《现场总线及其应用技术》ppt课件

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《现场总线及其应用技术》课件

《现场总线及其应用技术》课件

2020/4/15
4
要求及考试
上课认真做笔记 认真完成课后作业
平时成绩
30%
实验成绩
60%
平时表现及作业 40%
期末笔试
70%
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5
第一讲 现场总线概述
1.1 现场总线的现状和发展
现场总线 现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室 之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、 互联、多变量、多点、多站的通信网络。
公司)
2020/4/15
28
1.1.5 现场总线的现状
1. 多种总线共存
世界市场对各种现场总线的需求:
过程自动化:15%(FF,PROFIBUS-PA,WorldFIP) 医药领域:18%(FF,PROFIBUS-PA,WorldFIP) 加工制造:15%(PROFIBUS-DP,DeviceNet) 交通运输:15%(PROFIBUS-DP,DeviceNet) 航空,国防:34%(PROFIBUS-FMS,LonWorks,
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22
典型ABB的AC800M系统组成
iFIX
IFix Client 1
IFix Client 2
Gateway 3 NIC
MIS ERP
ห้องสมุดไป่ตู้
IFix Primary Server
ABB AC800M
AC800M
iFix OPC Client ABB OPC Server
AC800M
IFix Secondary Server
应用层
分为两子层:应用服务层(FMS),用于为用户提供服务; 现场总线存取层(FAS),用于实现数据链路的连接。
2020/4/15

现场总线技术及其应用-概述63页PPT

现场总线技术及其应用-概述63页PPT
现场总线技术及其应用-概述
6、法律的基础有两个,而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力,那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序,有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起,可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的,因为好人用不着它们,而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
44、卓越的人一大优点是:在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
Hale Waihona Puke 41、学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间,才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话,只需要教育; 而要挑战别人所说的话,则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔

《现场总线技术概述》课件

《现场总线技术概述》课件

《现场总线技术概述》
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《现场总线技术概述》
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《现场总线技术概述》
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《现场总线技术概述》
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《现场总线技术概述》
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《现场总线技术概述》
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《现场总线技术概述》
《现场总线技术概述》

现场总线技术及其应用 第2版 教学课件 ppt 作者 郭琼 第1章

现场总线技术及其应用 第2版 教学课件 ppt 作者 郭琼 第1章

Page: 28
4.现场总线系统的优点
• 提高了系统的准确性与可靠性 1)现场总线设备的智能化、数字化,与模拟 信号相比,从根本上提高了测量与控制的精确度, 减少了传送误差; 2)系统的结构简化、设备与连线减少,现场 仪表内部功能加强,减少了信号的往返传输,提 高了系统的工作可靠性; 3)设备标准化,功能模块化,使系统具有设 计简单,易于重构等优点。
Date: 2019/1/30
Page: 19
4.现场总线系统的优点
• • • • • 节省硬件数量与投资 节省安装费用 节省维护开销 用户具有高度的系统集成主动权 提高了系统的准确性与可靠性
Date: 2019/1/30
Page: 20
4.现场总线系统的优点
• 节省硬件数量与投资 1)智能现场设备直接执行多参数测量、控制、 报警、累计计算等功能,减少了变送器的数量; 2 )不需要 DCS 系统的信号调理、转换等功能, 节省硬件投资,减少控制室的占地面积。
(2)Profibus:离散工业,机械制造业自动化 (3)WorldFIP:交通行业自动化 (4)LonWorks:楼宇自动化
现场总线技术 --现场总线技术把单个分散的仪表或设 备变成了网络的节点
Date: 2019/1/30
Page: 3
1.现场总线简介
现场总线控制系统FCS
----以现场总线为纽带,连接分散的现场仪表或设备, 使之成为可以相互沟通信息、共同完成自动控制任务的网 络系统与控制系统.
与传统仪表的不同之处 现场总线技术的关键
Date: 2019/1/30 Page: 43
三、现场总线技术的标准化
制定现场总线标准的国际标准化组织: 1)IEC---国际电工委员会

现场总线技术-PPT课件

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。

现场总线技术及其应用专项培训课件演示(84张)

