PLC 技术培训班(第5讲)现场总线介绍

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14 2013-8-19
现场总线技术概念
现场总线是应用在生产现场,在微机化测量 控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的 系统,也被称为开放式,数字化,多点通信的 底层控制网络.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,把它们连 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.
19 2013-8-19
现场总线的主要优点
(3)系统可靠性高,可维护性好,基于现场总线的自动 化监控系统采用总线连接方式替代一对一的I/O连接, 对于大规模I/O系统来说,减少了由接线点造成的不可 靠因素.同时系统具有现场级设备的在线故障诊断,报 警,记录功能,可完成现场设备的远程参数设定,修改 等参数化工作,也增强了系统的可维护性. (4)节省成本,对大范围,大规模I/O的分布式系统来说, 省去了大量的电缆费用,I/O模块及电缆的敷设工程费 用,降低了系统及工程成本.
(2)现场总线标准:一部无知识产权保护,开放的 现场总线技术标准.
21 2013-8-19
成熟的现场总线应该具有的技术特点
(3)现场总线产品:有一批产品制造商开发并生产出相 当数量和品种的现场总线产品,供用户选择使用.
(4)现场总线认证:有独立于产品制造业的产品测 试认证机构,负责产品的技术标 准测试认证工作, 以保证现场总线技术产品的标准一致性和可互换性. (5)现场总线工程研究:有一批系统集成商针对行业 应用,给出基于现场总线的自动化系统解决方案,并 可完成工程实施.
22 2013-8-19
现场总线技术对自动控制及 自动化技术的影响
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一, 被誉为自动化的计算机局域网,它导致了传统控制 系统结构的变革,形成了新型的网络集成式全分布 控制系统-现场总线控制系统FCS,最终将取代传 统的DCS.它的出现,标志着工业控制技术领域又 一个新时代的开始,并将对该领域的发展产生重要 影响.其深度与广度将超过历史上的任何一次,将 开创自动化的新纪元.
8 2013-8-19
现场总线技术产生的背景
这种系统很少留出接口允许其它厂商将自己专长的控
制技术,如控制算法,工艺流程,配方等集成到通用系 统中去,因此,面向行业的监控系统很少;对于大范围 的分布式系统,使用大量的I/O电缆,以及敷设施工, 不仅增加成本,也增加了系统的不可靠性;由于现场级 设备信息不全,现场级设备的在线故障诊断,报警,记 录功能不强,也很难完成现场设备的远程参数设定,修 改等参数化功能,影响了系统的可维护性等.
12 2013-8-19
现场总线技术产生的背景
它采用系统集成,信息集成的观点来组织工业生产. 把市场,生产计划,制造过程,企业管理,售后服务看 做要统一考虑的生产过程,并采用计算机,自动化,通 信等技术来实现整个过程的综合自动化,以改善生产加 工,管理决策等.由于它把整个生产过程看做是信息的 采集,传送及加工处理的过程,因而信息技术成为工业 生产制造过程的重要因素.综合自动化就是在信息采集 ,加工的基础上,运用网络和数据库技术,实现信息集 成,在集成信息的基础上进一步优化生产与操作,增加 产量,改善T.Q.C.S提高企业的市场应变能力和竞争能 力.
9 2013-8-19
现场总线技术产生的背景
由于大规模集成电路的发展,许多传感器,执行机构,驱动
装置等现场设备智能化,即内置CPU控制器,完成诸如线性化,
量程转换,数字滤波甚至回路调节等功能.因此,对于这些智 能现场设备增加一个串行数据接口(如RS-232/485)是非常方
便的.有了这样的接口控制器就可以按其规定协议,通过串行
16 2013-8-19
现场总线技术的主要特点
(1) 现场总线使用数字化通信信号取代传统的4-20 mA 模拟信号,可用一条通信电缆将控制器与现场设 备连接,使用数字化通信完成底层设备通信及控制要 求. (2) 现场总线要求现场设备数字化,智能化,因此, 现场设备是带有串行通信接口的智能化设备. (3) 现场总线系统中的控制器可从现场设备获取大 量信息,可实现设备状态,故障,参数信息传送,可 完成设备远程控制,参数化及故障诊断工作.
