现场总线技术教学讲义
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现场总线课件第1章PPT课件
02
现场总线技术的体系结构
现场总线的技术体系
现场总线的技术体系包括物理层、数据链路层和应用层。其中，物理层定义了总线的物理特性，如总 线的传输介质、电气接口等；数据链路层定义了数据传输的规则，如数据帧格式、流量控制等；应用 层定义了设备之间的通信协议和信息交换方式。
现场总线的技术体系还包括设备描述层和系统管理层。设备描述层用于描述设备的功能和属性，以便 于其他设备识别和连接；系统管理层则负责整个系统的调度和管理，包括设备的配置、监控和维护等 。
现场总线课件第1章 ppt课件
目 录
• 现场总线概述 • 现场总线技术的体系结构 • 现场总线技术的应用领域 • 现场总线技术的发展趋势与未来
展望 • 总结
01
现场总线概述
现场总线的定义
总结词
现场总线是一种用于工业自动化系统的通信协议，它允许不同设备之间进行实时 、双向、多节点通信。
详细描述
现场总线是一种通信协议，专门为工业自动化系统设计。它允许多个设备或节点 在同一个网络上进行实时、双向的数据交换。通过现场总线，各种传感器、执行 器、控制器等设备可以相互连接，形成一个完整的自动化系统。
现场总线的主要特点
要点一
总结词
现场总线具有实时性、可靠性和开放性等特点。
要点二
详细描述
现场总线作为一种通信协议，具有实时性、可靠性和开放 性等重要特点。实时性是指现场总线能够快速地传输数据 ，满足工业控制系统的实时需求。可靠性则是指现场总线 具有很强的抗干扰能力，能够保证数据传输的准确性和稳 定性。开放性则意味着现场总线遵循国际标准，不同厂商 的设备可以相互连接和集成，提高了系统的可扩展性和互 操作性。
化的市场需求和工业环境。
现场总线技术及应用课件：现场总线技术概述
现场总线技术概述
现场总线的主要任务，就是通过自动化系统的数据信息 来完成生产的执行。这些数据信息包括电机的电流、电机的 转速、管道的流量、阀门的状态、温度的高低、压力的大小 等，还包括控制电机的启动和停止、打开和关闭阀门、发送 警报等。现场总线传递的数据信息，是现场控制流程能够正 常进行下去的基础，也是企业级网络非常重要的部分。
接上。 现场总线的主站和子站有内置或外加的通信模块、通信
卡，而且支持相同的通信协议以实现互连。
现场总线技术概述
当然，如果现场总线的规模较大，也可能出现包含多个 不同通信协议的子网的情况，但每个子网使用的一定是同一 个通信协议。子网和子网之间，可以通过网关来实现协议的 转换，以组成大的主网。主站除了具备通信能力之外，还具 有强大的运算能力，因为在每一个扫描周期，主站都需要对 通信的数据进行处理并做出响应。通信的速度越快，主站的 运算能力的需求就越大，否则通信的实时性就无法体现出来。 子站作为受控设备，相对来说运算能力的要求比主站要小得 多，但也要能够及时执行主站的控制命令、监视命令并及时 反馈信息。当
现场总线技术概述
最后是降低了生产的稳定性。开关量信号和模拟量信号 都是纯粹的电信号，极易受到干扰。如果现场设计或施工不 当，则在信号受到干扰时很容易出现设备误动、信息错误、 无法安全停机等问题。如果是在施工阶段，技术人员尚可花 费大量的时间对其进行排查；如果已进入生产阶段才发现类 似问题，则需要花费大量的人力和物力来进行二次改造。
现场总线技术概述
现场总线的安全性则分为两个方向，一个是面向安全设 备的，另一个是面向通信本身的。面向安全设备方面，现在 很多通信协议都在自己的规范中单独加入了安全设备的部分， 牵涉安全设备的冗余、自检等，其目的是和安全设备做到更 优的适配，保证在出现安全问题时可以正常地停机。面向通 信本身方面，在前面稳定性的部分有必要的设置，如数据校 验、心跳协议等，其目的是保证通信自身信息的安全，并在 出现故障时可以做出正确的动作，如停机、报警等。得益于 通信速度的加快，目前这一部分的内容在整个通信协议的交 换信息中的占比越来越大，就是为了提高通信自身的安全性。
DCS及现场总线技术精讲PPT教案
2）经营管理级（层）
经营管理级（层）是工厂经营者使用的。它管理的范 围很广，包括工程技术方面、经济方面、商业事务方 面、人事活动方面以及其他方面的功能。把这些功能 都集成到软件系统中，通过综合的产品计划，根据各 种变化条件，结合多种多样的材料和能量调配，以达 到最优地解决策略和方法。在这一层中，通过网络与 公司的经理部、市场部、计划部以及人事部等办公室 进行连接，来实现整个企业系统的最优化。
2.2 DCS的构成及联系
的基本构成 一个基本的DCS一般是由现场控制站
（或过程控制单元）、现场数据采集站 （或过程接口单元）、操作员工作站、 工程师工作站、各种功能站（如记录数 据站、高级控制站、管理计算站等）和 高速数据通道（或系统通信网络）等几
1.现场控制站
现场控制站（Scene Control Station，SCS），又叫过程控 制单元（Process Control Unit，PCU），是DCS的核心，系统主 要的控制功能是由它来完成的。
