现场总线控制系统.pptx

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1、共61页第1页现场总线的产生现场总线的产生图：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统图：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统 第一节 现场总线控制系统概述第1页/共60页共61页第2页现场总线技术特点现场总线技术特点系统的开放性互可操作性与互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性 对现场环境的适应性第一节 现场总线控制系统概述第2页/共60页共61页第3页现场总线技术特点现场总线技术特点现场总线体系结构 第一节 现场总线控制系统概述第3页/共60页共61页第4页现场总线的基本内容现场总线的基本内容 现场总线的含义 通信网络 互操作性 分散功能块 通信线供电 开放式互

2、连网络第一节 现场总线控制系统概述第4页/共60页共61页第5页现场总线的基本内容现场总线的基本内容FCS的分散功能块控制方案 第一节 现场总线控制系统概述第5页/共60页共61页第6页现场总线的基本内容现场总线的基本内容新一代FCS控制器 第一节 现场总线控制系统概述第6页/共60页共61页第7页现场总线的基本内容现场总线的基本内容现场总线的网络结构 1.现场总线的网络拓扑结构 环型、总线型、树型 2.现场总线的数据操作方式 从现场总线的数据存取、传送、操作方法来分有三种工作模式：对等(Peer to Peer)、主从(Client/Server C/S)及网络计算机结构(Network C

3、omputing Archnitecture NCA)第一节 现场总线控制系统概述第7页/共60页共61页第8页现场总线的基本内容现场总线的基本内容3.网络扩展与网络互连 网络扩展与网络互连 （1）网络扩展 （2）网络互连 （3）开放系统互连模型和通信协议第一节 现场总线控制系统概述第8页/共60页共61页第9页现场总线的基本内容现场总线的基本内容OSI及其几种现场总线开放互连模型的对应关系 第一节 现场总线控制系统概述第9页/共60页共61页第10页现场总线的基本内容现场总线的基本内容FCS体系结构第一节 现场总线控制系统概述第10页/共60页共61页第11页现场总线的基本内容现场总线的基本

4、内容1151电容式压力变送器的测压原理 智能压力变送器原理图智能压力变送器原理图 第一节 现场总线控制系统概述第11页/共60页共61页第12页现场总线的基本内容现场总线的基本内容1151智能压力仪表具有如下功能1 1采集差压信号采集差压信号2 2采集温度信号采集温度信号3 3压力信号单位转换压力信号单位转换4 4测压膜片非线性补偿测压膜片非线性补偿5 5压力信号温度补偿压力信号温度补偿6 6流速和流量计算流速和流量计算7 7测量数据越限报警测量数据越限报警8 8自标定自标定9 9零点和满度设定零点和满度设定1010掉电保护掉电保护1111数据通信数据通信1212回路控制回路控制第一节 现场总

5、线控制系统概述第12页/共60页共61页第13页现场总线的基本内容现场总线的基本内容FCS上位机管理软件功能 1系统组态系统组态2数据库组态数据库组态3历史库组态历史库组态 4图形组态图形组态5控制算法组态控制算法组态6数据报表组态数据报表组态7实时数据显示实时数据显示8历史数据显示历史数据显示9图形显示图形显示 10参数列表参数列表11数据打印输出数据打印输出12数据输入及参数修改数据输入及参数修改13控制运算调节控制运算调节14报警处理报警处理15故障处理故障处理 16通信接口通信接口17人机接口人机接口第一节 现场总线控制系统概述第13页/共60页共61页第14页第二节第二节 几种常见的

6、现场总线几种常见的现场总线现场总线基金会(FF)Fieldbus Foundation(FF)组织FF现场总线的特点与优势 设备互操作性、改善过程数据、对进程增加更多的了解、改善现场安全、更早的预测维护、减少的线缆和安装费用第二节 几种常见的现场总线第14页/共60页共61页第15页现场总线基金会现场总线基金会(FF)FF现场总线主要技术内容 1基金会现场总线的通信技术 2标准化功能块(FB-Function Block)3设备描述(DD-Device Description)与设备描述语言(DDL-Device Description Language)4现场总线通信控制器与智能仪表或工业控

