《现场总线技术》PPT课件
合集下载
现场总线技术简要概述PPT课件( 31页)
PROFIBUS—DP
焦炉集气管
CPU315-2DP PS307
29.05.2019
第5讲 现场总线技术简介
29
本讲小结
现场总线概述 现场总线标准 目前几类有影响的现场总线 现场总线的应用举例
29.05.2019
第5讲 现场总线技术简介
30
•
1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。
现场总线的应用举例
29.05.2019
第5讲 现场总线技术简介
2
第一节 Unit 1 现场总线简介
Introduction of Field Bus
29.05.2019
第5讲 现场总线技术简介
3
本节主要内容
现场总线简介 现场总线发展背景与趋势 现场总线技术特点 现场总线的优点 现场总线与计算机控制、DCS系统 几个有影响的现场总线标准化组织及标准
– 具有的开放性、数字化、多点通信等功能 – 应用领域不断扩大
29.05.2019
第5讲 现场总线技术简介
8
5-1-2 现场总线的发展与趋势（1）
历史的回顾
– 具备简单测量控制功能的就地式气动仪表 – 气动、电动单元组合式仪表和集中控制室 – 集中式计算机控制系统 – 计算机集散控制系统DCS
29.05.2019
第5讲 现场总线技术简介
25
5-3-1 Profibus简介（1）
Profibus的特点
– 可使分散式数字化控制器从现场底层到车间 级网络化
Profibus的主站和从站 Profibus协议的结构 Profibus提供的三种类型的传输技术
29.05.2019
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。
13
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
炉
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。
13
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
炉
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。
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。
现场总线技术简要概述(ppt 31页)
己的FF协议 欧洲智能化作用和测量用户集团 （EIAMUG）
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
15
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(2)
LonWorks（Local Operating Network，局部 操作网络)
Profibus（Process Field Bus，过程现场总线） HART（Highway Addressable Remote
现场设备 现场总线技术将基本控制功能已完全下 放到现场 现场控制系统FCS FCS未来的趋势
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
14
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(1)
国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会 （ISA） – IEC/ISA标准 现场总线基金会（简称FF） – 采用IEC/ISA标准，未定义的采用自
与传统仪表的不同之处 现场总线技术的关键
– 使自动控制系统与现场设备具有通信能力 – 连接成网络系统
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
7
5-1-1 现场总线简介（3）
现场总线控制系统FCS的核心 现场总线的优点
– 适应了工业控制系统向分散化、网络化、智 能化方向发展的趋势
– 具有的开放性、数字化、多点通信等功能 – 应用领域不断扩大
第6章 现场总线技术简介－附
Introduction of Field Bus
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
1
本讲主要内容
现场总线概述
– 简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS
现场总线标准
– 七层模型、物理层标准、其它层次协议
目前几类有影响的现场总线
– FF、Lonworks、HART、CAN 、 Profibus等
