现场总线仪表系统教案.doc

第 1 次课教案
 
现场总线课程班级年月日第周
 
章节名称
 
 
第九章现场总线控制系统概论
 
 
教学目的
与要求
 
 
了解什么是现场总线
 
 
 
教学内容
 
 
 
 
第一节    概述

 
 
重点
 
 
现场总线定义
 
难点
 
 
现场总线优势
 
作业
 
 
9—1
 
教具与挂图
 
投影胶片 0—1
 
 
 
 
教学过程
(组织与方法)
 
 
 
 
 
教学准备—讲授—问题—解答—总结
参考书目:阳宪惠现场总线技术及应用
周明现场总线控制中国电力出版社 2002
李子连现场总线技术在电厂应用综论中国电力出版社 2002
 
 
 
 
沈阳工程学院第 1 页
第九章现场总线控制系统的概述
chapter 9 fieldbus control system
 
现场总线控制系统—FCS


IEC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。
IEC1158: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之为现场总线。

(1)DCS为扩大视野,产生了与现场仪表通信的要求(如对现场仪表设定,对现场仪表进行寿命监视,程序下载等远程组态,设定和诊断)
(2)现场仪表开始采用微处理机,即智能仪表产生了与上位机DCS的通信要求,仪表除了对被测参数检测外还产生了附带恰有用的信息,需
上传DCS,以表状态,寿命,多变量传送等。
附带信息:如在传输测量信号或反馈阀位信号的同时,可附带传输过
程标签,装置联接数目,环境温度,过程静压等辅助信息。
4-20mA只能单向传输一个测量信号,若传输上述大量信息,必得增加电缆数量,使系统费用增加。
而现场总线Fieldbus能够支持双向,多支路,多变量,全数字化的信息传输,
大大节约电缆,因此现场总线应用户的需求产生了。
(几种典型的现场总线)
1999年7月21至23日,SC65C/WG6在加拿大渥太华召开了现场总线标准制定工作会议,在会上通过了8种现场总线协议为国际标准,这8种现场总线为:
FFH1( IEC技术报告)
(美国ROCKWELL公司)
PROFIBUS(德国SIEMENS公司)
(丹麦PROCESS DATA公司)
FFHSE(即原FFHZ,美国FISHER ROSEMOUNT公司)
(美国BOEING公司)
WORLD FIP(法国ALSTOM公司)
INTERBUS (德国PHOENIX CONTACT公司)
品种过多,不符合当初制定的现场总线国际标准的初衷,因为那时的目标是制定单一的现场国际标准.
据不完全统计,世界上出现过的现场种类已达170-200种,经过了十多年的竞争和完善,现在市场约有40种左右.
市场上这些现场总线分为主流现场总线产品和非主流现场总线产品,主流指
FF,PROFILBUS和WORLD FIP,'春秋列国'结束,'群雄割据'开始,'秦始皇'将统一.
 
 
第 2 页
(特点)(优点)
(1)提高准确度
引入现场总线可消除模拟通信方式中数据传输时产生的误差,提高传输精度.
模拟通信方式中产生误差的原因有以下三个方面:
(1)现场仪表中D/A转换产生误差.
(2)模拟信号传输产生误差.
(3)系统仪表的A/D转换产生误差.
在模拟通信方式中传输装有微处理器现场仪表数据时,数据进行A/D,D/A转换时产生误差,,,数字信号传输与模拟信号传输的不同之处在于:,不需要A/D,D/A转换,因此也不会产生转换误差,引入现场总线就消除了上述3个误差,提高了传输精度.

模拟通信方式和现场总线通信方式精度比较如图所示
模拟通信方式
A/D
系统仪表
D/A
up
传感器
4-20mA

数据传输方向
PV值传输有误差
现场总线通信方式
 
系统仪表
调制解调器
调制解调器
up
传感器
数字
 
数据传输方向 PV值传输无误差
将频率很低的信号(希望传输的信号) '骑'在高频信号上,这一处理过程称为调制,将从调制后的信号(已调波)取出原来的信号的处理过程