现场总线控制系统的体系结构

1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述：
现场总线是一种串行的数字数据通信链 路，它沟通了生产过程领域的基本控制设 备（现场设备）之间以及更高层次自动控 制领域的自动化控制设备（车间级设备） 之间的联系；
1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述：
现场总线是连接控制系统中现场装置的双 向数字通信网络； 现场总线是从控制室连结到现场设备的双 向全数字通信总线；
第1章 绪论

1.1 现场总线的概念 1.2 现场总线系统的组成与体系结构
1.3 现场总线的技术特点及优点
1.4 现场总线应用领域

1.5 典型现场总线简介
1.1 现场总线的概念
什么是现场总线
1.1 现场总线的概念
国际电工委员会制定的国际标准 IEC61158
对现场总线（fieldbus）的定义是：
学什么？
内容

现场总线的概念、组成、特点、优点 现场总线通信与网络基础知识 国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范 现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基 础
怎么学？
方法

理论与实践相结合

理论34学时 实验4学时

听课与自学相结合

课程特点：知识点多、交叉性强

课堂：基础、重点、难点 自学：拓展知识面、接触其他具体现场总线
（5）现场总线控制系统（FCS）
特点：把基于封闭、专用的解决方案变成了基于公开化、 标准化的解决方案，即可以将来自不同厂商而遵守同一协议 规范的自动化设备通过现场总线控制系统把DCS集中与分散 结合的集散系统结构变成了新型全分布式系统结构，把控制 功能彻底下放到现场。
现场总线是应用在生产现场、在测量控制设备之间 实现工业数据通信、形成开放型测控网络的新技术， 是自动化领域的计算机局域网，是网络集成的测控系 统。
1.1 现场总线的概念
现场总线一般应被看作是一个系统、一个网络或一个网络 系统，它应用于现场测量和/或控制目的，通常被称为 现场总线 现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System） 现场总线系统 现场总线网络 现场总线网络系统 现场总线网络控制系统 网络控制系统NCS （Network Control System）
安装在制造或过程区域的现场装置与控制
室内的自动控制装置之间的数字式、串行、
多点通信的数据总线称为现场总线。
1.1 现场总线的概念
第 2 版（ Ed2.0 ） IEC61158-2 用于工业控制系统中
的 现 场 总 线 标 准 —— 第 2 部 分 ： 物 理 层 规 范 （ Physical Layer Specification ） 与 服 务 定 义 （Server definition）又进一步指出： 现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备， 如变送器（transducers）、执行器（actuators）和 本地控制器（local controllers）之间的数字式、串 行、多点通信的数据总线。
1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的理解和解释还存在一些
不同的表述。 现场总线一般是指一种用于连接现场设 备，如传感器（ sensors ）、执行器以及像 PLC、调节器（regulators）、驱动控制器 等现场控制器的网络；
1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述：
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；
控制系统的发展过程
（1）初级控制系统 时间：20世纪50年代以前； 特点：所用的设备主要是安装在生产现场、具有 简单测控功能的基地式仪表，信号基本上都是在本 仪表内起作用。此阶段的控制系统均简单、初级控 制系统。
（2）模拟仪表控制系统
时间：60年代至70年代后期；
特点：以电子管、晶体管、集成电路为核心的气 动和电动单元组合式仪表两大系列，它们分别以压 缩空气和直流电源作为动力，用于对防爆要求较高 的化工生产和其他行业，防爆等级为本质安全型， 在仪表内部实行电压并联传输，外部实行电流串联 传输，以减小传输过程的干扰。
现场总线技术 （工业控制网络）
主讲教师：李娟
问题：

1. 为什么学习这门课程——现场总线（工业控制网络）？ 为什么学？ 目的

2. 通过这门课程能学到什么？ 学什么？ 内容

3. 怎样学习这门课程？ 怎样学？ 方法
为什么学？
背景与目的 背景

工业控制网络 —— 现场总线是自动化及电气工程 领域当前和今后的发展热点。 现都 对于电气工程领域： 均要
1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述：
现场总线是用于过程自动化和制造自动化 （最底层）的现场设备或现场仪表互连的现 场数字通信网络，是现场通信网络与控制系 统的集成；
1.1 现场总线的概念
对现场总线概念的不同的表述：
在自动化领域，“现场总线”一词是指安装在现场
的计算机、控制器以及生产设备等连接构成的网络；
（3）集中式数字控制系统 时间：80年代初； 特点：使用数字信号代替模拟信号，并研 制出直接数字控制系统，用数字计算机代替控 制室内的仪表来完成控制系统功能。用一台计 算机取代控制室的所有仪表。解决了信号传输 及抗干扰问题。
（4）集散控制系统（DCS） 组成：由数字调节器、可编程控制（PLC） 以及多台计算机构成； 特点：当一台计算机出故障时，其他计算 机立即接替该计算机的工作，使系统继续正常 运行。在DCS系统中，测量仪表、变送器一般 为模拟仪表，控制器多为数字式，因而它又是 一种模拟数字混合系统。但是各厂家的产品互 换与互操作有一定的局限性。

在现代电机驱动与控制装置（如变频器）中 在数字化变电站 配电系统/继电保护装置中 在智能电器中 在楼宇自动化装置中
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对于国防领域：

在航空航天设备、舰船、装甲车辆中均使用了现场总线系统。
为什么学？
背景与目的
目的




掌握现场总线的概念。 掌握通信与网络基本知识。 学会阅读并理解现场总线协议 /规范，能够设计一 般设备的现场总线通信接口。 掌握典型现场总线系统的基本应用技术，并为进 行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的 基础。