现场总线技术及其应用专项培训课件演示(84张)
– FF基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备和DCS制造厂商,研 究机构和最终用户。现有基金会成员120余家,以及诸多最终用户 组成的顾问委员会。FF的宗旨是促进产生一个单一的国际现场总 线标准。
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FF标准系列
用于低速,过程自动化中现场设备和控制设备之间的联接 的H1(31.25K)
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3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成
系统管理内核
(SMK)
对象 系统管理 字典 信息库
(OD) (SMIB)
设备描述 功
(OD) 能
对象字典
(OD)
块 对 象
系统管 理内核 协议
(SMKP)
现场总线报文规范子(FMS) 现场总线访问子层(FAS)
数据链路层(DLL) 物理层(PHY)
现场总线技术及其应用 第3讲
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第3章 几种流行的现场总线
3.1基金会现场总线 3.2Profibus现场总线 3.3 LonWorks 3.4CAN总线 3.5 小节
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3.1 基金会现场总线
3.1.1基金会现场总线概述 3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成 3.1.3 基金会现场总线网络拓扑 3.1.4 基金会现场总线通信模型 3.1.5 基金会现场总线的功能块 3.1.6 基金会现场总线通信控制器FB3050 3.1.7基金会现场总线的组态 3.1.8一致性与互操作性测试 3.1.9基金会现场总线的应用设计与实例
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系统管理和网络管理
网络管理者与网络管理代理 网络管理负责以下工作:

现场总线技术及其应用PPT.

现场总线技术及其应用PPT.
这方面的知识,冬冬会不会食物中毒?
满足工业现场应用的性能要求。与OSI参考模型 2、中毒还有化学性的食物中毒。如:吃了沾有残留的农药的蔬菜就会引起中毒。
彬彬有礼地介绍
33.根与据客学户生建回立的答互,信列关相出系以应下几层点: 次相比,现场总线标准的物理层、数据
师:这就是要链求同学路们一层日三与餐要定其时定有量。相同的含义。从总线访问子层看,
分层的,但层次之间的调用关系不一定象OSI那样
严格,层次也可简化,以提高协议的工作效率;
既要遵循OSI模型体系结构原则,又要考虑FCS的
特点,满足FCS的特殊要求;在现场总线参数模型
中,既遵循开放系统集成的原则,又充分体现FCS
的特点和特殊要求。
10
1
应用层
2
表达层
3
会话层
4
传输层
5
网络层
6 数据链路层
➢ 70年代末,随着大规模集成电路的出现,微处 理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积 小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系 统,控制效果得到提高,但是尽管如此,还是属 于集中式控制系统。
2
➢ 20世纪80年代初期,计算机和(Direct Digital Control,DDC)技术。随后在计算机网 络技术的带动下,产生了各种以DDC技术为基础的 集散控制系统(Distributed Control System, DCS)。
4
现场总线技术的优点
➢ 现场总线具有的数字化、开放性、分散性、 互操作性和互换性及对现场设备环境的适应 性等特点决定和派生了其一系列优点:
1.节省硬件数量与投资 2.节省安装费用 3.节省维护开销
5
4.系统具有优异的远程监控功能和强大的 (远程)故障诊断功能

《现场总线技术》PPT课件

《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
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• 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
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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
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、
• 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;
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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
现场总线技术
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《现场总线技术及应用》课件7CAN总线

《现场总线技术及应用》课件7CAN总线
② 超载通告:如果接收器内部条件要求延迟下一 个LLC数据帧或LLC远程帧,则通过LLC子层开始 发送超载帧,最多可产生两个超载帧,以延迟 下一个数据帧或远程帧。
③ 恢复管理:发送期间,对于丢失仲裁或被错误 干扰的帧,LLC子层具有自动重发送功能,在发 送成功完成前,帧发送服务不被用户认可。
MAC子层
(7)出错误管理逻辑(EML):按照CAN协议进行 传输层出错界定。
2、SJA1000的寄存器结构及地址分配表
3、SJA1000的工作原理与硬件接口电路
发送缓冲区用于存贮由微处理器至SJA1000的发送报 文,它可分为描述符和数据场,发送缓存器可借助微控 制器写入或读出。描述符为两个字节:包括标识符、远 程发送请求位(RTR)和数据长度码(DLC)。数据场 为8个字节空间,存贮0~8个数据。
⑶接收缓存器0和1(RXB、RXFIFO):均由10个字节组成, 交替存贮由总线接收到的报文,当一个缓存器被分配 给CPU,位流处理器可以对另一个进行写操作。
⑷接收过滤器(ACF): 将接收到的标识符与接收过滤寄 存器中的内容比较,并决定是否接受该条消息。如果 该条消息通过接收测试,则将其存入接收缓冲器。
时钟分频寄存器控制SJA1000向CPU输出CLKOUT频率。
SJA1000由微处理器通过8位地址数据复用总线 和基本读写控制信号进行控制。SJA1000的中断 请求信号INT连至微处理器的外部中断输入端, CAN控制器可通过中断进行数据通信。
在网络通信中所涉及的数据链路层和物理层的操 作由SJA1000芯片自动完成,无需微处理器的干 预。例如总线的定时与同步、总线的仲裁、CRC 与其它填充位的插入等均由SJA1000自动完成。
第二节 CAN技术规范
一种多主总线,采用OSI的三层网络结构——物理 层、数据链路层和应用层。

