智能仪表及现场总线设计平台标书一
第1讲现场总线技术概述
1.3.1 基金会现场总线
前身为以Fisher-Rousemount公司为首,联合 Foxboro、横河、ABB、西门子等公司的ISP协议, 以及以Honeywell为首的P协议,合并后 成立现场总线基金会; 以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层、 数据链路层、应用层,并增加用户层; 分低速H1(31.25Kbps,距离1900m)和高速 H2(1Mbps,750m和2.5Mbps,500m)两种通信速率; 介质支持双绞线、光缆和无线发射,传输信号采用 曼彻斯特编码
现场总线有两种编码方式:Manchester和NRZ, 前者同步性好,但频带利用率低,后者刚好相反。 前者采用基带传输,后者采用频带传输。传输介 质主要有:有线电缆、光纤和无线介质。
10
现场总线概述
1.1.8 现场总线网络的实现 数据链路层
分为两个子层:介质访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC)。 MAC对传输介质传送的信号进行发送和接收控制;LLC对数据链进 行控制,保证数据传送到指定的设备上。现场总线上的设备可以是 主站,也可以是从站。 MAC层的三种协议:集中式轮询协议、令牌总线协议和总线仲裁协 议。
介质、拓扑结构、节点数等
网络性能
传输速率、时间同步准确度、访问控制方式等
测控系统应用考虑 市场及其他因素
21
现场总线概述
1.3 现场总线简介 1.3.1 基金会现场总线(FF) 1.3.2 PROFIBUS 1.3.3 LonWorks 1.3.4 CAN
1.3.5 HART
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现场总线概述
FCS: 一对多:一对传输线接多台仪表,双向传输多个信号
DCS: 一对一:一对传输线接一台仪表,单向传输一个信号
现场总线测量仪表概述
带H1接口卡的控制系统 的操作台
在区段的两端,各有一个终端器/实现终端的阻抗匹配以防止信号的反射
专用的现场接线盒及端子 快速接插件等
供电电源 9~32 V
Terminator
Terminator
各种FF仪表
本地操作接口 例如3420
FF/MODBUS
电源调理模块1 将该区段与供电电源及其它 区段隔离开!一般供电能力为
区段电源接入
每个仪表回路均有短路指示及隔离, 当短路发生时,不会影响其它回路.
区段电源接入
一个组合式接线端子块
终端器
仪表接入
一种FF标准化规格的DIN导轨回路端子组件
一种420MA/24V FF区段双电源组件
一种FF区段终端器
现场调试工具-----375手操器的接入
FF器件为无极 性供电!
可以对HART和FF兼容
布线长度的考虑
T1 - TRUNK Sx - SPUR
T1 +S1 +S2 + …. Sn<1900 m
该长度为使用A型FF电缆的情况,其它型号应另行考虑
S4 S5
Tree (Chicken Foot)
S6 S3
Power
干线(T1)
S2
Supply
Junction Box S1 (with Terminator)
此时,支路Sn的长度为: 120 m 带一个器件 80 m 带两个器件 60 m带三个器件 30 m带四个器件
区段的仪表数量
限制因素:
– 信号带宽 - approx. 50 messages/sec – 电源功率
• 一般区域:受限于电源调理器(350MA)的功率 • 本安区域- 安全栅的功率为 600 mW (其可以负载 1 – 6个器件) • 例如:对3051FF,工作电压:9-32V;满负荷电流:17.5MA.
智能化设计标的招标文件(3篇)
第1篇一、招标公告根据我国有关法律法规和招标投标政策,经批准,现将智能化设计标的招标项目予以公告。
本次招标旨在通过公开、公平、公正的方式,选择具有专业能力和良好信誉的供应商,为招标方提供优质的智能化设计服务。
现将有关事项公告如下:一、项目名称:智能化设计标二、项目编号:_______三、项目概况:1. 项目背景:随着我国经济社会的快速发展,智能化技术日益普及,为提高我国企业竞争力,满足市场需求,特开展本次智能化设计项目。
2. 项目目标:通过智能化设计,提高企业生产效率,降低成本,提升产品品质,增强市场竞争力。
3. 项目内容:包括但不限于以下方面:(1)智能化生产线设计;(2)智能化物流系统设计;(3)智能化仓储系统设计;(4)智能化办公系统设计;(5)智能化能源管理系统设计;(6)智能化安全监控系统设计。
四、招标范围:1. 招标方负责智能化设计项目的整体策划、方案设计、设备选型、系统集成、现场施工、调试及验收等工作。
2. 招标方需具备以下资质:(1)具备国家认可的智能化设计、施工、调试等相关资质;(2)具备丰富的行业经验,具备类似项目成功案例;(3)具备良好的企业信誉和口碑。
五、投标要求:1. 投标人须具备独立法人资格,注册资金不低于1000万元人民币。
2. 投标人须具备良好的企业信誉和口碑,无不良记录。
3. 投标人须具备以下专业资质:(1)智能化设计资质;(2)智能化施工资质;(3)系统集成资质。
4. 投标人须具备以下业绩:(1)具备至少3个类似项目成功案例;(2)具备丰富的行业经验。
六、投标文件要求:1. 投标文件须包括以下内容:(1)投标函;(2)法定代表人身份证明或授权委托书;(3)企业法人营业执照副本;(4)资质证书;(5)业绩证明材料;(6)类似项目成功案例;(7)设计团队介绍;(8)项目实施方案;(9)服务承诺;(10)报价文件。
2. 投标文件须密封,并在封口处加盖公章。
七、投标截止时间及地点:1. 投标截止时间:____年____月____日____时____分。
第1章现场总线概述
1、1现场总线简介 、 现场总线简介
