现场总线技术1
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
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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
1-现场总线基础知识
一.现场总线基础知识
现场总线简介 现场总线的发展 现场总线的特点与优点 几种有影响的现场总线
1.现场总线简介（FieldBus）
当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉 为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着 工业控制技术领域又一个新时代的开始。 为什么要引入现场总线？
现场设备，为提高其性能价格比，在实现其 内部操作时都采用微处理器和数字化元件，提出 了必须在这些领域的数字设备之间实现数字通信 的要求。现场总线满足这种要求。
• 全分布
各现场设备有足够的自主性，它们彼此 之间相互通信，完全可以把各种控制功能 分散到各种设备中，而不再需要一个中央 控制计算机，实现真正的分布式控制。
现场总线的优点2
• 全开放 – 1999年底现场总线协议已被IEC 批准正式成 为国际标准，从而使现场总线成为一种开放 的技术。
• 双向传输 – 传统的4~20mA电流信号，一条线只能传递 一路信号。现场总线设备则在一条线上既可 以向上传递传感器信号，也可以向下传递控 制信息。
现场总线与DCS的网络结构比较
3.现场总线的结构特点
按照国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互连（OSI） 参考模型建立。将七层简化成三层，分别由OSI参考模型 的第一层物理层，第二层数据链路层，第七层应用层组 成，流量与差错控制由数据链路层完成。考虑现场总线 的通信特点，有些现场总线还设置了一个现场总线访问
4-20mA信号是DCS系统及现场设备相互连接的最本质 特点.网关通讯程序开发工作量大.
控制计算机
CRT操作站
通道指挥器
基本调节器1 基本调节器2 基本调节器3
输入/输出
DCS结构示意图
信号要送到控制站,需要很多连线
1、FCS总体介绍
火电厂辅助车间FCS迅速推广
西安热工院又在巢湖、河源、平海等电厂建成 了水处理FCS，范围和功能比玉环电厂更扩大。九台、 金陵电厂辅助车间全面采用FCS，正在建设中；
TPRI
现场总线控制系统在国内电厂的应用
海水脱硫系统FCS投运
华能海门电厂海水脱硫系统设计8个Profibus-DP网 段，连接67台设备；设计6个FF-H1网段，连接40台 仪表。 热工院利用现场总线设备 的信息，组态了设备状态、 诊断信息窗口。
安装、维护技术的变化：
– 通信电缆、接头安装要求提高，通信故障90%是安
装不规范； – 校验、查故障需要新装备，需要新的知识和培训；
TPRI
电厂推广现场总线技术的探讨
对新技术需要有认识和适应过程
– 数字通信不如电压和电流信号直观；
– 分析通信故障需要新知识和新技术； – 回忆DCS替代盘操仪表，认识和接受过程超过5年。
信息化与自动化互相融合 新时期电厂在实现保护连锁、过程控制自动化的同 时，对现场设备信息采集、处理也有更高要求。 数字化电厂是电厂发展的方向 自动化与信息化高度统一是数字化电厂的重要特征， 预计今后10年电厂将向这个方向发展。
TPRI
2. 数字化电厂的模型结构
数字化电厂的基本结构 数字化电厂的模型结构还没有标准定义，我们认 为可分为三层： 管理决策层：MIS(管理信息系统)，DSS(决策支 持系统)
TPRI
现场总线技术(FCS)－新时期电厂自动化及信 息化的基础
西安热工研究院有限公司
Xi’an Thermal Power Research Institute
TPRI
主要内容
Summary
CAN-bus现场总线基础教程【第1章】现场总线CAN-bus-CAN总线简介(1)
第1章现场总线CAN-bus1.1 从“罐头”说起我们知道英文单词“can”有一个意思是罐头，那我们就借题发挥从“罐头”说起吧。
很多人小时候都自制过一种叫传声筒的玩具，就是在两个罐头的底部打孔后，用一根绳子将两个罐头系起来。
一旦绳子绷紧后，对这一个罐头喊话，另一罐头就可以传出声音。
它的原理很简单，对着喊话的那个罐头把声波产生的振动传导到绷紧的绳子上，绳子再将这种振动传导到另一个罐头上，这个罐头又把这种振动传导给空气形成声波。
这样就可以实现一侧说话一侧听了。
图1.1 童年的传声筒因为声音在传声筒中是以振动波的形式传递的，我们可以设想，如果要一人说话多人听那该怎么办呢？这很容易实现，只要在绳子上系上更多的传声筒，让振动波可以传到更多的罐头里，自然可以就可以实现“多方通话”了。
当然，因为声波能量有限，绳子上系的罐头越多，每个罐头分配到的能量就越少，收听到的声音也就越小。
其实本章要介绍的现场总线和传声筒这种原始通信工具的原理是相通的。