现场总线技术及其应用专项培训PPT公开课(32页)

现场总线技术及其应用专项培训PPT公开课(32页)
基于CAN现场总线的造气炉智能控制系统的产业化发展,将 为造气炉的高水平自动化提供强有力的技术支持。
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三 现场总线在锅炉控制系统中的应用
1. 项目概述 我国的锅炉产业发展迅猛,但运行热效率低,浪费能源,
污染环境,自动化改造的任务十分紧迫; 我国工业锅炉控制系统发展大致经过五个阶段:
手工控制阶段; 专用仪表控制阶段 ; 电动单元组合控制阶段; 计算机控制阶段(分布式控制系统DCS); 现场总线控制阶段 。 经典的PID 控制往往不易达到最佳的控制状态采用更先进 的控制策略势在必行。
工作循环中各阀门开闭状态
阶段 1
吹风 Ο
上吹 Χ
下吹 Χ
二上 Χ 吹净 Ο
阀门开闭情况
2345 ΧΧΟΟ ΟΧΟΧ ΧΟΧΧ ΟΧΟΧ ΧΧΟΧ
67 ΧΧ ΟΧ ΟΟ ΟΧ ΟΧ
8
工艺流程中必须安装足够的阀门,通过对阀门的闭启来控 制间歇制气工艺生产过程,工艺流程如下图所示:
炉口
上行测温装置
空层

现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全 数字化、双向、多站的通信系统,主要用于工厂低层设备(传感 器及传动装置等)的数据通信。
3
一 现场总线技术简介
3. 现场总线主要特点
1) 系统可靠性高; 2) 实现开放式互连网络;
3) 安装与接线费用低;
4) 调节性能提高; 5) 系统组态简单。
4. 现场总线国际标准化状况
5. 现场总线结构模型
现场总线的模型结构在低层 (1、2层 )是基本相同的,在上 层各现场总线之间的功能有所不同。
IEC定义为 3层,即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规 定的7层中的3层,分别为物理层、链路层、应用层。
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3. 失控状态 FCS: 操作员在控制室既可以了解现场设备 或现场仪表的工作状况,也能对设备进行 参数调整,还可以预测或寻找故障,使设 备始终处于操作员的远程监视与可控状态 之中; DCS:操作员在控制室既不能了解模拟仪表 的工作状态,也不能对其进行参数调整, 更不能预测故障,导致操作员对仪表处于 “失控”状态
2013年11月12日10时11 分 29
1.1.5 现场总线的现状
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 每种总线各有其应用领域 每种总线各有其国际组织 每种总线均有其支持背景 设备制造商参加多个总线组织 多种总线均作为国家和地区的标准 协调共存 工业以太网引入工业领域
30
2013年11月12日10时11 分
2013年11月12日10时11 分 13
1.1.2 现场总线的本质
4. 分散功能块 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 而构成虚拟控制站 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,或PID控制和运算模块,甚至 阀门特性自检验和自诊断功能。
2013年11月12日10时11 分 22
典型ABB的AC800M系统组成
iFIX
IFix Client 1 Gateway IFix Client 2 3 NIC MIS
ERP
IFix Primary Server
iFix OPC Client
IFix Secondary Server
ABB AC800M
2013年11月12日10时11 分 7
1.1.1 现场总线的产生
---控制系统的发展趋势 第一代:气动信号控制系统(50年代之前) 第二代:电动模拟信号控制系统(50年代 至今),4-20mA的模拟量标准信号。 第三代:计算机集中控制系统(70年代) 第四代:集散式分布控制系统(80年代)
2013年11月12日10时11 分
21
1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
5. 仪表 FCS: 智能仪表,除了具有模拟仪表的检测、 变换、补偿等功能外,还具有数字通信能 力,并且具有控制和运算的能力; DCS: 模拟仪表只具有检测、变换、补偿 等功能 6. 控制 FCS: 控制功能分散在各个智能仪表中; DCS: 所有控制功能集中在控制站中
15
1.1.3 现场总线的特点和优点
---现场总线的结构特点
由于采用智能现场设备,能够把DCS系统中 处于控制室的控制模块、各输入输出模块置 入现场设备中,在现场直接完成采集和控制。 由于不需要其他的模数转换器件,且一对电 线能传输多个信号,因而简化了系统结构, 节约了设备及安装维护费用。
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1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
4. 互换性 FCS: 用户可以自由选择不同制造商提供的 性能价格比最优的现场设备和仪表,并将 不同品牌的仪表互连; DCS:尽管模拟仪表统一了信号标准(420mA DC),可大部分参数仍由制造厂自 定,致使不同品牌的仪表互换难度较大