17 2013-8-19
现场总线技术的主要特点
(4) 现场总线是计算机网络通信向现场级的延伸, 现场总线技术采用计算机数字化通信技术,使自 控系统与设备加入工厂信息网络,完成了企业信 息系统的覆盖范围一直延伸到生产现场的要求. (5) 现场总线技术是实现工厂底层信息集成的关键 技术,要成功地实施CIMS,各层次的信息集成及支 撑技术(计算机网络问题)就必须得到解决.现 场总线是工厂计算机网络到现场设备的延伸,是 支撑现场级与车间级信息集成的技术基础.
26 2013-8-19
现场总线技术对自动控制及 自动化技术的影响
(4) 现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸, 是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础.基于现场总 线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术,使自控 系统与设备加入工厂信息网络,成为企业信息网络底层, 使企业信息系统的覆盖范围一直延伸到生产现场. 从工厂底层自动化及信息集成技术角度看,现场总线技术不 是一项单纯的以芯片换电缆的技术,是计算机及其数字化 通信技术向工厂底层,即设备层的延伸,是工厂底层通信 技术的一次数字化革命.是实现全厂自动化及CIMS系统的 基础.现场总线技术的发展,使传统系统结构发生变革, 并带来传统系统无法比拟的优异特性.
18 2013-8-19
现场总线的主要优点
(1)基于现场总线的自动化监控系统增强了现场级信息集成 能力,现场总线可从现场设备获取大量丰富信息,能够更 好地满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求,系统除 完成远程控制,还可完成远程参数化工作.
(2)开放式,互操作性,互换性,可集成性,不同厂家产品 只要使用同一总线标准,就具有互操作性,互换性,因此 设备具有很好的可集成性.系统为开放式,允许其它厂商 将自己专长的控制技术集成到通用系统中去,因此,市场 上将会出现许多面向行业特点的监控系统.
随着控制,计算机,通信,网络等技术的发 展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工 厂的现场设备层到控制,管理的各个层次, 覆盖从工段,车间,工厂,企业乃至世界各 地的市场.信息技术的飞速发展,引起了自 动化系统结构的变革,逐步形成以网络集成 自动化系统为基础的企业信息系统.现场总 线就是顺应这一形式发展起来的新技术.
25 2013-8-19
现场总线技术对自动控制及 自动化技术的影响
(3)以现场总线技术,自动化技术,计算机网络及信息集 成技术,计算机软件技术为核心,推出基于现场总线技术 的先进控制系统平台.不局限于工业自动化领域 ,可广泛 应用于市政建设,交通运输,能源电力,环保工程,智能 楼宇及住宅小区的自动化控制及监控系统. 现场总线技术促进与该系统平台相关的技术研究,产品开发 及相关产业的发展,如现场总线技术及工业控制网络技术 和产品,计算机网络及信息技术和软件产品,自动化及机 电一体化技术和智能仪器仪表产品.带出一个以相关高新 技术为核心的自动化技术产业群体.
20 2013-8-19
成熟的现场总线应该具有的技术特点
目前,国际上流行的现场总线技术有很多,但一 种成熟的现场总线技术应该包括以下特点: (1)现场总线组织:一个由产品制造商,系统集 成商,研究院所组成的企业组织联盟,负责管理 现场总线的技术标准,研发,市场拓展,技术信 息交流,产品技术认证等工作.
7. 使用Profibus-DP进行数据通信的实例
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5 2013-8-19
6 2013-8-19
现场总线技术产生的背景
现场总线技术自20世纪80年代产生以来,一直受到人们的 关注,被誉为自动化控制领域的一次新的革命.进入90年 代以后,现场总线技术一度成为人们研究的热点. 现场总线技术的产生是由多方面因素共同作用的结果,首 先,现场总线技术的产生反映了当时仪器仪表自身发展的 需要,同时也反映了用户实现企业综合自动化,信息化的 实际应用的要求,是工业自动化技术和仪器仪表发展的必 然趋势,其次由于计算机技术,通信技术和控制技术的迅 速发展,为实现上述要求提供了技术基础.因此,用户的 需要是产生现场总线技术的动力,而计算机,网络通信和 自动控制三种技术的发展则为研究开发现场总线提供了技 术基础.
24 2013-8-19
现场总线技术对自动控制及 自动化技术的影响
(2)现场总线技术以其开放性为重要特点,为 自动化领域带来全新的技术概念.现场总线技 术打破了自动化领域被少数几个国际性大公司 垄断的局面,使众多中,小企业有机会参与技 术及市场竞争.自动化产品,市场,及产业格 局将发生巨大变化,以技术为核心,具有技术 创新活力的企业在自动化产业中将占有重要位 置.