• 什么是现场总线 现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表, 现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表, 使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力, 使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力,采用可进 行简单连接的双绞线等作为总线, 行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连 接成的网络系统,并按公开、规范的通信协议, 接成的网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现 场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监 控计算机之间,实现数据传输与信息交换, 控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应 实际需要的自动控制系统。简而言之, 实际需要的自动控制系统。简而言之,它把单个分散的测 量控制设备变成网络节点,以现场总线为纽带, 量控制设备变成网络节点,以现场总线为纽带,把它们连 接成可以相互沟通信息、 接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与 控制系统。 控制系统。
1,2 现场总线的发展背景与趋势 ,
• 2 、智能仪表为现场总线的出现奠定了基础 • 3、现场总线将朝着开放系统、统一标准的方向发展 、现场总线将朝着开放系统、 不同厂商所提供的设备之间的通信标准不统一, 不同厂商所提供的设备之间的通信标准不统一,束缚了 工厂底层网络的发展。 工厂底层网络的发展。从用户到设备制造商都强烈要求形成 统一的标准,组成开放互连网络。 统一的标准,组成开放互连网络。开放意味着对同一标准的 共同遵从, 共同遵从,来自不同厂商而遵从相同标准的设备可互连为一 致通信系统。从这个意义上说, 致通信系统。从这个意义上说,现场总线就是工厂自动化领 域的开放互连系统。 域的开放互连系统。开发这项技术首先必须制定相应的统一 标准。各大公司均已清醒地认识到, 标准。各大公司均已清醒地认识到,现场总线应该有一个统 一的国际标准。 一的国际标准。由于行业与地域发展历史等在今后一段时期 会出现几种现场总线标准共存、 内,会出现几种现场总线标准共存、同一生产现场有几种异 构网络互连通讯的局面。发展共同遵从的统一的标准规范, 构网络互连通讯的局面。发展共同遵从的统一的标准规范, 真正形成开放互连系统,是大势所趋。 真正形成开放互连系统,是大势所趋。
现场总线实验1
实验一 EIP基本模块的认识及使用一、实验简介该实验是后面实验的基础,进行实验前,需要对系统进行配置,本实验则是学习如何配置系统参数。
二、实验目的1.了解EIP教学实验平台的硬件及软件环境。
2.认识节点模块。
3.学习系统和设备间的通讯参数配置方法。
三、实验器材EIP实验箱、网络通讯双绞线电缆、PC机等。
四、实验内容及步骤1.熟悉EIP实验箱试验箱面板见下页。
元件名称1.AI1电位器:10KΩ,连接 LonPoint AI-10 模拟输入 AI1 端口,通过在电位器上增加 DC 5V 电源的方式,使 AI1 的量程为0-5V。
2.AI2 LED:显示 AI2 的电压值,量程为 0-5V。
3.AI2 拨动开关:经由拨动开关拨向左边时,连接了外部设备,测量温湿度传感器(0-100度对应0-1VDC),当拨动开关被拨向到右边的时候,连接 AO2 仿真电路,测量 0-0.3V,数值在 AI2的 LED 上被显示。
4.保留未用。
5.AI2 端子:连接外部温湿度传感器。
6.AO2 控制仿真电路:LonPoint AI-10 AI2 输入端可由拨动开关进行选择。
拨动开关拨向左边时,连接外接外部温湿度传感器,当拨动开关被拨向到右边的时候,连接 AO2 仿真电路,测量值 0-0.3V,在 LED 上被显示。
这是一个电阻-电容器(RC)模拟电路,在这电路中一个2200μF电容和一个150Ω电阻的并联。
AO2 输出 0-2mA 的电流,经过RC电路后变为0-10V的电压(因AI1 电位器输入电压为 0-5V,经过 PID 调节后,AI2 只显示到 5V ),输入到 AI2 中。
7.AO1 (LED):LonPoint AO-10 的 AO1 输出是 0-10VDC,连接到一个 LED 数字电压表。
默认 AO1是绑定到AO2上,为了区分两个LED数值,默认在AO-10节点中,AO1的输出值为0-10V。
8.AO2 端口:AO2端口输出0-2mA的电流,做为RC电路的控制量CV.9.AC 220V 电源插座:插座内带开关,连接到AC220V电源。
智能仪表设计
内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目:带有实时曲线的温湿度监测系统学生姓名:xx学号:xx专业:测控技术与仪器班级:xx指导教师:xx由于生产及生活的需要,经常需要对环境中的温湿度进行监测及显示。
液晶是现代电子产品中使用越来越多的一种显示器件,液晶不但用来显示各种文字,还可以动态的显示各种图案及画面。
本设计是一个基于单片机STC89C52的温湿度检测及显示装置。
该装置由温湿度检测模块、液晶显示模块、键盘输入模块及声光报警模块四部分组成,本设计检测模块采用技术成熟的DHT11作为测量温湿度的传感器;控制系统芯片采用功能强大、价位低廉的AT89C52单片机;显示系统采用大屏幕的QC12864B液晶显示屏。
整个电路采用模块化设计,由主程序、DHT11温湿度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。
DHT11温湿度传感器数字信号经单片机综合分析处理,实现温湿度显示以及曲线绘图各种功能。
由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽,具有较高的可靠性、安全性及实用性。