互可操作性与互用性 现场设备的智能化与功能自治性 系统结构的高度分散性 对现场环境的适应性
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2013年11月12日10时11 分
1.1.3 现场总线的特点和优点 ---现场总线的优点
节省硬件数量与投资 节省安装费用 节约维护开销 用户具有高度的系统集成主动权 提高了系统的准确性与可靠性
Client/server Network
Connectivity Server
Aspect Server
Application Server
Engineering Work place
Control Network
AC 800M
Serial, OPC or fieldbus Field Bus
AC 800M
2013年11月12日10时11 分
26
1.1.4 现场总线标准的制定
1984年,IEC开始起草现场总线标准; 1993-1998年,制定IEC61158的现场总 线物理层规范、链路服务定义及协议规范、 应用层服务定义及协议规范 1999年,修改IEC61158技术规范,形成8 种类型新标准 2000年,修改后的IEC61158最终获得通 过
2013年11月12日10时11 分 3
参考书目
2013年11月12日10时11 分
4
要求及考试
上课认真做笔记 认真完成课后作业
平时成绩
实验成绩 平时表现及作业
30%
60% 40%
期末笔试
2013年11月12日10时11 分
70%
5
第一讲 现场总线概述
1.1 现场总线的现状和发展
2013年11月12日10时11 分
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1.1.7 现场总线的发展趋势
2013年11月12日10时11 分
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2013年11月12日10时11 分
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1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
1. 结构
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
2013年11月12日10时11 分
2013年11月12日10时11 分
8
1.1.1 现场总线的产生 ---控制系统的发展趋势
第五代:现场总线控制系统(FCS)
突破了DCS系统采用通信专用网络的局限,
采用了基于公开化、标准化的解决方案,克 服了封闭系统所造成的缺陷; 把DCS的集中与分散相结合的集散系统结 构,变成了新型全分布式结构,把控制功能 彻底下放到现场。 开放性、分散性与数字通讯是现场总线系 统最显著的特征。
2013年11月12日10时11 分 27
新标准采用8种类型
Type1 Type2 Type3 Type4 Type5 Type6 Type7 Type8 公司) IEC61158(FF的H1) ControlNet(美国Rockwell公司) PROFIBUS(德国Siemens公司) P-Net(丹麦Process Data公司) FF HSE(Fisher-Rosemount公司) SwiftBet(美国波音公司) WorldFIP(法国Alstom公司) INTERBUS(德国Phoenix Contact
2013年11月12日10时11 分 9
传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统
2013年11月12日10时11 分
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DCS与FCS
2013年11月12日10时11 分
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1.1.1 现场总线的产生---产生背景
微处理器技术的迅猛发展和广泛应用,使 仪表和现场控制设备在性能和功能上有显 著的提高; 对系统维护管理、测试和监视需求的日益 增加; 控制领域在控制精度、可操作性、可维护 性、可移植性等方面的要求。
2013年11月12日10时11 分
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1.1.6 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。
现场总线与控制网络
Field Bus and Control Network
长安大学
王会峰 2013年9月
主要内容
现场总线简介、特点与优点 数据通信基础与网络互联 主要现场总线的介绍 现场总线的典型应用 现场总线控制系统 现场总线与工业以太网的互连技术
2013年11月12日10时11 分 2
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1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
2. 可靠性
FCS: 可靠性好:数字信号传输抗干扰能力 强,精度高; DCS: 可靠性差:模拟信号传输不仅精度 低,而且容易受干扰
2013年11月12日10时11 分
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1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
现场总线 现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室 之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、 互联、多变量、多点、多站的通信网络。 IEC对现场总线的定义 现场总线是一种应用于生产现场,在现场设备 之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串 行、多节点数字通信的技术。 涉及智能仪表、控制、计算机、数据通信技术
2013年11月12日10时11 分
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1.1.2 现场总线的本质
1. 现场通信网络
用于过程及制造自动化的现场设备或现场仪表互连 的通信网络
2. 现场设备互连
现场设备或仪表指传感器、变送器和执行器等。这 些设备通过一对传输线互连,传输线可以使用双绞 线、同轴电缆、光纤和电源线等
3. 互操作性
对不同厂商不同品牌的现场设备统一组态,构成所 需要的控制回路,并且具备相互操作的功能
应用层
分为两子层:应用服务层(FMS),用于为用户提供服务; 现场总线存取层(FAS),用于实现数据链路的连接。
2013年11月12日10时11 分
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1.1.6 现场总线网络的实现
用户层 定义了从现场装置中读写信息和向网络中其他装置 分派信息的方法,即规定了供用户组态的标准“功 能模块”。
Redundant
பைடு நூலகம்
AC 800M HI
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