只不过电电缆取代了绳子，电信号取代了振动波，电路板取代了罐头，喊话的内容则由各种需要传递的数据取代了。
典型的现场总线应用如图1.2所示，和上面的传声筒是不是很相似呢？图1.2 现代的现场总线1.2 通信的层次通信是分层的，这个概念应该贯彻在我们学习任何通信系统的整个过程中。
我们仍以上面的传声筒游戏为例，假如小男孩想表达“你好”的意思，那他不会关心声音如何让罐头振动，更不会关心“你好”在绳子上是以横波还是纵波传输的，他关心的是自己表达的意思对方能不能理解。
在通信层次划分上来说，两个小朋友就处于“应用层”。
很显然，应用层是整个通信系统存在的唯一目的，任何通信系统都是为应用层服务的。
相对于“你好”这个想法，说出“你好”这个词就有很多种表达方法了，可以是中文、英文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.文、日文等等。
基金会现场总线_FF_第一讲基金会现场总线技术简介
基金会现场总线(FF)第一讲 基金会现场总线技术简介阳宪惠(清华大学自动化系,北京,100084)现场总线是当今自动化领域的热门话题之一。
鉴于已有多篇文章介绍和讨论了现场总线的概貌、特点、优点等,本文仅简要介绍在过程自动化系统领域有重要影响且有着良好发展前景的基金会现场总线技术。
这种现场总线标准是由现场总线基金会(Fieldbus Foundation)组织开发的。
基金会的前身是由Rocemount,ABB,Fox boro, Siemens,Yokogaw a等80多家公司联合成立的ISP(Interoperable System Protocol),以及由Honeyw ell、Bailey等120多个公司组成的World FIP(Factory Instrumentation Proto col)。
ISP和w orld FIP两大集团于1994年合并,成立了现场总线基金会,致力于开发出统一标准的现场总线。
它得到了世界上主要自控设备供应商的广泛支持,在北美、亚太、欧洲等地区具有较强的影响力。
1 基金会现场总线与新型的网络集成自动化系统基金会现场总线被称之为用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、多节点的通信技术。
基金会现场总线系统作为一种低带宽的通信网络,由具备通信能力、同时能完成控制、测量等功能的现场自控设备作为网络节点,通过现场总线把它们互连为网络。
由于它所采用的是串行数据通信,仅由两根导线组成的网段上可挂接多个现场仪表,从根本上改变了原有模拟仪表的一对一接线方式,在节约费用的同时,还给设计、安装、维护带来许多方便。
它通过网络节点间操作参数与数据的调用,实现信息共享与系统的各项自动化功能。
作为网络接点的智能仪表具备通信接收、发送与通信控制能力。
它们的各项自动化功能是通过网络节点间的信息传输、联接,各分布节点的功能集成而共同完成的。
从这个意义上讲,可以把它们称之为网络集成自动化系统。
第19课 现场总线技术基础 (1)
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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
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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
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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。
现场总线技术在机器人领域的集成应用
现场总线技术在机器人领域的集成应用现场总线技术作为一种高效的数据通信手段，已经在工业自动化领域得到了广泛的应用。
随着机器人技术的快速发展，现场总线技术在机器人领域的集成应用也日益受到重视。
本文将探讨现场总线技术在机器人领域的集成应用，分析其在提高机器人系统性能、增强系统灵活性和降低成本方面的优势。
一、现场总线技术概述现场总线技术是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，它允许多个设备在同一总线上进行数据交换。
这种技术的出现，极大地提高了工业自动化系统的通信效率和可靠性。
现场总线技术的核心特性包括实时性、可靠性、开放性和互操作性。
1.1 现场总线技术的核心特性现场总线技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 实时性：现场总线技术能够保证数据传输的实时性，满足工业自动化系统对快速响应的需求。
- 可靠性：现场总线技术采用了多种错误检测和纠正机制，确保数据传输的准确性和系统的稳定运行。
- 开放性：现场总线技术遵循开放的标准，不同厂商的设备可以在同一总线上无缝通信。