关键字:温湿度;STC89C51单片机;12864;DHT11第一章绪论1.1 研究背景随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体。
越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块,液晶显示模块提供了丰富灵活的显示内容 ,更符合人性化的特点。
智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便 ,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。
可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例。
目前已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。
1.2 液晶概述某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态,这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。
这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。
液晶分为热致液晶和溶致液晶。
前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。
仪控系统设计招标书(3篇)
第1篇一、项目背景随着我国经济的快速发展,工业自动化程度不断提高,仪控系统在工业生产中发挥着越来越重要的作用。
为了提高生产效率、降低生产成本、确保生产安全,我公司决定对现有仪控系统进行升级改造。
为确保项目顺利进行,现面向社会公开招标,欢迎有实力、有信誉的投标人参与投标。
二、项目名称XX公司仪控系统升级改造项目三、项目概况1. 项目地点:XX公司厂区2. 项目规模:本项目涉及XX个生产车间,共计XX套仪控系统3. 项目内容:对现有仪控系统进行升级改造,包括但不限于:(1)硬件设备更新:更换老旧的传感器、执行器、控制器等硬件设备,提高系统稳定性和可靠性;(2)软件系统升级:优化现有软件系统,提高系统运行效率,降低故障率;(3)系统集成:将各个仪控系统进行整合,实现数据共享、远程监控等功能;(4)安全保障:加强系统安全防护,防止恶意攻击和数据泄露。
四、招标要求1. 投标人须具备以下条件:(1)具有独立法人资格,持有有效的营业执照;(2)具备相关仪控系统设计、施工、维护经验,具有同类项目成功案例;(3)具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度;(4)具备相应的技术力量和设备能力,能够满足项目需求。
2. 投标文件须包括以下内容:(1)投标函;(2)法定代表人身份证明或授权委托书;(3)企业法人营业执照副本;(4)相关资质证书、荣誉证书;(5)同类项目成功案例及业绩证明;(6)仪控系统设计、施工、维护方案;(7)项目报价及付款方式;(8)其他相关材料。
五、招标文件获取1. 招标文件获取时间:即日起至2022年X月X日止2. 招标文件获取方式:有意向的投标人可登录XX公司官方网站下载招标文件,或到XX公司办公室购买。
六、投标文件递交1. 投标文件递交截止时间:2022年X月X日17:00时2. 投标文件递交地点:XX公司办公室3. 投标文件递交方式:投标人须按照招标文件要求,将投标文件密封后递交至指定地点。
七、开标时间及地点1. 开标时间:2022年X月X日9:00时2. 开标地点:XX公司会议室八、评标办法1. 采用综合评分法进行评标,评标委员会根据投标文件内容、技术方案、报价等因素进行综合评分;2. 评标委员会对投标文件进行审查,确认投标文件符合招标文件要求后,对投标文件进行评分;3. 评标委员会根据评分结果,确定中标候选人。
现场总线技术新
FCS废弃了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, 从而构成现场控制站。
整理课件
• 例如:流量变送器不仅具有流量信号变换、补 偿和累加输入模块,而且有PID控制和运算功 能块。调节阀的基本功能是信号驱动和执行, 还内含输出特性补偿模块,也可以有PID控制 和运算模块,甚至有阀门特性自检验和自诊断 功能。由于功能块分散在多台现场仪表中,并 可统一组态,供用户灵活选用各种功能块,构 成所需的控制系统,实现彻底的分散控制。
整理课件
• (5)通信线供电
通信线供电方式允许现场仪表直接从通信 线上获取能量,对于要求本征安全的低功耗 现场仪表,可采用这种供电方式。 • (6)开放式互连网络
既可与同层网络互连,也可与不同层网络 互连,还可以实现网络数据库的共享。不同 制造商的网络实现互连,用户通过网络对现 场设备和功能块统一组态,把不同厂商的网 络及设备融为一体,构成统一的FCS。
现场总线技术及应用
整理课件
内容提要
• 5.1 概述 • 5.2 现场总线的网络协议模式与标准 • 5.3 典型的现场总线 • 5.4 基于现场总线的智能传感变送器 • 5.5 现场总线的应用
整理课件
5.1概述
• 现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据 总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、 控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及 这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传 递问题,所以现场总线既是通信网络,又是自控 网络
• 现场总线的实质
◆ 现场总线的定义
★ ISA SP50(美国仪表协会标准)中对现场总线的定义 — 现场总线是一种串行的数字数据通信链路,它沟