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
15
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(2)
LonWorks（Local Operating Network，局部 操作网络)
Profibus（Process Field Bus，过程现场总线） HART（Highway Addressable Remote
现场设备 现场总线技术将基本控制功能已完全下 放到现场 现场控制系统FCS FCS未来的趋势
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
14
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(1)
国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会 （ISA） – IEC/ISA标准 现场总线基金会（简称FF） – 采用IEC/ISA标准，未定义的采用自
与传统仪表的不同之处 现场总线技术的关键
– 使自动控制系统与现场设备具有通信能力 – 连接成网络系统
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
7
5-1-1 现场总线简介（3）
现场总线控制系统FCS的核心 现场总线的优点
– 适应了工业控制系统向分散化、网络化、智 能化方向发展的趋势
– 具有的开放性、数字化、多点通信等功能 – 应用领域不断扩大
第6章 现场总线技术简介－附
Introduction of Field Bus
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
1
本讲主要内容
现场总线概述
– 简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS
现场总线标准
– 七层模型、物理层标准、其它层次协议
目前几类有影响的现场总线
– FF、Lonworks、HART、CAN 、 Profibus等
3现场总线技术[新版].ppt
![3现场总线技术[新版].ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/6d0b8896ff00bed5b8f31d59.png)
演示课件
模拟仪表控制系统（ACS，ANALOG CONTROL SYSTEM）
• 缺点：难于实现复杂的控制；模拟信号的传递需一对一的物理连接，
信号变化缓慢，提高计算速度与精度的难度较大，信号传输的抗干扰 能力也较差。
演示课件
直接数字控制系统（DDC, DIRECT DIGITAL CONTROL）
演示课件
多个现场总线国际标准并存的原因
• 1.技术方面的原因： • (1)现场总线是一项新技术，正处在“百花齐放”的时期。 • (2)仪表和执行器层的通信在数据的数量上大大增加、内容上大大丰富了，
任何规约都不能面面俱到。
• (3)不同领域的应用需求不同，一种规约难以满足各种不同应用的需求。 • 在这样的技术背景下，形成统一标准的过程将十分漫长。
演示课件
现场总线控制系统的基本结构
• 网络拓扑结构可以选择总线型、星
型和环型等不同形式；通信介质不 受限制，可用双绞线、电力线、光 纤、无线和红外线等多种介质。
• 由FCS构成的Infranet控制网很容易与
Intraneห้องสมุดไป่ตู้（企业内部局域网）和 Internet（全球信息网）互连，形成 一个完整的企业网络三级体系结构。
演示课件
现场总线控制系统与传统控制系统的结构对比
• 1. 现场总线设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与执行器直接
传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表， 直接在现场完成，实现彻底的分散。
• 2.由于采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信
号，同时又为多个现场总线设备提供电源；现场总线设备以外不再需要 A/D、D/A转换部件。这样就简化了系统结构、节约硬件设备、节约连接 电缆与各种安装维护费用。
模拟仪表控制系统（ACS，ANALOG CONTROL SYSTEM）
• 缺点：难于实现复杂的控制；模拟信号的传递需一对一的物理连接，
信号变化缓慢，提高计算速度与精度的难度较大，信号传输的抗干扰 能力也较差。
演示课件
直接数字控制系统（DDC, DIRECT DIGITAL CONTROL）
演示课件
多个现场总线国际标准并存的原因