- 互操作性：现场总线技术支持多种设备和系统之间的互操作，便于系统集成和扩展。
1.2 现场总线技术的应用场景现场总线技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 传感器和执行器的连接：现场总线技术可以将传感器和执行器连接到同一个网络，实现数据的实时采集和控制。
- 控制器和监控系统的集成：现场总线技术可以将控制器和监控系统集成到同一个网络，实现集中监控和控制。
- 机器人系统的通信：现场总线技术可以用于机器人系统的内部通信，提高机器人系统的协调性和灵活性。
二、机器人领域的集成应用随着机器人技术的不断发展，现场总线技术在机器人领域的集成应用越来越受到重视。
这种技术的应用，不仅可以提高机器人系统的通信效率，还可以增强系统的灵活性和可靠性。
2.1 现场总线技术在机器人控制系统中的应用现场总线技术在机器人控制系统中的应用主要体现在以下几个方面：- 控制器与机器人本体的通信：通过现场总线技术，控制器可以实时地向机器人本体发送控制指令，同时接收机器人本体的状态信息。
《现场总线技术及应用》课件1现场总线技术概述
随着生产规模的扩大，操作人员需要同时按多点的信息 对生产过程实行操作控制，于是出现了气动、电动系列的 单元组合式仪表，这些仪表采用统一的模拟信号。
3、集中式数字控制系统
模拟控制系统中的模拟信号的传递需一对一的物理 连接，信号变化缓慢，很难提高控制系统的速度和精度， 随着计算机技术的发展，控制系统实现了集中数字控制。
• 数字信号的精确性：数字信息可排除模拟信息传输和转换中 所产生的误差。
• 由于现场总线是双向的，因此能够从中心控制室对现场智能 仪表进行控制，使远程调整、诊断和维护成为可能，甚至能 够在故障发生前进行预测。
四、现场总线控制系统的技术特点
系统的开放性 2. 互操作性与互用性 3. 现场设备的智能化与功能自治性 4. 系统结构的高度分散性 5. 对现场环境的适应性
第一章 现场总线技术概述
现场总线的发展背景 现场总线控制系统 几种有影响的现场总线 现场总线技术的现状及其发展前景
第一节 现场总线的发展背景
自动控制系统：在无人直接参与下可使生产过程或其他过 程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统 是实现自动化的主要手段。自动控制系统已被广泛应用于 人类社会的各个领域。在工业方面，对于冶金、化工、机 械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、 压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相 应的控制系统；在农业方面的应用包括水位自动控制系统、 农业机械的自动操作系统等。在军事技术方面，自动控制 的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导 与控制系统等。在航天、航空和航海方面，除了各种形式 的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和 各种仿真器。
现场总线的发展趋势
网络结构趋向简单化
第二章-基金会现场总线1PPT课件
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2.1.2一个典型的工程实例
3.辅助设备及电缆
（1）接线箱： 涂料厂：接线箱使用刀式开关终端 公用工程厂：Relcom的Mega-block接线箱 聚脂厂：带有P+F网段保护和现场隔离的接线箱 （2）现场总线辅助部件，包括电源模块和诊断模块、网段 保护器和保护现场设备短路的现场安全栅由P+F Powerhubs 提供。
.
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2．通信系统的主要组成部分及其相互关系
➢通信实体贯穿从物理层到用户层的所有各层。由各层协议与 网络管理代理共同组成。 ➢通信实体的任务是生成报文与提供报文传送服务，是实现现 场总线信号数字通信的核心部分。 ➢层协议的基本目标是要构成虚拟通信关系。 ➢网络管理代理则是要借助各层及其层管理实体，支持组态管 理、运行管理、出错管理的功能。 ➢各种组态、运行、故障信息保持在网络管理信息库NMIB中 ，并由对象字典DD来描述。对象字典为设备的网络可视对象 提供定义与描述。
该项目已使用了6套艾默生的DeltaV系统，其中涂料厂、 公用工程厂、聚脂厂近期使用了DeltaV7.4版本和大量的FF设 备；涂料厂为600台(全部模拟量设备)；公用工程厂为300台( 另外有HART设备在单元包中)；聚脂厂为2200台。 2.网段设计 塑料厂网段布局中，在1个H1例段上接两个子网段，聚酯厂 网段布局为FF设备最大安装数量为8台，每个网段的最大阀门 安装数为2台(阀门定位器为2个)，每个网段的备用的分支数为 2个，每个分支上的FF设备为1台，也就是8：2：2：1模式。
.
