现场总线控制系统的体系结构PPT课件.ppt

现场总线概述
现场总线的现状与发展
现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。
按照IEC对现场总线（fieldbus）一词的定义，现场总线是一种应障信息等。
用一根通信线直接互连N个现场设备，从而构成了现场设备的互连网络。
现场总线控制系统的体系结构
离散量/模拟量输入/输出设备
指示灯：状态指示
光电传感器：
检测开关
操作员接口 ：
输入操作命令
阀和交流驱动器：
执行器，输出设备
变送器
（传感器）
：输入设备
控制器：
主站、从站
人机界面 ：
输入/输出设备
参数、命令、显示
图1-1 FCS与DCS结构比较
PROFIBUS-DP
H1
DeviceNet现场总线
现场设备
现场设备
网桥
LonWorks现场总线
CANBUS
服务器
LAN
操作站
4~20mA
LAN
传统的模拟仪表
控制站
操作站
现场总线控制系统（FCS）与传统控制系统（如DCS）结构对比如图1-1所示。
2．现场总线的技术特点
（1）系统的开放性
开放是指对相关标准的一致性、公开性，强调对标准的共识与遵从。
（2）互可操作性与互用性
这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。
（3）现场设备的智能化与功能自治性
它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
（4）系统结构的高度分散性
由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。
（5）对现场环境的适应性
作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、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。
3．现场总线的优点
由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行及检修维护，都体现出优越性。
（1）节省硬件数量与投资
由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制器、计算单元等。
（2）节省安装费用
现场总线系统的接线十分简单，由于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。
（3）节约维护开销
由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通信将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除，缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化、连线简单而减少了维护工作量。
（4）用户具有高度的系统集成主动权
用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。
（5）提高了系统的准确性与可靠性
由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，减少了传送误差。
现场总线标准的制定
国际电工委员会极为重视现场总线标准的制定，早在1984年就筹备成立了IEC/TC65/SC65C/WG6工作组，开始起草现场总线标准。
IEC 61158标准将采用的8种类型为：
Type 1
IEC 61158（FF的H1）
技术报告
Type 2
ControlNet（美国Rockwell公司支持）
现场总线
Type 3
PROFIBUS（德国Siemens公司支持）
现场总线
Type 4
P-Net（丹麦Process Data公司支持）
现场总线
Type 5
FF HSE（即原FF的H2，Fisher-Rosemount公司支持）
现场总线
Type 6
SwiftNet（美国波音公司支持）
现场总线
Type 7
WorldFIP（法国Alstom公司支持）
现场总线
Type 8
INTERBUS（德国Phoenix Contact公司支持）
现场总线
从IEC 61158现场总线标准长达15年的制定经历中，以及IEC各国家委员会全力以赴积极参与和激烈争论的程度来看，在数字技术时代，标准已不仅仅是一个产品的规范，它还起着引导和促进高新技术发展的特殊作用。
现场总线的现状
国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）自1984年起着手现场总线标准工作，但统一的标准至今仍未完成。
1．多种总线共