现场总线技术现场总线概述PPT学习教案

1、会计学12第1页/共81页3第2页/共81页第3页/共81页第4页/共81页第5页/共81页 第6页/共81页第7页/共81页 一、基地式气动仪表（生产现场）一、基地式气动仪表（生产现场）二、气动、电动系列的单元组合式仪表（集中控制室）二、气动、电动系列的单元组合式仪表（集中控制室）三、直接式数字控制系统三、直接式数字控制系统 危险集中，可靠性差危险集中，可靠性差四、四、DCS (Distributed Control SystemDCS (Distributed Control System，集散控制系统，集散控制系统) ) 显示、操作、管理集中；控制、负载、危险分散；自封闭，显示、操作、管

2、理集中；控制、负载、危险分散；自封闭，“信息孤岛信息孤岛”五、五、FCS (Fieldbus Control SystemFCS (Fieldbus Control System，现场总线控制系统，现场总线控制系统) ) 开放，全分布式的控制系统开放，全分布式的控制系统六、工业以太网控制系统六、工业以太网控制系统 ( (第六代控制系统，正在发展中第六代控制系统，正在发展中) )第8页/共81页（1 1）基地式气动仪表控制系统）基地式气动仪表控制系统气动基地式气动基地式可调压力调节仪可调压力调节仪气动基地式气动基地式液位调节仪液位调节仪第9页/共81页（1 1）综合与集中：基地式仪表把必要的功能

3、部件全集中在一）综合与集中：基地式仪表把必要的功能部件全集中在一个仪表之内，只需配上调节阀便可构成一个调节系统；个仪表之内，只需配上调节阀便可构成一个调节系统；（2 2）基地式仪表系统结构简单，不需要变送器，使用维护方）基地式仪表系统结构简单，不需要变送器，使用维护方便、防爆。由于安装在现场，因而测量和输出的管线很短。便、防爆。由于安装在现场，因而测量和输出的管线很短。基地式仪表减少了气动仪表传送带滞后的缺点，有助于调节基地式仪表减少了气动仪表传送带滞后的缺点，有助于调节性能的改善；性能的改善；（3 3）基地式仪表的缺点是功能较简单，不便于组成复杂的调）基地式仪表的缺点是功能较简单，不便于组成

4、复杂的调节系统，外壳尺寸大，精度稍低。由于不能实现多种参数的节系统，外壳尺寸大，精度稍低。由于不能实现多种参数的集中显示与控制，也在一定程度上限制了基地式仪表的应用集中显示与控制，也在一定程度上限制了基地式仪表的应用范围。范围。（1 1）基地式气动仪表控制系统）基地式气动仪表控制系统 基地式气动仪表控制系统特点基地式气动仪表控制系统特点第10页/共81页（1 1）基地式气动仪表控制系统）基地式气动仪表控制系统第11页/共81页（2 2）气动、电动系列的单元组合式仪表）气动、电动系列的单元组合式仪表（模拟仪表控制系统）（模拟仪表控制系统）第12页/共81页（2 2）气动、电动系列的单元组合式仪表

5、）气动、电动系列的单元组合式仪表（模拟仪表控制系统）（模拟仪表控制系统）第13页/共81页（2 2）气动、电动系列的单元组合式仪表）气动、电动系列的单元组合式仪表（模拟仪表控制系统）（模拟仪表控制系统）第14页/共81页（2 2）气动、电动系列的单元组合式仪表）气动、电动系列的单元组合式仪表（模拟仪表控制系统）（模拟仪表控制系统）第15页/共81页第16页/共81页第17页/共81页第18页/共81页第19页/共81页第20页/共81页中央控制室各站监控室现场PLC第21页/共81页第22页/共81页第23页/共81页第24页/共81页第25页/共81页第26页/共81页第27页/共81页第2

6、8页/共81页现场总线技术概述 现现 场场 总总 线线 控控 制制 系系 统统 (FCS) (FCS) 布布 线线 方方 式式第29页/共81页 第30页/共81页现场总线技术概述 FCSDCSI/O CPU.第31页/共81页 FCSDCSI/OI.SI.SI.SI.SI.S第32页/共81页 FCSDCSI/O CPU.FCSDCSAIAOPIDAIAIAOPIDPID第33页/共81页 FCS FCS与与DCSDCSFCSDCSI/O CPU.FCSDCSFCSDCSFCSFCS信息是双向的信息是双向的DCSDCS信息是单向的信息是单向的第34页/共81页1. 1. 现场总线的现场设备在

7、不同程度上都具有数字计算和数字通信能现场总线的现场设备在不同程度上都具有数字计算和数字通信能力。力。这一方面提高了信号的这一方面提高了信号的测量、控制和传输精度测量、控制和传输精度，同时为丰富，同时为丰富控制信息控制信息的内容的内容、实现其远程传送创造了条件。、实现其远程传送创造了条件。2. 2. 借助现场设备的计算、通信能力，在现场就可以进行多种复杂的借助现场设备的计算、通信能力，在现场就可以进行多种复杂的控制计算，形成控制计算，形成真正分散在现场的完整的控制系统真正分散在现场的完整的控制系统，提高了控制系统，提高了控制系统运行的可靠性。运行的可靠性。3. 3. 还可借助现场总线控制网络以及