通了过程控制领域的基本控制设备(即场地级设备)之间 以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设备(即车间 级设备)之间的联系 ★ 国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义
现场总线技术
通过CAN总线连接的设备可以是限位开关、 光电传感器、管道阀门、电机启动器、 过程传感器、变频器、导示板、 PLC 和 PCI工作站等。
2、CAN总线数据链路控制特点
CAN Bus 数 据 链 路 层 协 议 采 用 平 等 式 (Peer to Peer)通信方式,即使主机出现 故障 , 系统其余部分仍可运行 ( 当然性能 受一定影响)。 当一个站点状态改变时,它可广播发送信 息到所有站点。
例如,一种具体的实现是信号使用差分电 压传输,两条信号线被称为“CAN-H”和 “CAN-L”。静态时均是2.5V左右,此时状 态表示为逻辑“1”,代表“隐性”。 CAN-H比CAN-L高,表示逻辑“0”,代表 “显性”。此时电压值通常为
CAN-H=3.5V CAN-L=1.5V
CAN 总线的通信距离与波持率有关 , 最大 通信距离可达1Okm,最大通信波持率可达 lMbps。 一个由 CAN 总线构成的单一网络中 , 理论 上可以挂接无数个节点,实际应用中节点 数目受网络硬件的电气特性所限制
CAN能够使用多种物理介质,例如双绞线、同轴 电缆和光纤等。最常用的是双绞线。 CAN 总线可以具有两种互补的逻辑值之一 , 即 “显性(Dominant)”或“隐性(Recessive)”。
显性位和隐性位同时传输时 , 总线的结果值为 显性。例如 , 在执行总线的 " 线与 " 时 , 逻辑 0 代 表"显性"等级,逻辑1代表"隐性"等级。可以根 据不同的物理实现来规定这些逻辑电平的物理 状态。
2、互操作性和互换性
现场总线是将自动化最底层的现场控制器和现 场智能仪表设备互连的实时控制通信网络 , 强 调遵循公开统一的技术标准 , 采用开放式互连 结构,因而,有条件实现设备的互操作性和互换 性。
一种总线供电的现场总线智能仪表设计方案
1 通讯网络设计
通讯网络可以设计成多点网络。参照 R弘 5 8 总线及 HAR 协议的现场总线的设计思想,网络 T 一般由主设备和 从设备组成, 系统的 供电可以由 主 设备提供, 也可以设计单独的供电单元。通讯拓扑 结构如图1所示。
】主 设备 1 1 电 丽
由于在仪表中,电源和通讯部分要占 相当的比 重, 设计者往往需要在可靠性和成本之间做出选
中图分类号: U674. 38 文献标识码: C 文章编号: 1的1 一 8328 (2( 7 ) 51 一 ] X 叨74 一 03
Abs r c : I lhis pa伴 , desi邵鱿 tat n r a heme f r a 汪 t e f e d bus illlelli罗 instr ment o b s p w supply r o e l ing h i l t n u f u o er 卜 M 7512B i put f 邝 rd, y SM s O r a which is simila to HART f eld bus phy币l b d击 a d f l f distr bu d control r i ca e 吧n i o r i t e 盯e m, ug it包 a 。l er size and sma e da a t s而ssion capacit . Compa d wt t comu ica i n netst o h t h in ma l r t r n a y e r i h h e n to wo 衍 l y us d in our count叮 which is c m即 d 初 Bus RS 85, e d si,sho s t e ad a a罗 of longdisk r de e , o e s lh 4 h t e w h vn t s
第19课 现场总线技术基础 (1)
9
什么是现场总线
将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点, 连接成能相互沟通信息,共同完成测控任务的网络
10
现场总线是通信网络
• 位于生产控制现场和网络结构的底层
• 现场总线是低带宽的控制网络 • 它与上层的Internet、企业内部网Intranet相连 • 构成企业综合自动化的通信网络平台
CAN的位仲裁技术
报文标识 符
站1报文 01111110000
丢掉
站2报文
01001100000
01001100000
01001100000
跟踪
站3报文
010011100001
010011100001
丢掉
平板车
平板车
转向角度传 感器 悬挂角度传 感器 行走手柄/ 开关 压力传感器 方向盘 油门N(Controller Area Network)即控制器局域网,可以 归属于工业现场总线的范畴,是目前国际上应用最广泛的 开放式现场总线之一。
• 与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的 可靠性、实时性和灵活性,它在汽车领域上的应用最为广 泛,世界上一些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、 BMW(宝马)、volkswagen (大众)等都采用了CAN总线来实 现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。
• 网络上节点严重错误时,具有自动关闭总线的功能
• 用数据块编码方式代替传统的站地址编码方式
• 不支持本质安全、总线供电
35
CAN总线的同步设计
•
硬同步
– 硬同步只在总线空闲时通过一个下降沿(帧起始 )来完成,此时不管有没有相位误差,所有节点 的位时间重新开始。强迫引起硬同步的跳变沿位 于重新开始的位时间的同步段之内。