23 wenku.baidu.com013-8-19
现场总线技术对自动控制及 自动化技术的影响
(1)现场总线技术是实现现场级设备数字化 通信的一种工业现场层网络通信技术,计算 机网络及信息集成技术在自动化领域发展的 必然结果:是一次工业现场级设备通信的数 字化变革,正像计算机网络给社会经济带来 巨大变化一样,现场总线技术将给自动化领 域带来一场深刻的革命.
13 2013-8-19
现场总线技术产生的背景
随着计算机功能的不断增强,价格急剧降低,计算机与 计算机网络系统得到迅速发展.据统计,过去二十年中, 计算机和通信的年增长率不低于25%,使计算机集成制造 系统的实施具备了良好的物质基础.但处于企业生产过程 底层的测控自动化系统,要与外界交换信息.要实现整个 生产过程的信息集成,要实现综合自动化,就必须设计出 一种能在工业现场环境运行的,性能可靠,造价低廉的通 信系统,以实现现场自动化智能设备之间的多点数字通信, 形成工厂底层网络系统,实现底层现场设备之间以及生产 现场与外界的信息交换.现场总线就是在这种背景下产生 的.
通信方式(而不是I/O方式)完成对现场设备的监控.如果设 想全部或大部分现场设备都具有串行通信接口,并具有统一的
通信协议,控制器只需一根通信电缆就可与分散的现场设备连
接,采用数字通信方式,完成对所有现场设备的监控和信息集 成,这就是现场总线技术的初始想法.
10 2013-8-19
现场总线技术产生的背景
7 2013-8-19
现场总线技术产生的背景
传统控制系统有诸多不足:控制器与现场设备之间 靠I/O连线连接,传送4-20 ma模拟量信号或24V DC 等开关量信号,并以此监控现场设备.这样,控制 器获取信息量有限,大量的数据如设备参数,故障 及故障记录等数据很难得到.底层数据不全,信息 集成能力不强,不能完全满足自动化系统对底层数 据的要求;除现场设备均靠标准4-20 ma/24V DC连 接外,系统其它软,硬件通常只能使用一家产 品.不同厂家产品之间缺乏互操作性,互换性,因 此开放性,可集成性差.
热 烈 欢 迎 中核集团的领导和工程师们!
北京机械工业自动化研究所
1 2013-8-19
热 烈 欢 迎 参加PLC技术培训班的 全体学员!
北京精诚智合教学科技有限公司
2 2013-8-19
PLC培训班(第5讲)现场总线标准介绍
陈忠华
教授
3 2013-8-19
现场总线技术介绍
1. 现场总线技术产生的背景 2. 现场总线技术概念 3. 现场总线技术的主要特点 4. 现场总线的主要优点 5. 成熟的现场总线应该具有的技术特点 6. 现场总线技术对自动控制及自动化技术的影响
11 2013-8-19
现场总线技术产生的背景
20世纪末,世界最重大的变化是全球市场的逐步 形成,从而导致竞争空前加剧,产品技术含量高, 更新换代快.处于全球市场之中的工业生产必须加 快新产品的开发,按市场需求调整产品的上市时间 T,改善质量Q,降低成本C,并不断完善售前售后 服务S,才能在剧烈的竞争之中立于不败之地.追 求完善的T.Q.C.S是一个永无止境的过程,它能不 断地促进技术进步与管理改革.为了适应市场竞争 需要,在追求TQCS的过程中逐渐形成了计算机集成 制造系统CIMS.
15 2013-8-19
现场总线技术概念
根据国际电工委员会(IEC)的定义,现场总线是" 安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的 自动化控制装置/系统之间的一种串行,数字式,多 点通信的数据总线".或者说,现场总线是以单个分 散的数字化,智能化的测量和控制设备作为网络节点, 用总线相连接,实现相互交换信息,共同完成自动控 制功能的网络系统与控制系统.其中,"生产过程" 应包括断续生产过程和连续生产过程.现场设备/仪 表指位于现场层的传感器,驱动器.执行机构等设 备.因此,现场总线是面向工厂底层自动化及信息集 成的数字化网络技术.
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