1、現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用簡要概述本講主要內(nèi)容現(xiàn)場總線概述簡介、發(fā)展與趨勢、技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)、FCS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)七層模型、物理層標(biāo)準(zhǔn)、其它層次協(xié)議目前幾類有影響的現(xiàn)場總線FF、Lonworks、HART、CAN 、Profibus等現(xiàn)場總線的應(yīng)用舉例8/1/20222第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介第一節(jié) Unit 1 現(xiàn)場總線簡介Introduction of Field Bus 8/1/20223第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介本節(jié)主要內(nèi)容現(xiàn)場總線簡介現(xiàn)場總線發(fā)展背景與趨勢現(xiàn)場總線技術(shù)特點(diǎn)現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)場總線與計算機(jī)控制、DCS系統(tǒng)幾個有影響的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化組織及標(biāo)準(zhǔn)8/1/20224第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1

2、 現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線簡介現(xiàn)場總線的發(fā)展與趨勢現(xiàn)場總線的主要技術(shù)特點(diǎn)現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)計算機(jī)控制系統(tǒng)、DCS 、 FCS8/1/20225第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-1 現(xiàn)場總線簡介（1）現(xiàn)場總線是用于自動化等領(lǐng)域最底層的、具有開放、統(tǒng)一的通信協(xié)議的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)微機(jī)化的現(xiàn)場測量控制儀表或設(shè)備間的雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)把單個分散的儀表或設(shè)備變成了網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)8/1/20226第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-1 現(xiàn)場總線簡介（2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS以現(xiàn)場總線為紐帶，連接分散的現(xiàn)場儀表或設(shè)備，使之成為可以相互溝通信息、共同完成自動控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)儀表的不同

3、之處現(xiàn)場總線技術(shù)的關(guān)鍵使自動控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備具有通信能力連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)8/1/20227第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-1 現(xiàn)場總線簡介（3）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的核心現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展的趨勢具有的開放性、數(shù)字化、多點(diǎn)通信等功能應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大8/1/20228第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-2 現(xiàn)場總線的發(fā)展與趨勢（1）歷史的回顧具備簡單測量控制功能的就地式氣動儀表氣動、電動單元組合式儀表和集中控制室集中式計算機(jī)控制系統(tǒng)計算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS現(xiàn)場總線的提出8/1/20229第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-2 現(xiàn)場總線的發(fā)展與趨勢（2）現(xiàn)場總

4、線是企業(yè)綜合自動化的發(fā)展需要企業(yè)綜合自動化是企業(yè)必然的選擇與趨勢DCS在實(shí)施企業(yè)綜合自動化時的缺陷通信是專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)，無互換性現(xiàn)場總線的解決方案基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化，遵守同一協(xié)議規(guī)程的產(chǎn)品具有互換性，可組成在同個系統(tǒng)中8/1/202210第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-2 現(xiàn)場總線的發(fā)展與趨勢（3）智能儀表為現(xiàn)場總線的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)智能化設(shè)備的提出模擬通信式的智能設(shè)備模擬-數(shù)字混合的智能設(shè)備現(xiàn)場總線的出現(xiàn)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)狀8/1/202211第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-3 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的開放性互可操作性與互換性 現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 對現(xiàn)場環(huán)

5、境的適應(yīng)性 8/1/202212第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-4 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省硬件數(shù)量與投資節(jié)省安裝費(fèi)用節(jié)省維護(hù)開銷用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán) 提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性提高了系統(tǒng)的可控性和可維護(hù)性8/1/202213第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-5 現(xiàn)場總線與計算機(jī)控制系統(tǒng)、DCS現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場總線技術(shù)將基本控制功能已完全下放到現(xiàn)場現(xiàn)場控制系統(tǒng)FCSFCS未來的趨勢8/1/202214第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-6 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化組織及標(biāo)準(zhǔn)(1)國際電工委員會（IEC）和美國儀表協(xié)會（ISA）IEC/ISA標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線基金會（簡稱FF）采用IEC/ISA標(biāo)準(zhǔn)，未定義的采用自