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2.1.3技术分析
(3)设备描述DD与设备描述语言DDL
➢
为实现现场总线设备的互操作性，支持标准的功能块
操作，基金会现场总线采用了设备描述技术。
现场总线技术1
基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1
的传输速率为 31.25Kbps,通信距离可达 1900m (可加中继器 延长),可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2的传输
减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资 料，可节约安装费用60%以上。
3、节省维护开销。由于现场控制设备具有自诊断与简
单故障处理的能力，并通过数字通讯将相关诊断维护信息送 往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，
以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，
同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。
二、现场总线的技术特点
80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动 化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。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。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全 分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要 内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点， 并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的 公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设 备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求 具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间 确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息 交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术， 都具有不同上层高速数据通信网的特色
四、典型现场总线简介
1、基金会现场总线 基金会现场总线，即FoudationFieldbus,简称FF，这是在 过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。其 前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、 横河、ABB、西门子等80家公司制订ISP协议和以Honeywell 公司为首，联合欧洲等地的150家公司制订的WordFIP协议。 屈于用户的压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场 总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。它以 ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路 层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了 用户层。
FF现场总线的技术简介
简化模块功能和通信量，DSC控制器空闲时间（idle time） >50%，严格控制进入DCS信息量。
优越性-预见性维护
根据设备诊断安排维护 根据存储的设备校准数据安排校准 同时对几个设备进行维护和校准，以减少停车次数 有计划的安排停车进行维护和校准，而不是紧急停车 提高工厂有效性(AVAILABILITY) 不在不需要维护的设备上花费时间 (预防性维护
护器的短路电流为60mA。 单回路控制的FF变送器和FF阀门定位器应分配在同一个H1网段。 一个H1网段带FF总线仪表不超过9台 每个H1网段带FF阀门定位器（控制阀）不超过2台
FF现场总线实施原则（三）
一级控制阀：当控制阀故障时，会造成整个装置的故障、停车或严重经济损失。 H1网段只能连接1台一级控制阀。
FF现场总线实施原则（一）
FF现场总线的变送器和阀门定位器，应由控制DCS制造厂提供。 FF现场总线的阀门定位器应由控制阀厂装配成套并提供全部测试数据。 安全仪表系统（SIS）选用4-20mA带HART的模拟信号。 FF变送器提供AI功能块，自诊断和LAS功能，必须通过ITK互操作性测试，应