• 1.技术方面的原因： • (1)现场总线是一项新技术，正处在“百花齐放”的时期。 • (2)仪表和执行器层的通信在数据的数量上大大增加、内容上大大丰富了，
任何规约都不能面面俱到。
• (3)不同领域的应用需求不同，一种规约难以满足各种不同应用的需求。 • 在这样的技术背景下，形成统一标准的过程将十分漫长。
演示课件
现场总线控制系统的基本结构
• 网络拓扑结构可以选择总线型、星
型和环型等不同形式；通信介质不 受限制，可用双绞线、电力线、光 纤、无线和红外线等多种介质。
• 由FCS构成的Infranet控制网很容易与
Intraneห้องสมุดไป่ตู้（企业内部局域网）和 Internet（全球信息网）互连，形成 一个完整的企业网络三级体系结构。
演示课件
现场总线控制系统与传统控制系统的结构对比
• 1. 现场总线设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与执行器直接
传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表， 直接在现场完成，实现彻底的分散。
• 2.由于采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信
号，同时又为多个现场总线设备提供电源；现场总线设备以外不再需要 A/D、D/A转换部件。这样就简化了系统结构、节约硬件设备、节约连接 电缆与各种安装维护费用。
现场设备通信技术现场总线技术PPT课件
互操作性是指实现互连设备间、系统间的信息传递与沟通。 而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互 替换。
14
3） 现场总线已构成一种新的全分散化控制系统的体系结构， 从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体 系，简化了系统结构， 提高了可靠性。
4） 作为工厂网络底层的现场总线，是专为现场环境而设计的， 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等， 具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现供电与通信，并可 满足本质安全防爆等要求。
5
应用 实体 “X”
应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据 链路 层 物理 层
网络 层 数据 链路 层
物理 层
应用 实体 “Y”
应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据 链路 层 物理 层
物理 媒体 (通信 路径 ) 系统 A
中断 节点
物理 媒体 (通信 路径 ) 系统 B
19
由于Ethernet技术的快速发展，Ethernet在电子世界成为 事实上的标准是必然的，Ethernet介入控制领域已经初见端倪。 TCP/IP是将数据打包成信息，从多个数据源仲裁传送，并保证 在另一端完整地重建信息的一种方式。许多供应商都在设计不 同的协议以便将其现场总线的数据转换到TCP/IP上，这样， 就可实现不同现场总线的数据在同一网络上传输，然而这样并 未解决标准统一的问题。目前，现场总线正在开发与Ethernet、 TCP/IP结合的技术有：ControlNet、DeviceNet、 Ethernet/IP联合推出的CIP（Control and Information Protocol）、Foundation Fieldbus推出的HSE（High Speed Ethernet）、Profibus推出的ProfiNet，还有一些现 场总线本身就是与Ethernet功能接近的LAN（局域网），因此 它们不经过Ethernet而直接与TCP/IP推出WorldFIP TCP/IP。
14
3） 现场总线已构成一种新的全分散化控制系统的体系结构， 从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体 系，简化了系统结构， 提高了可靠性。
4） 作为工厂网络底层的现场总线，是专为现场环境而设计的， 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等， 具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现供电与通信，并可 满足本质安全防爆等要求。
5
应用 实体 “X”
应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据 链路 层 物理 层
网络 层 数据 链路 层
物理 层
应用 实体 “Y”
