
模拟信号
压力表
DCS模型中，现场设备之间一般是不能直接通信的，控制（软件）模块在过程控制站中。现场传感器将信号传入过程控制站，过程控制站根据预先编制好的控制程序计算输出，再发送到执行器，从而实现控制。
3.现场总线的概念

现场总线控制系统

1、特点 2、标准：节点可达110个，传输距离总长不超过40m时，最大通信速度为1Mbit/s;传输距离总长不超过10Km时，最大通信速度为 5Kbit/s。最大距离为10Km。传输介质可采用单线制、双线制、同轴电缆、双绞线、光纤。 3.应用场合
1、结构
CNC PC/VME HOST
Prifibus_FMS
VME/PC PLC DCS
Prifibus_DP
DP/PA 耦合器阀门 I/O 现场设备
Prifibus_PA
现场设备
变送器
Profibus—PA应用于过程自动化，和Profibus— DP比较，可实现本质安全以便用于恶劣的工作环境。对于Profibus—FMS而言，数据传输流程为：现场设备↔虚拟现场设备（VFD） ↔变量表（对象字典OD）↔Profibus—FMS
本课介绍现场总线控制系统的概念、几种典型的现场总线
DCS特点：现场仪表和控制站之间采用点对点连接，完成数据（Байду номын сангаас量信号、控制量）的传输；控制策略的完成集中在几个或控制站中。现场变送器一般传送的信号为模拟信号。执行器接收模拟信号。目前4~20mA为标准信号。目前同样有智能仪表,为什么还用模拟信号？缺点：由于采用点对点接线，信号线过多。如何减少信号线和信号电缆？
思路：现场仪表采用具有独立通信能力的智能仪表。如以太网一样，将这些智能设备连接在总线上。由于这种总线是用在现场，故称作现场总线。现场总线定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
现场总线特点：现场通信网络：现场形成了数字、双向传输网络实现了现场设备互联：通过现场通信网络完成现场设备之间的互联互操作性：现场设备采用独立的第三方的通信协议，系统各设备之间的设备可实现互操作分散功能块：现场总线控制系统将基本的控制功能分散在现场设备中。如：变送器具有PID功能块、执行器具有PID控制功能和输出补偿。现场总线供电：可通过现场总线对现场仪表供电开放式互联网络：现场通信网络采用开放式的网络协议，因而现场设备可接入不同厂家的设备

浅谈现场总线控制系统

浅谈现场总线控制系统随着科技的不断发展，现场总线控制系统在工业自动化中扮演着越来越重要的角色。

现场总线控制系统是指一种基于数字通信技术的控制系统，它通过在工业现场设备之间建立通信网络，实现数据的传输和控制指令的下发，从而实现对生产过程的监控和控制。

本文将从现场总线控制系统的基本原理、应用场景以及发展趋势等方面进行较为详细的介绍。

现场总线控制系统的基本原理现场总线控制系统的核心是现场总线，在现场总线控制系统中，各种工控设备如传感器、执行器、控制器等通过现场总线相互连接，形成一个统一的数据通信网络。

通过这个网络，工业自动化系统可以实现对各种设备的数据采集、信息传输和控制指令的下发。

1. 数据采集：现场总线控制系统可以通过各种传感器对现场设备的参数进行实时采集，比如温度、压力、流量等数据。

2. 数据传输：采集到的数据通过现场总线进行传输，可以实现远程监控和实时数据的传输。

3. 控制指令下发：控制器可以通过现场总线向执行器下发控制指令，实现对设备的控制。

现场总线控制系统在工业自动化中有着广泛的应用，下面我们来看一下它的主要应用场景：1. 工厂自动化：工厂中有大量的生产设备，通过现场总线控制系统可以实现这些设备之间的数据通信和控制指令的下发，提高生产效率和灵活性。

2. 过程控制：在化工、制药等行业，生产过程中的各种参数需要实时监控和调节，现场总线控制系统可以很好地满足这种需求。

3. 智能建筑：现场总线控制系统可以用于智能建筑中的空调、照明、安防等设备的智能控制，提高能源利用效率和舒适度。

4. 车辆控制：在交通运输领域，现场总线控制系统可以用于车辆的自动控制和智能交通系统。

以上只是现场总线控制系统的一些应用场景，随着技术的发展和行业的需求，它的应用领域还在不断扩展和深化。

随着工业自动化的普及和技术的不断进步，现场总线控制系统也在不断发展和完善，主要体现在以下几个方面：1. 通信技术的进步：随着通信技术的发展，现场总线控制系统的通信速度、稳定性、抗干扰能力等都得到了很大提升，可以更好地满足工业生产的需求。

现场总线控制系统

现场总线技术与现场总线控制系统现场总线，是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置与控制室内的自动控制装置之间的开放式、数字化、串行和多点通信的数据总线。

作为连接生产现场的仪表、控制器等自动化装置的通信网络，现场总线是20世纪90年代国际上兴起的新一代全分布式控制系统的核心技术。

它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。

采用现场总线技术可以促进现场仪表智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合现代工业控制系统领域的技术发展趋势。