现场总线技术是计算机、通信、控制技术向现场扩展。在流程工业、制造 业及市政工程等已成功地应用，并取得一定经验。
现场总线技术还需要不断完善本身的功能，提高工程设计和应用水平，特 别是系统软件、应用软件、通信策略等。
现场总线技术目前处于多种总线技术共存，各自拓展其应用领域、强化竞 争力。以太网远程I/O及无线仪表将成新的热点。
总线仪表FAT测试。最多负载H1网段应进行12台FF现场总线仪表测试。 H1网段的主后援LAS功能应在DCS的FAT时进行测试。 FF现场总线电缆总长度为主电缆与分支电缆长度之和，通常小于1200米。分
现场总线技术在轨道交通中的应用模式
现场总线技术在轨道交通中的应用模式现场总线技术作为现代工业自动化领域的关键技术之一，其在轨道交通领域的应用日益广泛。
现场总线技术通过将传统的点对点控制方式转变为网络化、数字化的控制方式，极大地提高了轨道交通系统的可靠性、灵活性和智能化水平。
本文将探讨现场总线技术在轨道交通中的应用模式，分析其在轨道交通系统中的作用和优势。
一、现场总线技术概述现场总线技术是一种基于网络的通信技术，它允许多个设备通过单一的通信介质连接并交换数据。
与传统的控制方式相比，现场总线技术具有以下特点：1.1 高度集成：现场总线技术通过将多个控制点集成到一个网络中，减少了布线复杂性，降低了系统的维护成本。
1.2 灵活性：现场总线技术允许设备之间的灵活连接，便于系统的扩展和升级。
1.3 实时性：现场总线技术能够实现数据的实时传输，保证了控制系统的响应速度。
1.4 可靠性：现场总线技术采用冗余设计和错误检测机制，提高了系统的可靠性和稳定性。
二、现场总线技术在轨道交通中的应用现场总线技术在轨道交通领域的应用主要体现在以下几个方面：2.1 列车控制系统：现场总线技术在列车控制系统中的应用，可以实现列车运行状态的实时监控和控制，提高列车运行的安全性和效率。
2.2 信号系统：在信号系统中，现场总线技术可以用于实现信号机、转辙机等设备的联网控制，提高信号系统的可靠性和灵活性。
2.3 车辆监控系统：现场总线技术在车辆监控系统中的应用，可以实现对车辆状态的实时监控，及时发现并处理车辆故障，保障车辆运行安全。
2.4 能源管理系统：现场总线技术在能源管理系统中的应用，可以实现对轨道交通系统中能源消耗的实时监控和优化，降低能源消耗，提高能源利用效率。
2.5 乘客信息系统：现场总线技术在乘客信息系统中的应用，可以实现对乘客信息的实时发布和更新，提高乘客的出行体验。
三、现场总线技术在轨道交通中的应用模式现场总线技术在轨道交通中的应用模式主要包括以下几种：3.1 分布式控制模式：在分布式控制模式中，现场总线技术将控制功能分散到各个设备上，每个设备都可以地处理自己的控制任务，提高了系统的灵活性和可靠性。
分散控制系统及现场总线技术第四章1
作业
• 依据提供的控制逻辑图，画出组态图。
工程师站软件
• 图形组态软件 • 动态点连接 • 曲线图显示 • 动画显示
画面
• 画面分为三部分：总览部分、工作空间 部分以及按钮部分
监控级软件
• 操作界面 • 手/自操作器 • 无扰切换
Hale Waihona Puke 监控级软件• 监控级主要包括两部分： • 1） 工程师站组态
• 2） 操作员站监控
工程师站软件
• 启动 • 启动其他程序 • 过程站操作 • 对时操作 • 用户管理
工程师站软件
• 系统数据库组态软件 导入导出 • SAMA图组态软件 页操作 页间引用 站间引用 中间点 调试和在线修改参数 软件切换
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
1第一章现场总线技术概述2013定稿
现场总线
课程内容安排
一、课程学时：32学时，其中实验8学时 （2学分） 二、主要内容：现场总线技术概述 (4学时)
数据通信基础 (5学时) 控制网络基础 (4学时) HART通信协议 (3学时) 工业以太网 (3学时) EPA工业以太网协议(3学时) 现场总线与工业以太网实验(8学时) 考试 (占用2学时)
DCS控制在控制站中完成
FCS FCS
DCS DCS AI AO I/O CPU... PID
AI
AI
AO
PID
PID
现场总线技术概述
现场总线
FCS信息是双向的
FCS FCS FCS
1.1 现场总线简介
FCS与DCS
DCS信息是单向的
DCS DCS DCS
I/O CPU...
现场总线技术概述
现场总线
现场总线技术概述
现场总线
1.1 现场总线简介
现场智能总线压力变送器LD302（FF协议）
. 电容式压力传感器 . 0.075%精度 . 40:1量程比 . 全系列
. 0-125Pa 到 0-40MPa可选 - 远传法兰 . 主站功能 . 自诊断功能 . 全面认证:FM认证，CE认证 . 功能块: AI, PID, ISS（输入选择模块）, INTG （积分器）, ARTH（运算模块）, CHAR （信号特征描绘模块）
简化的CIMS层次结构
现场总线技术概述
现场总线
1.1 现场总线简介
FCS FCS FCS
DCS DCS DCS
I/O CPU...
现场总线技术概述
现场总线
1.1 现场总线简介
CIMS三个层次之间的相互关系
现场级与车间级自动化信息监控及信息集成是实现工厂自动化 管理及CIMS的重要基础。