智能仪表的CAN接口设计
1 前 言
在计算机数据传输领域内,长期 以来使用 R 一 S 22 3 通信标准 , 尽管被广泛的使用 , 但却是一种低数
据速 率 和点 对点 的数 据传 输标 准 , 能 力 支持 更 高 无 层次 的计算 机 之 间 的功能 操作 。 同时 , 复杂 或 大 在 规模 应 用 中 ( 工 业现 场 控制 或 生产 自动 化领 域 ) 如 , 需要 使 用 大 量 的传 感 器 、 执行 器 和控 制器 等 。 们 它 通 常分 布 在非 常 广 的 范 围 内 。所 以 . 最底 层 的确 在 需 要一 种 造价 低 廉 而 又 能 适 应 工 业 现 场 环 境 的通
W ANG e — u W nha
( eat etfMahnr,i nn Me hnc n l t n r es nl ehooia C l g D n og1 80 ,hn) D p r n m o c ie La ig ca ia dE cr i Po si a Tc nl c l ol e,ad n 1 0 2C i y o e oc f o g e a
的键 盘和 显示 屏 。 可用 对话 方 式选 择 测量功 能 , 置 设 参 数 。 当然 . 过 总线 中的工 业计 算 机 也 可 获得 测 通
过 程工 业 、 械工 业 、 织 机 械 、 用 机 械 、 器人 、 机 纺 农 机
数控机床 、 医疗器械 、 传感器及智能仪表等领域发
展。
智 能仪表 是 自动化 学科 的重 要组 成部 分 。随着 科 学 技 术 的迅 速 发 展 , 其 是微 电 子 、 算 机 和 通 尤 计
Ab ta t No h r r r h n tn kn so il b stesa d r mo gal h id ilb si sr c: w t eeae moeta e id fF ed u , tn ad a n l t ekn sF ed u s h dfee c , e c a t o a g . C i rn e a h h si wn rn e s AN F ed u srg d d a mp ra to eb c u eo sh g il b si e a e sai otn n e a s fi ih r t c p bl yhg r dbly a d ma yp riua ein , a o d po p csta h tesT eh r- a a it,ih ce ii t n n at lrd sg s th sg o rs e t h n t eo r .h ad i i c i h wae d sg d sf r lc iga o AN ors o dn nefc n te i tl g n n tu n r e i a ot e bo k da r m fC n n wa c re p n ig i tra e i nel e tis me t h i r r ie . a egv d Ke r s C ; itl g n n t me t C y wo d :S M nel e tis u n; AN; d sg i r ei n
现场总线及现场总线智能仪表的发展
现场总线及现场总线智能仪表的发展现场总线及现场总线智能仪表的发展【摘要】现场总线技术及现场总线智能仪表是计算机技术、控制技术及通讯技术发展的必然结果。
现场总线仪表近年来发展极为迅速, 已成为自动化仪表发展的方向, 应用前景是十分广阔的,现场总线控制系统(FCS)是分散型控制系统(DCS)的继承完善和进一步发展,终将取代分散控制系统(DCS)。
现场总线智能仪表,含各种变送器执行器调节阀调节器等,都附有微处理器,都是全数字化标准化智能型的。
【关键词】现场总线智能仪表发展中图分类号:G623.58 文献标识码:A 文章编号:现场总线是生产现场的测量控制设备与控制室内的自控装置之间的串行、多点、全数字的通信总线,也被称为控制领域的计算机局域网。
这里所说的测量控制设备包括: 过程变量( 流量、温度、压力、物位等) 的转换器或变送器、积算装置、指示器、控制阀、On- Off 开关、电子驱动马达( 包括机械手的步进电机等) 以及安装在现场的简单PLC 和调节器等。
目前, 国际电工委员会( IEC) 已经推出了由8 个部分组成的现场总线标准IEC61158。
这虽然不是一个统一的标准, 但对其未来工业自动化领域网络技术的发展和产品的更新换代, 将产生意义深远的影响。
智能现场总线仪表简称现场仪表, 是指由微处理器控制的、符合现场总线标准的仪表。
鉴于目前多个标准共存, 且一台仪表难以作到兼容多种总线规范, 现场仪表只能有选择的针对某种总线标准进行设计。
一、现场总线特点及其发展现场总线是一种双向串行数字化传输的通讯总线, 是国际上80年代末兴起的新技术, 进入90年代走向实用化。
它的出现使仪器仪表实现智能化、串行数字化传输, 改变了传统现场仪表装置与主控系统点对点的联系方式, 大量节省了现场布线缆;同时由于现场仪表装置的智能化, 把部分主控系统的功能直接下放到现场仪表和装置中, 强化了现场控制功能, 使控制更直接、可靠, 且大大减化了主控系统的结构, 节省了工程设计及施工费用。
现场总线技术基础典型现场总线及其应用
太航科技
二、现场总线标准现状
1. IEC 61158国际标准 8种 2. 以太网技术对IEC 61158标准的扩充 12种 3. 特殊行业的现场总线国际标准 4种
三、现场总线在我国的应用概况
现场总线应用近年来有长足、全方位发展。 但开发技术还相对不足。 现场总线技术的开发、应用过程中,有效做法有如下几点: 1.选择在国际上影响较大、有市场应用前景的总线作为我国现场总 线开发的技术标准。 2.标准的文本可借鉴欧洲现场总线标准的文本构成方式,各个总线 标准分开,便于使用。 3.尽快建立总线应用技术支持服务机构。
二、现场总线协议模型
全新的IEC 61158现场总线协议模型,省去了OSI模型中间的3~6层,增加了 面向用户的第八层用户层。现场总线结构模型统一为四层,即:物理层、数据 链路层、应用层和用户层。