Network） 信息管理级、对应管理网络（Management
Network）
DCS的典型体系结构
DCS系统四级（层）内容介绍：
1．现场级（层） 此层有现场各类测控装置（设备），如各类传感器、变
送器、执行器等。它们能够完成对生产装置（过程）的信 号转换、检测和控制量的输出等。现场控制站（过程控制 计算机）通过现场网络直接与这级（层）设备连接。 2．控制级（层） 此层有现场控制站（包括各种控制器、智能调节器）和 现场数据采集站等。它们通过控制网直接与现场各类装置 (如变送器、执行机构)相连，完成对所连接的各类装置实 施监测和控制。 同时，它们还能与上面的监控层计算机相连，接收上层 的管理信息，并向上传递现场装置的特性数据和采集到的 实时数据。
现场总线技术讲座
[定义] 现场总线是指计算机网络与生产过程专用网络，或工业控制网络与生产现场基层的自动化测控设备之间传送信息的共同通路。
[相关技术]自动控制技术；仪器仪表；计算机技术；通信技术；微电子技术；网络技术[技术难点]基于现场总线技术的全开放分散控制系统是自动控制技术、自动化仪表、工业技术、计算机技术、网络技术、通信技术的交叉与集成，因此现场总线技术需要在以下几个方面加大研究、开发力度：☆基于现场总线的智能化、自动化仪表、现场仪表是信息获取的工具，是信息工业的源头。
智能化应包括理解、推理、判断与分析等一系列功能，能适应被测参数的变化，在线联机改变量程，自动检测自身工作状态并传递信息，进行异常处理，自动进行指标判断与分选，进行逻辑操作，定量控制与程序控制，实现多参数测量，进行数字信号处理等。
☆基于现场总线的网络设备的软、硬件控制系统从模拟仪表到集中监督控制系统，进而到分散控制系统(DCS)，可以说取得了很大的进展，但系统的开放性和通信问题仍未解决，系统的开放性是要解决不同厂家软、硬件产品可集中到一个系统中，如LonWorks总线技术产品，只要遵循LonMARK标准，几百家的不同产品均可连在一个系统上，所以要进行网络设备的研制必须遵循现场总线的标准进行开发。
☆组态技术包括网络拓扑结构、网络设备、网段互连等。
☆网络管理技术包括网络管理软件、网络数据操作与传输。
现场总线的出现形成了低层网络，同时提供与企业、企业网(Intranet)、国际互联网(Internet)相连接的可能性，所以搞网络企业也需拓宽到这一层次。
☆基于现场总线技术的全开放控制系统的集成技术总体来说，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向发展，并且涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，涉及到电力、冶金、石油、化工、建材、轻工、造纸、楼宇自动化和家庭自动化等，如何将系统集成，并应用于这些领域，是需要解决的难点之一。
2007-9-8 00:47 #1魏海洋高级工程师精华15积分3233帖子2401水位10210技术分106回复: 现场总线技术讲座[国外概况]1984年美国Inter公司提出一种计算机分布式控制系统-位总线（BITBUS），它主要是将低速的面向过程的输入输出通道与高速的计算机总线多（MULTIBUS）分离，形成了现场总线的最初概念。
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
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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。
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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。
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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。
《现场总线技术及应用》课件1现场总线技术概述
2、电动单元组合式模拟仪表控制系统
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
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
《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。
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》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。
《现场总线技术》PPT课件
典型的FCS组成结构
三、现场总线设备