应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据 链路 层 物理 层
物理 媒体 (通信 路径 ) 系统 A
中断 节点
物理 媒体 (通信 路径 ) 系统 B
19
由于Ethernet技术的快速发展，Ethernet在电子世界成为 事实上的标准是必然的，Ethernet介入控制领域已经初见端倪。 TCP/IP是将数据打包成信息，从多个数据源仲裁传送，并保证 在另一端完整地重建信息的一种方式。许多供应商都在设计不 同的协议以便将其现场总线的数据转换到TCP/IP上，这样， 就可实现不同现场总线的数据在同一网络上传输，然而这样并 未解决标准统一的问题。目前，现场总线正在开发与Ethernet、 TCP/IP结合的技术有：ControlNet、DeviceNet、 Ethernet/IP联合推出的CIP（Control and Information Protocol）、Foundation Fieldbus推出的HSE（High Speed Ethernet）、Profibus推出的ProfiNet，还有一些现 场总线本身就是与Ethernet功能接近的LAN（局域网），因此 它们不经过Ethernet而直接与TCP/IP推出WorldFIP TCP/IP。
《现场总线技术大全》课件
管理软件
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
现场总线技术综合概述PPT(59张)
Association） – 工业自动化开放网络联盟IAONA（ Industrial
Automation Open Network Alliance） – 汽车工程师协会SAE（Society of Automotive
Engineers ）
制定现场总线标准的国际标准化组织
–IEC：国际电工委员会 –ISO：国际标准化组织
沟通现场设备之间及其与 更高控制管理层之间的联
系
要求
适时性强、可靠性高。
主要内容
1.1 现场总线定义 1.2 现场总线发展现状 1.3 现场总线特点 1.4 现场总线发展趋势 1.5 现场总线应用系统
1.2 测控系统的发展
50年代以前，基地式气动仪表控制系统 各仪表处于封闭状态，现场巡视
电动单元组合式模拟仪表: 出现控制室，可以组织复杂系统 集中式数字控制系统 70\80年代，数字式比模拟式精度高，计算机代替众多仪表盘 集散控制系统DCS 80\90年代，集中管理，分散控制，模拟数字混合，封闭系统 • 80年代中期，现场总线控制系统FCS 网络集成式、分布式、互操作、标准化，数字式，开放系统
且至今仍有较大影响的总线技术
几种有影响的现场总线
• Foundation Fieldbus，FF • LonWorks • Profibus • CAN • Hart
现场总线组织
– 现场总线基金会（Fieldbus Foundation） – LonMark协会 – Profibus协会 – 工业以太网协会IEA（ Industrial Ethernet
现场总线技术概述
主要内容
1.1 现场总线定义 1.2 现场总线发展现状 1.3 现场总线特点 1.4 现场总线发展趋势 1.5 现场总线应用系统
Automation Open Network Alliance） – 汽车工程师协会SAE（Society of Automotive
Engineers ）
制定现场总线标准的国际标准化组织
–IEC：国际电工委员会 –ISO：国际标准化组织
沟通现场设备之间及其与 更高控制管理层之间的联
系
要求
适时性强、可靠性高。
主要内容
1.1 现场总线定义 1.2 现场总线发展现状 1.3 现场总线特点 1.4 现场总线发展趋势 1.5 现场总线应用系统
1.2 测控系统的发展
50年代以前，基地式气动仪表控制系统 各仪表处于封闭状态，现场巡视
电动单元组合式模拟仪表: 出现控制室，可以组织复杂系统 集中式数字控制系统 70\80年代，数字式比模拟式精度高，计算机代替众多仪表盘 集散控制系统DCS 80\90年代，集中管理，分散控制，模拟数字混合，封闭系统 • 80年代中期，现场总线控制系统FCS 网络集成式、分布式、互操作、标准化，数字式，开放系统
且至今仍有较大影响的总线技术
几种有影响的现场总线
• Foundation Fieldbus，FF • LonWorks • Profibus • CAN • Hart
现场总线组织
– 现场总线基金会（Fieldbus Foundation） – LonMark协会 – Profibus协会 – 工业以太网协会IEA（ Industrial Ethernet
现场总线技术概述
主要内容
1.1 现场总线定义 1.2 现场总线发展现状 1.3 现场总线特点 1.4 现场总线发展趋势 1.5 现场总线应用系统