用户层 应用层 表示层 7 6 5 4 3 2 数据链路层 2 应用层 (3-6)层 不用 8 7
OSI与现场 总线结构 模型比较
用户层用户层88应用层应用层77应用层应用层表示层表示层663366层不用不用会话层会话层55传输层传输层44网络层网络层33数据链路层数据链路层22数据链路层数据链路层22物理层物理层11物理层物理层11osiosi协议协议模型模型现场总线协现场总线协议模型议模型osi与现场总线结构模型比较太航科技taihangcom三现场总线仪表三现场总线仪表智能仪表在通信上配置相应的总线标准接口前提下为了在智能仪表在通信上配置相应的总线标准接口前提下为了在fcsfcs系统集成中灵活配置还必须符合下列要求
太航科技
多功能智能化现场仪表开发的一些常用功能:
1.通信功能:支持一种或多种通信模式或总线协议 。 2.多变量监测:支持多个物理量的监测功能,一个变送器可以同时测量 温度、压力与流量等参数 。 3.复合控制功能:可以完成诸如信号线性化、工程单位转换、阀门特性 补偿、流量补偿、过程装置监视与诊断以及PID控制等多个功能 。 国内某款智能型电容式压力变送器:
智能传感器现场总线与FCS1
智能传感器现场总线与FCS1一、引言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。
二、智能传感器的性能特点一般的传感器只能作为敏感元件,须配上变换仪表来检测物理量、化学量等的变化。
随着微电子技术的发展,出现了智能仪表。
智能仪表采用超大规模集成电路,利用嵌入软件协调内部操作,在完成输入信号的非线性补偿、零点错误、温度补偿、故障诊断等基础上,还可完成对工业过程的控制,使控制系统的功能进一步分散。
智能传感器集成了传感器、智能仪表全部功能及部分控制功能,具有很高的线性度和低的温度漂移,降低了系统的复杂性、简化了系统结构。
特点如下:1、一定程度的人工智能是硬件与软件的结合体,可实现学习功能,更能体现仪表在控制系统中的作用。
可以根据不同的测量要求,选择合适的方案,并能对信息进行综合处理,对系统状态进行预测。
2、多敏感功能将原来分散的、各自独立的单敏传感器集成为具有多敏感功能的传感器,能同时测量多种物理量和化学量,全面反映被测量的综合信息。
3、精度高、测量范围宽随时检测出被测量的变化对检测元件特性的影响,并完成各种运算,其输出信号更为精确,同时其量程比可达100:1,最高达400:1,可用一个智能传感器应付很宽的测量范围,特别适用于要求量程比大的控制场合。
4、通信功能可采用标准化总线接口,进行信息交换,这是智能传感器的关键标志之一。
(科教编辑发布)智能传感器的出现将复杂信号由集中型处理变成分散型处理,即可以保证数据处理的质量,提高抗干扰性能。
同时又降低系统的成本。
它使传感器由单一功能、单一检测向多功能和多变量检测发展,使传感器由被动进行信号转换向主动控制和主动进行信息处理方向发展,并使传感器由孤立的元件向系统化、网络化发展。
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。
现场总线控制系统设计
现场总线控制系统设计摘要:根据笔者开发项目现场总线系统的设计和试运经验,全面介绍了现场总线系统的设计原则和方法。
同时也介绍了与现场总线控制系统有关的术语和概念。
设计原则主要涉及系统的开放性、有效性、安全性、有效性与安全性平衡以及经济适用性等原则;设计方法包含了设计周期的两个部分———概念设计和详细设计。
详细设计主要涉及网络设计、设备选型、系统组态及文档创建等。
为同类系统的设计提供了可以借鉴的原则和方法。
关键词:现场总线控制系统;有效性;安全性;设计过程引言根据IEC61158标准定义:现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
具有全数字化、全分布、双向传输、自诊断、低成本、开放性、互操作性、智能化等特点,在石油、石化等领域获得了成功的应用。
目前现场总线标准尚未统一,市场上主流产品有40种之多。
现场总线控制系统的工程设计是根据生产工艺特点从市场上选择一种符合生产要求的现场总线产品并根据设计原则构建现场总线控制系统。
笔者根据多年多套现场总线控制系统的设计、安装和试运经验,以苏丹穆格来得油田开发项目所使用的基金会现场总线系统为例,介绍现场总线控制系统的设计原则和设计方法,为现场总线控制系统的设计提供可以借鉴的经验。
1现场总线控制系统设计原则1.1有效性原则有效性是回路正常运行时间占总时间的百分比,其目的是尽量减少生产过程的损失。
获得高有效性的工程实现方法有分散、诊断和冗余。
分散包括网络分散、结构分散、设备物理位置分散、控制回路分散和有限停车等。
冗余要求控制器冗余、链路设备冗余、I/O卡件冗余、通信模件冗余、连接介质冗余、变送器冗余和电源冗余等。
除此之外,还有冗余分离、备份主设备等辅助备份技术。
系统诊断是指设计中对现场总线设备丰富的状态字节和判断能力的利用,从而迅速确定过程问题、故障设备;减少平均修复时间、系统错误停车;实现备份设备间的正确切换等。
远程智能I/O及现场总线设计方案
中图 分 类 号 :T 2 3 P 7 文 献标 识 码 :A
0 引 言
处理 后 的数据 ,再通 过适 配器 和 网络总线 传送 给 现场 控制 前端 机 ,由控制 前端 机按 预定 方式 , 向现场设 备
随 着现代工 业 的发 展 , 散控 制系 统 ( C ) 集 D S 因为
功 能分 散 、管 理集 中、结 构分层 ,在 工业 自动控 制领
讯 系 统 ,具 有 以下 几个 特点 :① 开放性 :现场 总线 系 统 采用 公 开化 的通 讯协议 ,遵 守 同一通 讯标 准 的不 同 厂商 的设备 之 间可 以互 联及信 息 交换 ; 互操 作性 : ② 不
同厂 商 的控 制 设备 可互 相通讯 、统一 组态 ,实 现统一
图 1 远 程 智 能 I O 结 构 图 /
・1 7・ 0