• 现场总线设备的类型可以是现场总线基金会制 定的几种类型中的任意一种，每种类型的物理 设备都具有通信能力。 • 5种设备类型： • 1、临时设备 • 工作在现场总线网络上，用于对网络组态和排 除设备故障 • 2、静态块现场设备 • 是一种包含功能块应用进程的现场设备，所有 的功能块在静态下被确定
三种CSMA坚持退避算法 • 1、不坚持CSMA。介质空闲，则发送， 否则等待随机时间，重试。 • 2、1－坚持CSMA。介质空闲，则发送， 介质忙，继续监听，直到介质空闲，立 即发送。 • 3、P－坚持CSMA。介质空闲，以P的概 率（随机算法）发送，介质忙，继续监 听，直到介质空闲，立即发送。
2.5.2 令牌访问控制方式 • 基本方式：按一定顺序在各站点传递令 牌，谁得到令牌，谁才有发报权。 • 两种令牌方式： • 1、令牌环方式
2、令牌传递总线方式 • 网上各工作站按一定顺序形成逻辑环， 首尾相连。
fcs由控制系统软件测量系统网络系统和管理系统组成ppt课件151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4在网络运行过程中对系统实时采集处理数据优化控制逻辑控制监控显示输出报表等ppt课件162测量系统多变量高性能的测量使测量仪表具有计算能设备制造等信息硬件含
1.1.1 什么是现场总线 • 定义： • 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；
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 机之间，实现数据传输、信息交换，形 成各种适应实际需要的自动控制系统
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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。
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）。
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。
复杂回路的PID功能块一般设计在FCS控制器里执 行，如带有温压补正运算(5FCL102)等。在本工程中, 所有带温压补正运算的PID调节功能块、分程控制块 等,均设计在FCS系统控制器中处理。
➢ 主干电缆屏蔽接地要求：外层屏蔽铠装钢丝接电气保护地；在仪 表室端，内层屏蔽通过泄漏线连接到网段供电电源设备（F600A） 的网段接线S端子上后再连接到仪表系统地上，在现场端，内层屏 蔽通过泄漏线连接到Megablock分接盒上的TRUNK-IN主网段中的S 端子上；中间任何地方对地要求绝缘良好。
• 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
数量
厂商
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
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。
图示为FF仪表复杂回路PID功能块设计案例
FF电缆施工要求
在现场施工中，对FF电缆和管缆的敷设以及FF
仪表设备的安装做以下规定：
➢ 敷设的电缆两端必须印有电缆标识，主干和分支电缆的接线遵循 橙色线接正极、浅兰色线接负极。
➢ 电缆/管缆尽量通过专用桥架敷设，最小弯曲半径应大于FF电缆外 径的12倍，敷设的距离应尽量的短、尽量避免高温和高粉尘场所、 尽量避免大功率电器设备，如果不能避开以上场所，则电缆应当 穿保护管敷设。所敷设的FF电缆不允许有破损以免造成多点屏蔽 6
萨姆森
3730-5阀门定位器
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SIPART PS2FF阀门定位器
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西门子
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。
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。
现场总线控制技术 在3万NM3/H空分装置上的应用
江铜集团贵溪冶炼厂 张卫华
2007年11月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 30万吨级铜冶炼厂，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 12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。
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 F600A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）。