《现场总线技术》课件
3 提高系统可靠性
4 降低系统运行成本
现场总线采用分布式结构，能够在某个设备 出现故障时实现自动切换，提高系统可靠性。
通过降低设备数量和布线成本，现场总线可 以降低系统的运行成本。
现场总线技术的应用场景
工业自动化
现场总线技术广泛应用于工业自动化系统，用于 实现设备之间的数据传输和通信。
建筑自动化
现场总线技术在建筑自动化中起到重要作用，用 于控制和监测建筑内的各种设备。
环境控制
现场总线技术可用于环境控制系统，实现对温度、 湿度、照明等因素的监测和控制。
家庭自动化
现场总线技术也可以应用于家庭自动化，实现对 家庭设备的自动控制和监测。
现场总线技术的实现方式
现场总线协议
现场总线技术的实现需要一种统一的通信协议，常见的现场总线协议有Modbus、Profibus 等。
协议栈
实现现场总线技术需要使用相应的协议栈，用于处理通信协议的各个层级和功能。
硬件实现方案
现场总线技术的硬件实现方式有多种选择，可以根据实际需求进行选型。
现场总线技术的发展趋势
1 物联网技术的发展
随着物联网技术的发展， 现场总线技术将逐渐与其 他技术结合，结合
机器学习和人工智能将为 现场总线技术带来新的应 用和优化方向。
《现场总线技术》PPT课 件
现场总线技术是一种用于实现系统内部设备通信的技术。它简化了设备之间 的连接，降低了系统成本，提高了可靠性。
什么是现场总线技术？
现场总线技术是一种用于设备之间进行数据交换和通信的技术。它简化了设备之间的连接，降低了系统的成本 和维护费用。
现场总线技术的分类
数字现场总线
以数字信号进行通信，具有较高的数据传输速率和抗干扰能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
触点去
冗余专用电缆至 卡
保护地
屏蔽接地
仪表地
自电源开关来
机柜室 现场
现场接线箱
• 网段辅助设备全部采用MTL公司的产品，每条网段设置了总线电源F60 0A和防浪涌保护器FP32。
• 总线电缆采用国产电缆（八益电缆厂生产）。主干线电缆为铠装金属 丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y32 H1 1X2X0.8（18AGW）;分支线电缆为 非铠装金属丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y2 –H11X2X0.8（18AGW）。
PWOR
SB401 SB401 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111
PWOR
SB401 SB401 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111
PWOR
SB401 SB401 AAR145
2
横河
3787阀门定位器
56
3.FF现场总线设计和安装以及组态应注意的问题
网段设计 网段设计应充分参考<<FF现场总线设计安装指南>>，相互关联的FF现场总线
仪表尽可能设置在同一条网段上，特别要注意宏周期和控制模块执行时间的确 定，至于是否需要采用网段浪涌保护还是设备浪涌保护应视具体环境定，应尽可 能选用大容量的网段供电设备。另外，在网段设计时,最好把现场FF仪表的位号 和分配的地址提供给设备供应商，否则，在实施时FCS系统读上来的FF设备全都 是设备出厂时的缺省值，只能一台一台确认，给组态带来诸多麻烦。此外，可以 借助于FF设备厂商提供的“现场总线网段设计工具”来检查网段设计是否满足要 求。
下图所示为FF仪表标准的单回路PID功能块设计案例。 在本工程中，模拟量输入AI块(5FI1101)始终设计在变送器上,模拟量输出AO块(5FCV1101)始 终设计在阀门定位器上，标准的单回路PID功能块(5FICA1101)一般设置在阀门定位器上。对于串 级控制回路,主回路控制PID功能块在FCS控制器里执行,而副PID功能块在阀门定位器里执行。
现场总线控制技术 在3万NM3/H空分装置上的应用
江铜1 日
1. 工程介绍
为了应对国内外铜市场的需求和竞争，江西铜业股份有 限公司决定提升其旗下的贵溪冶炼厂铜冶炼产能，新建一座3 0万吨级铜冶炼厂，采用世界上最先进的闪速炼铜工艺技术。 与其配套的过程自动化仪表控制技术和设备经综合考察、了 解设备厂商和用户，决定采用以FF总线仪表为主，传统仪表 为辅的混合式控制方案。闪速炉、硫酸主工艺流程选用爱默 生公司的DeltavFF总线控制系统，主要的配套装置空分系统 选用横河公司的CS3000FF总线控制系统。整个工程于2005年1 2月2日开工建设，2007年8月1日建成投产，自动化仪表控制 系统投运至今，运行稳定、可靠，这也标志着FF现场总线控 制技术在江铜新30万吨级铜冶炼厂应用获得了成功。这里主 要介绍横河公司的CS3000FF总线控制系统在贵冶3万NM3/H空 分装置中的应用。