7、制计算机之间的接口技术 5系统集成技术 6系统测试技术第二节 几种常见的现场总线第15页/共60页共61页第16页现场总线基金会现场总线基金会(FF)基金会现场总线的网络拓扑结构 第二节 几种常见的现场总线第16页/共60页共61页第17页H1H1、H2H2总线网段的主要特性参数总线网段的主要特性参数低速现场总线低速现场总线H1H1高速现场总线高速现场总线H2H2传输速率传输速率31.25kbit31.25kbit/s/s31.25kbit31.25kbit/s/s31.25kbit31.25kbit/s/s1Mbit/s1Mbit/s1Mbit/s1Mbit/s1Mbit/s1Mbit/s信

8、号类型信号类型电压电压电压电压电压电压电流电流电压电压电压电压拓扑结构拓扑结构总线总线/菊花菊花链链/树型树型总线总线/菊花菊花链链/树型树型总线总线/菊花菊花链链/树型树型总线总线总线总线总线总线通信距离通信距离19001900米米19001900米米19001900米米750750米米750750米米750750米米分枝长度分枝长度120120米米120120米米120120米米0 00 00 0供电方式供电方式非总线非总线供电供电总线总线供电供电总线总线供电供电总线交流总线交流供电供电非总线供非总线供电电非总线供非总线供电电本质安全本质安全不支持不支持不支持不支持支持支持支持支持不支持不

9、支持支持支持设备数设备数/段段2-322-321-121-122-62-62-322-322-322-322-322-32第二节 几种常见的现场总线第17页/共60页共61页第18页现场总线基金会现场总线基金会(FF)FF现场总线控制系统体系结构 现场总线设备分类 FF现场总线控制系统结构第二节 几种常见的现场总线第18页/共60页共61页第19页现场总线基金会现场总线基金会(FF)FF现场总线控制系统结构第二节 几种常见的现场总线第19页/共60页共61页第20页现场总线基金会现场总线基金会(FF)FF现场总线信息原理 FF的协议规范建立在ISO/OSI层间通信模型之上，它由3个主要功能部分

10、组成：物理层、通信栈和用户层。第二节 几种常见的现场总线第20页/共60页共61页第21页过程现场总线过程现场总线(PROFIBUS)Profibus现场总线包括三种类型的总线形式：通用自动化Profibus-FMS总线、工业自动化Profibus-DP总线和过程自动化Profibus-PA总线，以适应于高速和时间苛求的数据传输或大范围的复杂通信场合。第二节 几种常见的现场总线第21页/共60页共61页第22页过程现场总线过程现场总线(PROFIBUS)Profibus现场总线的结构第二节 几种常见的现场总线第22页/共60页共61页第23页过程现场总线过程现场总线(PROFIBUS)PROF

11、IBUS系列 第二节 几种常见的现场总线第23页/共60页共61页第24页过程现场总线过程现场总线(PROFIBUS)PROFIBUS-DP 多主站系统多主站系统PROFIBUSPROFIBUS系统系统 第二节 几种常见的现场总线第24页/共60页共61页第25页过程现场总线过程现场总线(PROFIBUS)PROFIBUS-DP系统由三种类型的设备组成 PROFIBUS-DP系统可以是单主站系统，也可以是多主站系统 系统配置的描述 PROFIBUS-FMS技术特性第二节 几种常见的现场总线第25页/共60页共61页第26页HARTHART可寻址远程传感器数据通路(HART)的发展HART协议采

12、用的信号HART协议把链路上所挂设备分为三类HART协议命令分为三类第二节 几种常见的现场总线第26页/共60页共61页第27页HARTHART 计算机系统与智能仪器的连接 第二节 几种常见的现场总线第27页/共60页共61页第28页HARTHARTHART通信协议模型 第二节 几种常见的现场总线第28页/共60页共61页第29页控制局域网络控制局域网络(CAN)CAN概述 版版 本本发布时间发布时间内内 容容 变变 化化1.01.019851985年年1.11.119871987年年位定时要求重新定义位定时要求重新定义1.21.219901990年年振荡器容错能力提高振荡器容错能力提高2.0