以现场总线为基础的全数字控制系统将现有的模拟信号电缆用高容量的现场总线网络代替，从而大大减轻现场信号电缆连接的费用和工作量，提高信号的传输效率。

实际上现场总线控制系统就是以现场总线技术为核心，以基于现场总线的智能I/O或智能传感器、智能仪表为控制主体、以计算机为监控指挥中心的系统编程、组态、维护、监控等功能为一体的工作平台。

现场总线的基础——智能现场装置现场装置包括多类工业产品，它们是流量、压力、温度、振动、转速等或其他各种过程量的转换器或变送器以及各类传感器。

数值通信是一种有力的工具，一个相互可操作的现场总线产生一种巨大的推动力量，加速了现场装置与控制室仪表的变革，现场装置智能化的趋势越来越明显。

同时我们也看到，正是由于现场装置智能化的进展与完善，它已成为现场总线控制系统有力的硬件支撑，是现场总线控制系统的基础。

多功能智能化现场装置中，信号检测系统是一项重要组成部分。

其目的就是从生产现场获取有用信息并将其转化为电信号，并经信号调理电路进行数字化处理等输出。

一个广义的检测系统一般由激励装置、测试装置、数据处理与记录装置所组成（如图1）。

图1 检测系统原理图（1）激励信号激励信号由激励装置产生，采用激励装置是为了使被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在联系充分显示出来，以便于有效的测量。

当测试工作所希望获取的信息并没有直接载于可检测的信号中时，就需要激励被测对象，使其既能表示相关信息又便于检测。

《现场总线控制系统》课件

结论
1 现场总线控制系统是未来工业化发展的趋势，具有广阔的应用前景。 2 它在工业控制、农业自动化和环境监测等领域发挥着重要作用。
特点
现场总线控制系统具有实时性好、稳定性高、故障诊断方便等特点，可实现高效的工业控制。
应用领域
现场总线控制系统广泛应用于工业控制、农业自动化和环境监测等领域，推动着工业化的发展。
现场总线控制系统的体系结构
总线结构
现场总线控制系统通过总线结构将控制器和仪器设备连接在一起，实现数据交互和控制指令下达。
数据传输
2
集仪器设备的数据，包括温度、压力等。
采集到的数据通过总线结构传输到控
制器，确保数据的实时性和准确性。
3
控制指令下达
控制器根据采集到的数据进行逻辑判
断，并下达相应的控制指令，控制仪
故障处理
4
器设备的运行。
现场总线控制系统能够及时诊断和处理发生的故障，确保系统稳定运行。
现场总线控制系统的优势和不足
现场总线控制系统在未来的发展
1 无线化
2 分布式控制
随着无线通信技术的发展，现场总线控制系统将向无线化方向发展，提高灵活性和可扩展性。
分布式控制是现场总线控制系统未来的趋势，将更多的控制功能分散到仪器设备中。
3 大数据分析
现场总线控制系统将借助大数据技术，对大量的数据进行分析和处理，提供更智能化的控制策略。
《现场总线控制系统》 PPT课件
现场总线控制系统是未来工业化发展的趋势，它是一种用于自动化控制和数据传输的先进技术。本课件将介绍现场总线控制系统的定义、特点、应用领域以及其优势和不足。
什么是现场总线控制系统？
定义

现场总线控制系统

FF总线
ห้องสมุดไป่ตู้
FF总线
基金会现场总线
按照基金会总线组织的定义，FF总线是一种全数字、串行、双向传输的通信系统，是一种能连接现场各种现场仪表的信号传输系统，其最根本的特点是专门针对工业过程自动化而开发的，在满足要求苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等方面都有完善的措施。为此，有人称FF总线为专门为过程控制设计的现场总线。
现场总线控制系统
分布控制系统(DCS)的更新换代产品
目录
01 系统定义
03 国际标准化
02 技术特征 04 FF总线
基本信息
现场总线控制系统（Fieldbus Control System,FCS）是分布控制系统(DCS)的更新换代产品，并且已经成为工业生产过程自动化领域中一个新的热点。现场总线技术是20世纪90年代兴起的一种先进的工业控制技术，它将现今络通信与管理的观念引入工业控制领域。从本质上说，它是一种数字通信协议，是连按智能现场设备和自动化系统的数字式、全分散、双向传输、多分支结构的通信络。它是控制技术、仪表工业技术和计算机络技术三者的结合，具有现场通信络、现场设备互连、互操作性、分散的功能块、通信线供电和开放式互连络等技术特点。这些特点不仅保证了它完全可以适应工业界对数字通信和自动控制的需求，而且使它与Internet互连构成不同层次的复杂络成为可能，代表了今后工业控制体系结构发展的一种方向。
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随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，这种开放型的工厂底层控制络构造了新一代的络集成式全分布计算机控制系统，即现场总线控制系统(简称FCS)。FCS作为新一代控制系统，采用了基于开放式、标准化的通信技术，突破了DCS采用专用通信络的局限；同时还进一步变革了 DCS中“集散”系统结构，形成了全分布式系统架构，把控制功能彻底下放到现场。