对于链路调度器（LAS）的考虑，一般把主LAS设计在H1卡上，后备LAS设计 在网段上的某一台通讯任务较轻的设备中。然而，在设计FCS系统时一般都是采 用冗余的H1卡，故本工程把后备的LAS设置在冗余的H1卡上，这样做可以减少FF 仪表费用。 总线仪表功能块设计
受网段通讯速率的限制,一般在一条网段上设计的PID调节功能块不应超过2 个；功能块总运行周期时间达到0.25秒的总线设备最好设计为1台，最多不能超 过3台。另外，在设计FF仪表时不要选用工程应用中不需要的功能块,这样可减少 设备费用。
在CS3000FCS控制系统中,所有放置在现场总线仪 表装置中的功能块,操作人员都可以通过FCS系统转换 成 FF仪表面板块来进行操作和监视,但要注意的是AO 块必须置于串级, FF-PID功能块才能进行手自动切换 操作,否则只能通过AO块进行手动控制阀门。
SB401 SB401 AAI141 AAI141 AAI841 AAI841 AAI841 AAI841 ADV151 ADV151
SB401 SB401 AAI141 AAI141 AAI841 AAI841 AAI841 AAI841 ADV151 ADV151
HIS63操作站
PWOR
AFV10 AFV10 EC401 EC401
打印机 ASCII 打印机
VNET/IP控制网 NODE5 NODE6 NODE7
PRM设备管理站
HIS62操作站
贵冶5#制氧控制CS3000系统结构图
PWOR
SB401 SB401 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145
PWOR PWOR
2.现场总线控制系统的网络结构及配置
贵冶3万NM3/H空分装置主要由空气压缩系统、空气预冷 系统、分子筛统、冷端和热端增压膨胀机系统、氧和氩精馏 系统、高纯氧系统、液体储存系统、冷却水循环系统等构成
。 I/O点数总计为582点，分类如下：
AI 148 AO 74 DI 151 DO 79 RTD 130 选用横河公司最新推出的CS3000R3控制系统，采用VNET/IP 千兆以太网控制网络结构，配置2台操作员站，1台工程师站 ，1台设备管理站，1台冗余控制站（7个节点）。
• 为了实现对FF现场总线设备的在线监测和动态维护管理，本工程引 入了工厂资源管理（PRM）系统。
• FF现场总线仪表配置161台件：
仪表类型 厂商
数量
EJA系列压力、差压变送器
82
横河
EJX系列压力、差压变送器
14
横河
3095多参量流量变送器
1
罗斯蒙特
AXF系列电磁流量计
4
横河
YTA系列双路温度变送器
ADV151 ADV151 ADV151 ADV551 ADV551 ADV551 ADV551
NODE1 NODE2 NODE3 NODE4
HIS64工程师站
FF现场总线设备具体配置
• 现场总线控制卡ALF111 16块，采用8对冗余方式，占整个控制系统2 个节点（NODE2和NODE3）。
• 设置32条网段，实际使用28条网段，4条网段备用，网段结构为鸡 爪型结构，平均每条网段6台FF设备，配置最少的一条网段为4台FF 设备，配置最多的一条网段为8台FF设备。下图所示为网段连接结 构示意图。
冗余专用电缆至 卡
保护地
屏蔽接地
仪表地
自电源开关来
机柜室 现场
现场接线箱
• 网段辅助设备全部采用MTL公司的产品，每条网段设置了总线电源F60 0A和防浪涌保护器FP32。
• 总线电缆采用国产电缆（八益电缆厂生产）。主干线电缆为铠装金属 丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y32 H1 1X2X0.8（18AGW）;分支线电缆为 非铠装金属丝屏蔽电缆，型号为BJYC3Y2 –H11X2X0.8（18AGW）。
PWOR
SB401 SB401 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111
PWOR
SB401 SB401 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111 ALF111
PWOR
SB401 SB401 AAR145
2
横河
3787阀门定位器
56
3.FF现场总线设计和安装以及组态应注意的问题
网段设计 网段设计应充分参考<<FF现场总线设计安装指南>>，相互关联的FF现场总线
仪表尽可能设置在同一条网段上，特别要注意宏周期和控制模块执行时间的确 定，至于是否需要采用网段浪涌保护还是设备浪涌保护应视具体环境定，应尽可 能选用大容量的网段供电设备。另外，在网段设计时,最好把现场FF仪表的位号 和分配的地址提供给设备供应商，否则，在实施时FCS系统读上来的FF设备全都 是设备出厂时的缺省值，只能一台一台确认，给组态带来诸多麻烦。此外，可以 借助于FF设备厂商提供的“现场总线网段设计工具”来检查网段设计是否满足要 求。