13、2.019911991年年Part A,Part A,与与1.21.2版相同版相同Part B,Part B,引入数据帧和远程帧的扩引入数据帧和远程帧的扩展帧结构展帧结构CANCAN协议版本发展协议版本发展 第二节 几种常见的现场总线第29页/共60页共61页第30页控制局域网络控制局域网络(CAN)CAN总线系统 CAN总线系统由CAN网络节点、转发器节点和上位机构成。第二节 几种常见的现场总线第30页/共60页共61页第31页控制局域网络控制局域网络(CAN)CAN总线系统 系统的总体结构系统的总体结构 第二节 几种常见的现场总线第31页/共60页共61页第32页控制局域网络控制局域网络(

14、CAN)节点的结构图 第二节 几种常见的现场总线第32页/共60页共61页第33页控制局域网络控制局域网络(CAN)转发器节点结构图 第二节 几种常见的现场总线第33页/共60页共61页第34页控制局域网络控制局域网络(CAN)CAN控制器 目前应用较广泛、特点较突出的是Philips公司的SJA1000控制器 CANCAN网络总体设计方案网络总体设计方案 第二节 几种常见的现场总线第34页/共60页共61页第35页控制局域网络控制局域网络(CAN)CAN总线模块结构 第二节 几种常见的现场总线第35页/共60页共61页第36页控制局域网络控制局域网络(CAN)CAN网络的组网方式 CANCA

15、N网络组网连接方式原理示意图网络组网连接方式原理示意图 第二节 几种常见的现场总线第36页/共60页共61页第37页控制局域网络控制局域网络(CAN)CAN总线分布工业测控网络拓扑原理图 第二节 几种常见的现场总线第37页/共60页共61页第38页第三节局部操作网络第三节局部操作网络(LonWorks)(LonWorks)LonWorks概述 LonWorks的技术核心神经元芯片 LontWorks技术的核心是神经元芯片(Neuron Chip)。该芯片内部装有3个CPU。第三节 局部操作网络(LonWorks)第38页/共60页共61页第39页神经元芯片神经元芯片 共享存储器 第三节 局部操

16、作网络(LonWorks)第39页/共60页共61页第40页LonWorks节点节点以神经元芯片为核心的控制节点神经元节点的结构框图神经元节点的结构框图 第三节 局部操作网络(LonWorks)第40页/共60页共61页第41页LonWorks节点节点采用宿主(Host Base)结构典型宿主结构框图典型宿主结构框图 第三节 局部操作网络(LonWorks)第41页/共60页共61页第42页LonTalk协议的功能协议的功能 使用LONTALK协议的典型控制系统 第三节 局部操作网络(LonWorks)第42页/共60页共61页第43页LonTalk协议的功能协议的功能层号层号OSIOSI层层

17、目目 的的提供的服务提供的服务7 7应用层应用层标准网络变量类型标准网络变量类型6 6表示层表示层数据解释数据解释网络变量发送网络变量发送5 5会话层会话层远程操作远程操作请求请求应答每件事认证、网络管理应答每件事认证、网络管理4 4传输层传输层端到端的可靠性端到端的可靠性确认和非确认单一广播和多路发送认证排序，确认和非确认单一广播和多路发送认证排序，重复检测重复检测3 3网络层网络层目的寻址目的寻址寻址路由选择寻址路由选择2 2链路层链路层媒体访问和数据包媒体访问和数据包数据包、数据编码、数据包、数据编码、CRCCRC差错检测、差错检测、CSMACSMA冲突冲突避免，选择优先级和冲突检测避免

18、，选择优先级和冲突检测1 1物理层物理层电子设备内部联接电子设备内部联接特定媒体接口和调试方式特定媒体接口和调试方式七层协议中各层的情况七层协议中各层的情况 第三节 局部操作网络(LonWorks)第43页/共60页共61页第44页LonWorks收发器与路由器收发器与路由器 双绞线收发器 对双绞线的支持主要有三类收发器：直接驱动、RS-485和变压器耦合电源线收发器(Link Power Transceiver)电力线收发器无线收发器光纤收发器路由器(Router)第三节 局部操作网络(LonWorks)第44页/共60页共61页第45页LonWorks收发器与路由器收发器与路由器RTR-1