8、与之有通信连接的其他网络，实还可借助现场总线控制网络以及与之有通信连接的其他网络，实现现异地远程自动控制异地远程自动控制。4. 4. 还可提供传统仪表所不能提供的如设备资源、阀门开关动作次数还可提供传统仪表所不能提供的如设备资源、阀门开关动作次数、故障诊断等信息，便于操作管理人员更好、更深入地了解、故障诊断等信息，便于操作管理人员更好、更深入地了解生产现场生产现场和自控设备的运行状态和自控设备的运行状态。第35页/共81页 . . . 第36页/共81页 第37页/共81页第38页/共81页l由于处于生产过程底层的测控自动化系统采用一对一连线由于处于生产过程底层的测控自动化系统采用一对一连线，

9、用电压和电流的模拟信号进行测量控制，或采用自封闭式，用电压和电流的模拟信号进行测量控制，或采用自封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系统成为交换，使自动化系统成为“信息孤岛信息孤岛”。l为解决上述问题，则需要自动控制信息集成，必须设计一为解决上述问题，则需要自动控制信息集成，必须设计一种能在工业现场环境运行的、性能可靠的、造价低廉的工厂种能在工业现场环境运行的、性能可靠的、造价低廉的工厂底层网络。实现自动化设备之间的多点数字通信，实现底层底层网络。实现自动化设备之间的多点数字通信，实现底层设备现场之间以及生

10、产现场与外界的信息交换。现场总线就设备现场之间以及生产现场与外界的信息交换。现场总线就是在实际需求下应运而生。是在实际需求下应运而生。第39页/共81页 第40页/共81页 第41页/共81页FCSDCSAIAIAOPIDPIDAIPIDAO控制室控制室第42页/共81页第43页/共81页第44页/共81页DCSI/O CPU.DCSDCS简化。简化。第45页/共81页I/O CPU.。第46页/共81页I/O CPU.第47页/共81页FCSDCSFCSDCSFCSFCS下装下装DCSFCSDCSFCSDCS第48页/共81页FoxboroFCSDCSFCSDCSFCS下装下装DCSFCSD

11、CSFCSDCS第49页/共81页FoxboroFCSDCSFCSDCSFCS下装下装DCSFCSDCSFCSDCS256 I/O第50页/共81页FCSDCSFCSDCSFCS下装下装DCSFCSDCSFCSDCS256 I/OAFTERBEFORE256 I/O简化了接线简化了接线第51页/共81页FCSDCSFCSDCSFCS下装下装DCSFCSDCSFCSDCSDCS系统仪表接线系统仪表接线第52页/共81页FCSDCSFCSDCSFCS下装下装DCSFCSDCSFCSDCS256 I/O256 I/OBeforeCourtesy: Cargill Corporation第53页/共8

12、1页FCSDCSFCSDCSFCS下装下装DCSFCSDCSFCSDCSAfterCourtesy: Cargill Corporation第54页/共81页I/O CPU.AIAOPIDAIAOPID第55页/共81页I/O CPU.FCSDCS第56页/共81页I/O CPU.PV（good&normal, alarm)第57页/共81页I/O CPU.FCSDCSFCS可以在线对仪表进行校验，量程修改，仪表调零等工作而不必将表拆下。可以在线对仪表进行校验，量程修改，仪表调零等工作而不必将表拆下。第58页/共81页I/O CPU.DCS。FCS第59页/共81页I/O CPU.FC

13、SDCS第60页/共81页(1) 基于TCP/ IP 的以太网是一种标准的开放式网络, 不同厂商的设备很容易互联。这种特性非常适合于解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作的问题。(2) 以太网能便捷地访问远程系统, 共享/访问多数据库。(3)易于与Internet 连接, 能够在任何城市、地方利用电话线通过Internet 对企业进行监控。(4)能降低成本, 包括技术人员的培训费用、维护费用及初期投资。(5)以太网能实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接。第61页/共81页工业以太网缺点：(1) 存在实时性差，不确定性的问题。(2) 工业可靠性问题。(3) 安全性问题。没有授权的用户可能进入网络的控制层或管理层，造成安全漏洞。第62页/共81页第63页/共81页第64页/共81页现场总线技术概述第65页/共81页 第66页/共81页局域网NT 服务器Internet监控工作站其它工作站现场总线接口差压变送器调节阀差压变送器 差压变送器温度变送器企业管理层（数据网络）过程监控层（数据网络）现场控制层（控制网络）现场总线网段第67页/共81页现场总线技术概述Ethernet现场控制层FCS制造执行层MESEthernet资源规划层ERPEthernet调节阀温度变送器温度变送器温度变送器调节阀Internet控制网络第68页/共81页第69页/共81页第70页/共81页第71页