下图所示为FF仪表标准的单回路PID功能块设计案例。 在本工程中，模拟量输入AI块(5FI1101)始终设计在变送器上,模拟量输出AO块(5FCV1101)始 终设计在阀门定位器上，标准的单回路PID功能块(5FICA1101)一般设置在阀门定位器上。对于串 级控制回路,主回路控制PID功能块在FCS控制器里执行,而副PID功能块在阀门定位器里执行。
现场总线控制技术 在3万NM3/H空分装置上的应用
江铜1 日
1. 工程介绍
为了应对国内外铜市场的需求和竞争，江西铜业股份有 限公司决定提升其旗下的贵溪冶炼厂铜冶炼产能，新建一座3 0万吨级铜冶炼厂，采用世界上最先进的闪速炼铜工艺技术。 与其配套的过程自动化仪表控制技术和设备经综合考察、了 解设备厂商和用户，决定采用以FF总线仪表为主，传统仪表 为辅的混合式控制方案。闪速炉、硫酸主工艺流程选用爱默 生公司的DeltavFF总线控制系统，主要的配套装置空分系统 选用横河公司的CS3000FF总线控制系统。整个工程于2005年1 2月2日开工建设，2007年8月1日建成投产，自动化仪表控制 系统投运至今，运行稳定、可靠，这也标志着FF现场总线控 制技术在江铜新30万吨级铜冶炼厂应用获得了成功。这里主 要介绍横河公司的CS3000FF总线控制系统在贵冶3万NM3/H空 分装置中的应用。
对于链路调度器（LAS）的考虑，一般把主LAS设计在H1卡上，后备LAS设计 在网段上的某一台通讯任务较轻的设备中。然而，在设计FCS系统时一般都是采 用冗余的H1卡，故本工程把后备的LAS设置在冗余的H1卡上，这样做可以减少FF 仪表费用。 总线仪表功能块设计
受网段通讯速率的限制,一般在一条网段上设计的PID调节功能块不应超过2 个；功能块总运行周期时间达到0.25秒的总线设备最好设计为1台，最多不能超 过3台。另外，在设计FF仪表时不要选用工程应用中不需要的功能块,这样可减少 设备费用。
在CS3000FCS控制系统中,所有放置在现场总线仪 表装置中的功能块,操作人员都可以通过FCS系统转换 成 FF仪表面板块来进行操作和监视,但要注意的是AO 块必须置于串级, FF-PID功能块才能进行手自动切换 操作,否则只能通过AO块进行手动控制阀门。
SB401 SB401 AAI141 AAI141 AAI841 AAI841 AAI841 AAI841 ADV151 ADV151
SB401 SB401 AAI141 AAI141 AAI841 AAI841 AAI841 AAI841 ADV151 ADV151
HIS63操作站
PWOR
AFV10 AFV10 EC401 EC401
打印机 ASCII 打印机
VNET/IP控制网 NODE5 NODE6 NODE7
PRM设备管理站
HIS62操作站
贵冶5#制氧控制CS3000系统结构图
PWOR
SB401 SB401 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145 AAR145
PWOR PWOR
2.现场总线控制系统的网络结构及配置
贵冶3万NM3/H空分装置主要由空气压缩系统、空气预冷 系统、分子筛统、冷端和热端增压膨胀机系统、氧和氩精馏 系统、高纯氧系统、液体储存系统、冷却水循环系统等构成
。 I/O点数总计为582点，分类如下：
AI 148 AO 74 DI 151 DO 79 RTD 130 选用横河公司最新推出的CS3000R3控制系统，采用VNET/IP 千兆以太网控制网络结构，配置2台操作员站，1台工程师站 ，1台设备管理站，1台冗余控制站（7个节点）。
• 为了实现对FF现场总线设备的在线监测和动态维护管理，本工程引 入了工厂资源管理（PRM）系统。
• FF现场总线仪表配置161台件：
仪表类型 厂商
数量
EJA系列压力、差压变送器
82
横河
EJX系列压力、差压变送器
14
横河
3095多参量流量变送器
1
罗斯蒙特
AXF系列电磁流量计
4
横河
YTA系列双路温度变送器
ADV151 ADV151 ADV151 ADV551 ADV551 ADV551 ADV551
NODE1 NODE2 NODE3 NODE4
HIS64工程师站
FF现场总线设备具体配置
• 现场总线控制卡ALF111 16块，采用8对冗余方式，占整个控制系统2 个节点（NODE2和NODE3）。
• 设置32条网段，实际使用28条网段，4条网段备用，网段结构为鸡 爪型结构，平均每条网段6台FF设备，配置最少的一条网段为4台FF 设备，配置最多的一条网段为8台FF设备。下图所示为网段连接结 构示意图。