19、0路由器模块构成的路由器框图 第三节 局部操作网络(LonWorks)第45页/共60页共61页第46页专用开发语言专用开发语言Neuron C Neuron C简介Neuron C的一些功能第三节 局部操作网络(LonWorks)第46页/共60页共61页第47页第四节第四节 现场总线的发展趋势现场总线的发展趋势 现场总线的发展不会被计算机通信技术取代 现场总线技术的发展 现场总线的功能第四节 现场总线发展趋势第47页/共60页共61页第48页IEC61158 8种类型现场总线种类型现场总线 Type 1IEC 61158技术报告Type 2ControlNet现场总线Type 3Profi

20、bus现场总线Type 4P-Net现场总线Type 5FF HSE(High Speed Ethernet)Type 6SwiftNet现场总线Type 7WorldFIP现场总线Type 8Interbus现场总线第四节 现场总线发展趋势第48页/共60页共61页第49页IEC61158 8种类型现场总线种类型现场总线IEC推荐的现场总线控制系统结构 第四节 现场总线发展趋势第49页/共60页共61页第50页IEC61158 8种类型现场总线种类型现场总线Type2 ControlNet现场总线体系结构 第四节 现场总线发展趋势第50页/共60页共61页第51页IEC61158 8种类型现

21、场总线种类型现场总线Type3Profibus现场总线体系结构 第四节 现场总线发展趋势第51页/共60页共61页第52页现场总线应用工程的发展趋势现场总线应用工程的发展趋势 总线类型总线类型位式总线位式总线(Sensor Bus or Bit-Bus)字节总线字节总线(Device Bus or Byte-Bus)数据流总线数据流总线(Full Function Bus or Block-Bus)典型总线典型总线AS-IDeviceNetFoundation Fieldbus设备识别设备识别否否是是是是诊断、维护信息诊断、维护信息很少很少是是是是设备的遥控组态设备的遥控组态否否是是是是遥控校

22、验遥控校验否否是是是是附加功能附加功能否否是是是是时间同步时间同步否否否否是是现场控制现场控制否否否否是是模拟量测量模拟量测量否否有限制有限制是是自由选择供应商自由选择供应商无设备行规无设备行规是是是是多主机多主机否否限制，增加主机影响巡回时间限制，增加主机影响巡回时间是是网络供电网络供电是是是是是是已存在电缆的使用已存在电缆的使用否否否否是是在危险区域使用在危险区域使用否否否否是是产品类型产品类型简单开关量简单开关量I/O模块模块开关量和模拟量开关量和模拟量I/O模块，适合模块，适合PLC应用或过程控制应用应用或过程控制应用具有功能块的开关量和模拟量具有功能块的开关量和模拟量I/O设备，设备

23、，适合过程控制适合过程控制控制功能块控制功能块否否否否是是设备描述语言设备描述语言否否否否是是价格价格非常低非常低低低高高第四节 现场总线发展趋势第52页/共60页共61页第53页第五节第五节 应用系统举例应用系统举例 现场总线LonWorks在智能楼宇中的应用 第五节 应用系统举例第53页/共60页共61页第54页控制局域网络在控制局域网络在楼宇自动化系统中的应用楼宇自动化系统中的应用 基于CAN现场总线的分布式楼宇控制系统的结构框图 第五节 应用系统举例第54页/共60页共61页第55页控制局域网络在控制局域网络在楼宇自动化系统中的应用楼宇自动化系统中的应用1智能楼宇控制器的硬件设计智能楼

24、宇控制器主板的电路结构框图智能楼宇控制器主板的电路结构框图 第五节 应用系统举例第55页/共60页共61页第56页控制局域网络在控制局域网络在楼宇自动化系统中的应用楼宇自动化系统中的应用 2.CAN通信适配卡的硬件设计 CAN CAN通信适配卡的电路结构框图通信适配卡的电路结构框图 第五节 应用系统举例第56页/共60页共61页第57页现场总线控制系统的工程设计现场总线控制系统的工程设计 系统规划设备选型 确定控制输出设备 确定控制检测设备 确定现场总线条数 确定现场总线接口卡数 采集和逻辑控制 关于容错能力第五节 应用系统举例第57页/共60页共61页第58页现场总线控制系统的工程设计现场总线控制系统的工程设计安装施工设计组态编程FCS应用实践第五节 应用系统举例第58页/共60页共61页第59页现场总线控制系统的工程设计现场总线控制系统的工程设计FCS控制系统框图 第五节 应用系统举例第59页/共60页共61页第60页感谢您的观看！第60页/共60页