制站 功能分 散到现 场 ,靠现 场 总线设 备实 现 自动 控 制
3 远程 智能 Io 的 性能特 点 /
的基 本功能 ;⑥对 环境 的适 应性 高 。 现场 总线包 括 3部分 :一 是现 场智 能仪表 ,主要 指智 能变换 器 ; 是总 线通 讯部分 ; 二 三是 计算机 接 口。
适 配 器是 实现 工业 控制计 算 机与 网络交 换信 息 的 接 口 ,用来 完 成 网络 的统一 协调 管理 ,并实 现与 主控 系统 的信息 交换 。
现场总线第1讲FieldbusControlSystemFCS
1.现场总线概述
现场总线(Fieldbus)的概念: 是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、
双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智 能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间 的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系 统之间的信息传递问题 。 主要用于:
制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化 系统中。
※50年代之前的气动仪表控制系统称作第一代 ※单元组合仪表为基础的常规仪表控制系统称为第二代 ※集中型计算机控制系统称为第三代 ※第四代控制系统是指70年代中期以后发展起来的DCS
作为新一代控制系统: 一 方 面:FCS突破了DCS采用专用通信网络的局限,采用了基于开
放式、标准化的通信技术,克服了封闭系统所造成的缺陷; 另一方面:FCS进一步变革了DCS中“集散”系统结构,形成了全分
H1
H1 H1
H2 现场总线
现 场 设 备 124
H1 现场总线 网桥
32 现场设备 H1 现场总线
32 现场设备
FCS控制层原 理图
FieldBus) 1
现场总线的概述( 例如,智能化变送器除了具有 常规意义上的信号测量和变送
功能以外,往往它还具有自诊
a.包含CPU 传统控制bc系..具能统有直很接强数的字功通能信现场仪表
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。 它的关键标志是能支持 双向、多节点、总线式的全数字通讯。
网
包括IPC、PLC以及各种智能化的现场控制设备
络 节
基于统一、规范的通信协议
点
通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享
网 络
位于
生产控制 网络结构
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一、项目概况1、项目名称:智能仪表及现场总线设计平台设备招标2、招标单位:大连海事大学规划与资产管理处商务联系人:衣纯婷传真:技术联系人:赵永生地址:辽宁省大连市甘井子区凌海路1号邮编:1160263、项目技术要求:详见需求清单4、招标时间安排发标时间:2009年3月18日发标地点:大连海事大学规划与资产管理处(综合楼620室)投标日:2009年4月6日(上午11点前)二、投标须知1、投标费用:投标方应承担编制投标文件、考察现场与递交投标文件的一切费用。
不管投标结果如何,招标单位概不负责此项费用。
2、投标文件包括投标资格证明文件、技术说明书及报价书。
投标单位必须详列设备的规格、型号、厂家及报价。
3、招标单位对未中标方不做任何解释。
4、本招标文件未尽事宜按有关规定执行。
5、合格投标方范围:须为设备生产商或指定代理商,具有设计、安装、调试及维护的能力,具有独立法人资格和相关资质,在法律上和财务方面独立,并具有相应的技术、设备、经济能力和良好的社会信誉。
6、投标文件中应包括投标资格证明文件:营业执照、代理证书、投标方简历和概况、以往业绩、已经做过及正在进行的同类工程资料等。
7、投标时需提供代理资格或授权书的复印件。
8、能够提供商业货物销售发票或增值税普通发票9、付款方式:设备安装调试完毕,验收合格后付款。
10、中标单位需在中标后30日内签定合同。
否则视为放弃。
投标文件的编写与递交1、投标文件由投标书格式、技术说明书、报价、投标资格证明文件组成。
投标方保证所提供的全部资料的真实性,否则,投标可能被拒绝。
2、投标方应将投标文件密封,按规定的投标日期及地点送至招标单位,招标单位拒绝投标截止日期后收到的投标文件。
投标方签发正本1份;副本4份。
3、投标截止日期后不得修改投标文件。
4、与技术要求有偏离的设备,请填写技术规范偏离表,否则,视为无偏离。
三、开标评标1、招标单位届时将组成评标委员会。
2、评标委员会将根据技术说明书、供货期、报价、公司资信及售后服务质量进行综合评价。
3、评标期间,招标单位有权要求投标方答疑。
五.其它要求1.供方必须满足需方提出的技术要求。
2.供方向需方提供所有主机配套和前期选购标样及国内选购配套随设备一同交付。
3.其它未尽事宜双方协商解决。
智能仪表及现场总线设计平台技术要求一、总体要求1.基本功能本实验平台是为满足智能仪表、现场总线、检测技术、可编程控制器、测控网络等课程设计的实验平台,要求提供以单片机和PLC为基础,具有采用单片机和PLC进行智能仪表和测控系统以及测控通讯网络实验和设计的基本平台2.可靠性、灵活性强提供实验所需的+24V直流电源,设计时将容易损坏的功能及对学生没有技能要求的线路直接接好,保证设备的可靠性。
设有过压保护电路,当电源电压超过了主机所能承受的范围,即自动报警并切断电源,使主机不会因承受过高的电源电压而导致损坏。
还设有电流型漏电保护器充分保证人身安全。
学生可充分利用面板上的资源进行实验,灵活方便。
3.直观性强面板布局合理、图线清晰分明,板上印有必需的文字说明,学生在没有说明书的情况下也可完成所有的实验。
在保证接线正确、编制程序无误的情况下,只要细心地操作,就能形象、直观地显示程序执行的过程和结果,从而检验编程的正确性。