6、己的FF協(xié)議歐洲智能化作用和測量用戶集團(tuán) （EIAMUG）8/1/202215第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-1-6 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化組織及標(biāo)準(zhǔn)(2)LonWorks（Local Operating Network，局部 操作網(wǎng)絡(luò))Profibus（Process Field Bus，過程現(xiàn)場總線）HART（Highway Addressable Remote Transducer，可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù) 通路）CAN（Controller Area Network，控制器局域 網(wǎng)）8/1/202216第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介第二節(jié) Unit 2 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Standard of Field Bus

7、8/1/202217第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介本節(jié)主要內(nèi)容現(xiàn)場總線的七層模型現(xiàn)場總線物理層標(biāo)準(zhǔn)簡介現(xiàn)場總線其它層次協(xié)議簡介8/1/202218第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-2-1 現(xiàn)場總線的七層模型ISO/OSI七層參考模型物理層 （Physical Layer）數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）網(wǎng)絡(luò)層 （Network Layer）傳輸層 （Transport Layer）會話層 （Session Layer）表示層 （Presentation Layer）應(yīng)用層 （Application Layer）8/1/202219第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-2-2 現(xiàn)場總線物理層標(biāo)準(zhǔn)簡介（1）

8、IEC定義的現(xiàn)場總線物理層標(biāo)準(zhǔn)傳輸線媒介媒介的主要區(qū)別物理層提供選擇現(xiàn)場總線是一種實(shí)時網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線物理層的作用是實(shí)現(xiàn)最終的信號收發(fā)8/1/202220第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-2-2 現(xiàn)場總線物理層標(biāo)準(zhǔn)簡介（2）物理層的編碼方法曼徹斯特（Manchester）編碼方法本層的控制信號為：前導(dǎo)碼、幀前定界碼、幀 結(jié)束碼前導(dǎo)碼幀前定界碼幀結(jié)束碼現(xiàn)場總線分為高速和低速兩類規(guī)范8/1/202221第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-2-3 現(xiàn)場總線其它層次協(xié)議簡介（1）數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）負(fù)責(zé)總線控制權(quán)的獲取，出錯檢查，出錯恢復(fù)以及仲裁、規(guī)劃、消息裝幀等鏈接活動調(diào)度器（Link active schedule

9、r，LAS）允許一個網(wǎng)絡(luò)上有三種功能類型的設(shè)備存在基本設(shè)備橋鏈接主機(jī)8/1/202222第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-2-3 現(xiàn)場總線其它層次協(xié)議簡介（2）應(yīng)用層（Application Layer）負(fù)責(zé)與用戶層的交互并負(fù)責(zé)對消息內(nèi)的命令的解釋，應(yīng)用層取得數(shù)據(jù)并決定它們的組織和意義定義了每個消息的內(nèi)容和支持它們的服務(wù)，定義了消息中的每一個比特應(yīng)用層還完成地址的自動分配用戶層定義了數(shù)據(jù)的類型以及如何使用這些數(shù)據(jù)8/1/202223第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介第三節(jié) Unit 3 幾類有影響的現(xiàn)場總線Some Important Field Buses 8/1/202224第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介基金會

10、現(xiàn)場總線（FF）LonWork技術(shù)和LON總線HART通信協(xié)議CAN總線Profibus總線InterBus-S總線8/1/202225第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-3-1 Profibus簡介（1）Profibus的特點(diǎn)可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場底層到車間級網(wǎng)絡(luò)化Profibus的主站和從站Profibus協(xié)議的結(jié)構(gòu)Profibus提供的三種類型的傳輸技術(shù)8/1/202226第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介5-3-2 Profibus簡介（2）三個兼容版本Profibus-DP為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散I/O之間通信設(shè)計Profibus-FMS解決車間級通用性通信任務(wù)Profibus-PA為過程自動化設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)安全的傳輸技術(shù)8/1/202227第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介第四節(jié) Unit 4 現(xiàn)場總線的應(yīng)用舉例The Examples of Field Bus 8/1/202228第5講 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介S7-200系統(tǒng)變電所操作臺高壓開關(guān)柜ABB變頻器ACS6