DeviceNet现场总线

信之前必须事先建立连接以提供通信路径,这种连接是逻
辑上的关系,在物理上并不实际存在.
❖
在DeviceNet中,每个连接由11位的连接标识符<CID,
Connection ID>来标识,该11位的连接标识符包括媒体访
问控制标志符<MAC ID>、报文标识符<Message ID>和
CAN标识符区
10 9
❖
DeviceNet介质访问单元包括收发器、连接器、误接线保护电
路、调压器和可选的光隔离器.
DeviceNet节点
p / CAN
光电隔离器(可选)
调压
收发器
MWP
连接器
屏蔽
信号线
电源线
6.3.3 物理层信号
❖
DeviceNet的物理层信号规范完全相同.CAN规范定义了两种
互补的逻辑电平：显性<Dominant>和隐性<Recessive>,且同
❖
物理信号及MAC使用CAN；
基于连接概念的协议,要与设备交
换信息须先与它连接；
典型的请求/响应方式,适用于两个
设备间多用途的点对点报文传递；
I/O数据的高效传输；
为长度大于8字节的报文提供分段
❖
❖
❖
❖
DeviceNet的主要技术特点
网络大小
最多64个节点，每个节点可支持无限多的I/O
网络长度
端—端网络距离随网络传输速度而变化
帧；
DeviceNet使用标准数据帧而不使用远程帧,出
错帧和超载帧由CAN控制芯片控制,
DeviceNet规范中捕捉定义.
由于采用生产者/消费者通信模式, DeviceNet总

第六章 PROFIBUS现场总线资料

• 主站---决定总线的数据通信，当主站得到总线控制权(令牌)时，没有外界请求也可以主动发送信息。主站从PROFIBUS协议讲也称之为主动站。
• 从站---为外围设备，典型的从站包括：输入输出装置、阀门、驱动器和测量发送器。它们没有总线控制权，仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息。从站也称为被动站。由于从站只需总线协议的一小部分，所以实施起来特别经济。
课堂练习：
PROFIBUS的协议结构是如何设计的？ PROFIBUS的通信协议类型有哪些？ PROFIBUS-DP中的数据是如何传输的？已知二进制序列11010011，试画出A线B线
的NRZ编码传输时的波形。画出总线终端电路。
6.3.2 现场总线数据链路层 P307
根据OSI参考模型，数据链路层规定总线存取控制、数据安全性以及传输协议和报文的处理。
PROFIBUS-PA是为过程自动化工程中的高速、可靠的通信要求而特别设计的。用PROFIBUS-PA可以把传感器和执行器连接到通常的现场总线（段）上，即使在防爆区域的传感器和执行器也可如此。
6.3 PROFIBUS的通信模型
6.3.1 物理层
1．DP/FMS（RS-485）的物理层 ➢ PROFIBUS的物理层（第1层）实现对称的数据传
（5）其他功能是可选的，如口令保护方法等。（6）网络拓扑是总线形，两端带终端器或不带终端
器。
（7）介质、距离、站点数取决于信号特性，如对屏蔽双绞线，单段长度小于或等于1.2km，
不带中继器，每段32个站点。网络规模：
双绞线，最大长度9.6km；光纤，最大长度90km；最大站数，127个
（8）传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从 9.6kbps到12Mbps不等。

现场总线控制系统

现场总线控制系统现场总线控制系统 (Fieldbus Control System，FCS)。

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，其定义了硬件接口和通信协议的标准，是自动化领域内的局域网。

现场总线不仅是当今4C技术发展的结合点，也是过程控制技术、自动化仪表技术、计算机网络技术发展的交汇点。

现场总线控制系统用新一代的现场总线技术改进、完善或部分代替传统的DCS系统实现智能仪表、现场设备、通信网络和控制系统的集成。

由于现场总线系统采用了总线控制和智能现场设备，可以把DCS系统中位于控制室的输入输出模块、控制模块等转入现场设备，能够不依赖控制室计算机，直接在现场完成控制。

目前控制系统行业主要有五种现场总线技术：基金会现场总线、LonWorks 总线、Profibus现场总线、HART总线和CAN总线。

现场总线系统具有以下特点:(1).系统分散性程度高。

现场总线系统已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构，从根本上改变了现有DCS集中与分散结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了系统的可靠性。

(2).互操作性和互用性。

互操作性是指现场总线系统实现了互连设备间、系统间的信息传送和沟通；互用性是指不同的生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。

(3).现场设备的智能化与功能自治性。

现场总线系统将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，依靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并能随时实时诊断现场设备的运行状态。

(4).统一开放性。

现场总线系统将微机处理器转入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信能力，信号传输精度高，远程传输。

实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。

由于现场总线系统以上特点，特别是系统结构的简化使现场总线系统从设计、安装、调试到正常生产运行及检修维护，都体现出其他控制系统无法比拟的优越性。

第六章现场总线控制系统

浅谈现场总线控制系统

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第6章 现场总线控制系统

CAN-bus现场总线基础教程【第6章】CAN总线应用层协议(CANopen)-CANopen主站设备及其应用(23)

现场总线控制系统的概念(FCS)概要

现场总线控制系统

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