二、系统要求:1.单片机实验系统1)丰富的接口电路,这些接口电路涵盖了MCU的各个应用领域,并能够提供用户领先的应用和设计的方法。
单片机主要接口电路有:单脉冲发生电路(复位电路),扬声器驱动电路,查询式键盘,4×4阵列式键盘,静态显示(串行)电路,动态显示(扫描)电路、 EEPROM接口电路、静态SRAM、8 255接口电路、8155接口电路、AD/DA转换电路、单片机最小应用系统、16位逻辑电平显示电路、十字路口交通灯/ 汽车信号转弯灯/舞台灯控制电路、直流电机驱动调速电路(实物)、步进电机驱动电路(实物)、IC卡及接口电路、实时时钟/日历控制电路、语音芯片控制电路、温度传感器与温度控制电路、函数信号发生器、数字频率计、16×16双色点阵、128×64带字库液晶屏、USB通信接口电路、通信接口电路、以太网通信接口电路。
(2).CPU芯片引脚引出,可以任意的连接自己的实际应用系统。
(3).学习单片机在汇编语言调试环境下进行在线仿真编译实验。
(4).提供各种接口电路的应用范例和测试程序以及详细的应用说明,帮助能用户快速的学习这些应用方法实验系统(1)提供实验所需的+24V直流电源,将容易损坏的功能及对学生没有技能要求的线路直接接好,保证设备的可靠性。
设有电流型漏电保护器充分保证人身安全。
(2)西门子7-200型可编程控制器和通信模块,配套通信编程电缆。
(3)采用MCGS工控组态软件,所有实验都已编辑出形象直观、动感强、教学效果好的组态棒图,进行实验动态跟踪教学。
(4)P LC主机工控网络实验教学该实验装置具有RS485通信模式:一台电脑(主站)控制16台PLC主机(从站)进行通信(即可进行1:N通信)。
(5)实验室局域网实验教学每套“PLC实验装置”均配上电脑,可构成PLC实验室局域网,进行网络化教学实验。
三、技术性能要求:1.输入电源:单相三线220V±10% 50Hz2.工作环境:温度-10℃~+40℃相对湿度<85%(25℃) 海拔<4000m3.绝缘电阻:大于3MΩ4.装置容量:<四、系统组成及配置要求:实验装置由控制屏、实验桌组成(铁质双层亚光密纹喷塑结构,铝质面板)。
(一)控制屏1.直流稳压电源:+5V(5A)/-5V(1A)/+12V(1A)/-12V(1A)各一组。
2.实验平台:由左右两块实验板组成,左边面板为单片机实验系统,右边面板为PLC实验系统。
(二)实验桌我方已配实验桌,不需要生产厂家。
提供实验桌,生产厂家需负责将实验设备安装在实验室的实验桌上,并完成调试,保证安装牢固耐用,使用安全,外观美观。
(三)其他要求:1)本次投标不接受未定型和未经过实践检验的产品,所投设备必须包含在投标厂家正式公开的产品介绍中。
要求中标厂家中标后一周内提供设备样机,以备查验。
2)投标人必须客观的反映所投产品的真实性,不允许简单的复制招标文件的技术规格中的内容来做投标书的技术内容。
3)要求投标人必须满足本技术要求,投标时必须提供所投设备的图片和产品介绍。
五、PLC可编程控制器实验项目1.可编程控制器的基本指令编程练习、LED数码显示控制、天塔之光模拟控制、步进电机运动控制(实物)、直线运动控制系统(实物)、运料小车控制模拟、十字路口交通灯控制2.四层电梯控制系统的模拟、三相鼠笼式异步电动机点动控制和自锁控制(实物)、三相鼠笼式异步电动机联锁正反转控制(实物)3.三相鼠笼式异步电动机带延时正反转控制(实物)、三相鼠笼式异步电动机星/三角(Y/△)换接起动控制(实物)MCGS组态棒图实验教学4.利用已编辑好的组态棒图,对以上任何实验进行动态跟踪实验教学、针对实验项目的具体要求,学生自行编辑组态棒图,进行教学实验PLC主机网络实验教学5.教师端电脑(主站)跟16台PLC主机(从站)进行直接通信实验(即进行1:N通信)六、单片机部分完成的实验项目(一)软件实验1.存储器块清零、二进制到BCD码转换、二进制到ASCII码转换、程序跳转表、内存块移动、数据排序(二)硬件基础实验1.P1口输入、输出实验、音频控制实验、GPS定位系统、静态串行显示实验、动态扫描显示实验、查询式键盘实验、GSM通信系统、阵列式键盘实验、8255输入、输出实验、超声波倒车雷达、语音遥控小车、LED点阵显示实验2.8155输入、输出实验、点阵型液晶显示实验、计数器实验、音乐播放器、定时器实验、外部中断实验、考勤机、80C51与PC机串行口通信实验、基于CAN总线的汽车车窗控制、交通灯控制系统、ADC0809模数转换实验3.DAC0832数模转换实验、EEPROM外部数据程序存储器实验、网络家电、Flash ROM外部程序存储器实验、SRAM外部数据存储器扩展实验、直流电机控制系统、93C46串行EEPROM数据读写实验、语音识别机器人4.看门狗实验、无线语音传输系统、I2C总线实验、电子时钟实验、数字式多路温度采集系统、电子琴模拟实验、计算器实验、温度传感器温度控制实验、出租车计价、器汽车转弯信号灯模拟实验、十字路口交通灯实验5.舞台灯实验、数字频率计实验、电子称、直流电动机驱动实验、带音效的手机游戏、步进电机驱动实验、语音芯片控制实验、时钟芯片控制实验、IC卡读写实验、USB通信实验、通信实验、以太网通信实验七、设备清单投标书1、项目名称:投标单位:法定代表人:投标日期:地址:电话:营业执照编号:发照日期:2、我方投标总价为:元3、供货期为:4、售后维修承诺5、违约责任6、优惠条件及其他要说明的问题(由投标单位自行填写):法定代表人授权书本授权书声明:注册于的公司(法人代表姓名、职务)代表本公司授权(单位)的(被授权人的姓名、职务)为本公司的合法代理人,就项目的报价、谈判、签约、履约的所有事宜,以本公司名义处理一切与之有关的事务。
本授权书于年月日签字生效,特此声明。
法定代表人签字:代理人(被授权人)签字:被授权人职务:单位名称、电话:地址:报价设备数量、价格表说明:1、项7=项8×项4 报价单位(盖章):2、项6=项7+项9+项10+项11+项123、此表必须逐项详细填写。
全权代表(签字):日期:技术规范偏离表全权代表签字:全权代表签字:。