《现场总线技术》PPT课件

1、现场总线技术，第一章现场总线概述，1.1现场总线简介自动化领域的计算机局域网。是用企业底层数字通信网连接微型化仪表的开放系统。现场总线不仅是总线技术，还是系统技术。1.1概述了计算机技术实现过程控制、智能传感器开发、数字信号的模拟信号替代、形成了高级工业测量技术现场总线(Fieldbus)。现场总线是工业现场仪表和控制系统之间的全数字、双向和多站点串行通信网络，它从各种发射机、传感器、人机接口设备中获取信息，并通过控制器将信息传送到执行器。现场总线系统现场总线控制系统(FCS)，1.1.1现场是什么：1、传统测量仪器微化、数字计算、通信功能2、可用双绞线总线、将现场仪表连接到网络系统；特性：3

2、，公开，标准化通信协议4，现场仪表，控制设备和远程监控计算机之间的数据传输，信息交换，符合实际需要的各种自动控制系统形成现场总线控制系统的其他特性：1，全数字通信2，1对N结构3，可靠性4，控制状态5，兼容性6立即可用。用户可以自由集成FCS 4、分布式功能块FCS丢弃DCS的输入/输出设备和控制站，并分发DCS控制站的功能块。5，通信线路电源(例如，I2C总线)6，开放互连网络可以与同一层网络和不同层网络互连。统一配置，将来自不同制造商的网络和设备合并为一个集成的FCS。1.1.3一些有影响力的现场总线，1，基金会现场总线，Ff)应用领域包括流程自动化为主2，Profibus总线应用领域：制

3、造自动化，流程自动化，电力，建筑，铁路交通3，LonWorks总线应用领域：建筑4，P FCS组件功能：智能原始DCS系统的控制室中的控制模块和I/o模块可以放置在现场设备上，从而完成现场直接应用现场设备的通信功能。 现场测量传输仪表和执行机构的直接传输信号可以实现完全的分布式控制。配置：FCS配置，数字信号代替模拟信号，1对N通信，通信电缆为设备供电，现场设备外不再需要A/o。FCS包括控制系统软件、测量系统、网络系统和管理系统、1、控制系统软件(监视配置软件、裴珉姬管理软件、模拟软件和设备管理软件等)。1、开发配置软件选择、操作人界面软件控制2、配置软件、功能块之间的连接完成；3、选择网络

4、配置的功能参数；4、网络运行期间系统的实时收集、数据处理、控制优化、逻辑控制、监控、显示、输出报告等；2、测量系统、多变量高性能测量、测量仪表中的计算功能等更多功能3、设备管理系统对自身和流程的诊断、管理、设备运行状态和制造商提供的设备制造信息4 协议转换器、计算机和基本智能仪表软件包括：网络操作软件、服务器操作软件、应用程序软件数据库、通信协议、网络管理协议等；2；FCS的体系结构；1；现场总线和LAN连接；实施新的结构体系结构体系结构；决策自上而下；对较低层进行充分授权；对较低层进行灵活的跨部门交叉功能组织层三层结构：子：设备层中间层：生产管理父：工厂管理二层网络：子：现场总线网络层中间层

5、：LAN层最低层是现场测量设备和执行机构(包括DCS、PLC)，典型的FCS配置结构，3，现场总线设备，现场总线设备5种设备类型：1、在站点总线网络中工作的临时设备、网络配置和设备故障排除的2、静态块现场设备是包含功能块应用进程的现场设备，所有功能块是静态确定的，5种设备类型：3、动态块现场设备具有与静态块现场设备相同的特性。但是，有三个要素：功能块的动态安装和卸载功能4、接口设备的现场设备之间的接口功能5、显示设备、现场总线设备管理、现场总线设备管理。1、智能多参数变送器和预裴珉姬管理、包含诊断的智能现场设备2、开放式通信协议3、现场总线设备管理软件包括：设备设置完成、配置、配置裴珉姬维修人

6、员有效准确的裴珉姬维修报告、现场总线设备管理图、4、现场总线控制网络的体系结构、现场总线的本质：控制网络。直接面向生产过程，与internet等信息网络不同。要求：高实时性、可靠性、数据完整性和可用性。功能：简化标准网络协议，包括1、ISO/OSI层模型的三层：物理层、数据链路层和应用程序层2；完成与父工厂信息系统的数据交换；传输；集成自动化。集成现场总线控制模型、1、流程控制层PCS自动执行遵循OSI通信协议的最低现场控制器、智能装置和设备互连的实时控制通信网络。2.制造执行层MES从现场设备中获取数据，以实现多种控制、操作参数监控、警报和趋势分析3、企业资源计划层ERP在分布式网络环境中构

7、建安全的远程监控系统。远程用户可以实时查看和监控现场生产流程。1.5.5通信模型和协议，现场总线将ISO/SIO参考模型7层结构简化为三层体系结构，包括应用层、数据链路层和物理层，以满足实时需求。5、定义通信模型和协议、1、物理层、网络通道和连接方法、传输介质、波特率、每个线路连接的数量、最大传输距离、电源等。2、数据链路层DDL(DDL)DDL为应用层定义一组功能，并为向下和物理层定义服务，以提供介质访问控制功能，以及信息传输的错误验证。DDL是现场总线的核心。连接到同一物理通道的所有应用进程通过DDL的实时管理进行协调。3，应用层是为工业自动化领域的现场设备控制和特定应用而设计的。为用户提

8、供简化或实现分布式控制系统的应用进程间通信的一系列服务，同时为分布式现场总线控制系统提供应用程序接口的操作标准，使系统开发成为可能。基于1.5现场总线的企业信息系统，1.5.1企业信息系统的配置，1.5.2企业信息系统的功能模型，1.5.3企业信息系统的集成环境，1.6 MAP，TOP和现场总线，1.6.“制造自动化协议”(Technical and Protocal)是适用于办公自动化协议的工业生产的开放式标准通信系统。与地图互补和集成；1 . 6 . 2 TOP/MAP/Fieldbus的网络结构(80年代)；1 . 6 . 3 LAN/Fieldbus(基于TCP/IP协议)；摘要；第2

9、章网络和数据总线段：通过总线连接2.1.2总线操作的基本内容总线操作：总线上的命令与响应者之间的连接数据传输分离操作序列数据传输：“读取，写入”数据操作读取：响应者的数据写入：向响应者发送数据通信请求物理寻址：指定位置的设备寻址逻辑寻址：指定存储单元的通用区域广播寻址2.1.2总线操作的基本内容，总线仲裁总线定时：定时信号地址重新分配，故障隔离多段总线操作：多段互连，2.2通信系统简介，2.2.1通信系统配置，2.2方法：1，随机访问方法：通用CSNA/CD争用总线技术2，控制访问方法：通用令牌总线，令牌环，2 . 5 . 1 CSNA请稍等片刻，然后重试。三个CSMA坚持回避算法，1，不坚持CSMA。介质空闲时发送，否则等待随机时间，然后重试。2，1坚持CSMA。如果介质空闲，则发送、介质忙、继续接收，直到介质空闲，然后立即发送。3、p主张