1、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得班級(jí)：電技131姓名：楊秋學(xué)號(hào)：03現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得六個(gè)星期的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)課程已經(jīng)結(jié)束，通過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)和老師的耐心講解，我初步了解到了這門課程的基本內(nèi)容。目前，在連續(xù)型流程生產(chǎn)工業(yè)過程控制中，有三大控制系統(tǒng)，即PLC、DCS和FCS。我們已經(jīng)在以往的學(xué)習(xí)中了解到了PLC和DCS這兩大系統(tǒng)的基本知識(shí)，而FCS就是我們這段時(shí)間學(xué)習(xí)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。老師分別從以下幾個(gè)方面詳細(xì)地向我們講解了這門課程。1現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的概念根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是指應(yīng)用在制造過程區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)裝置和控制室內(nèi)自動(dòng)控制裝置之間的包括數(shù)字式、多點(diǎn)

2、、串行通信的數(shù)據(jù)總線，即工業(yè)數(shù)據(jù)總線。是開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層通信網(wǎng)絡(luò)。以現(xiàn)場(chǎng)總線為技術(shù)核心的工業(yè)控制系統(tǒng)，稱為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（Fieldbus Control System），它是自20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的新型網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)。其中，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)一般被稱為第五代控制系統(tǒng)。第一代控制系統(tǒng)為50年代前的氣動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)PCS，第二代為420mA等電動(dòng)模擬信號(hào)控制系統(tǒng)，第三代為數(shù)字計(jì)算機(jī)集中式控制系統(tǒng)，第四代為70年代中期以來的集散式分布控制系統(tǒng)DCS。2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用的微處理器置入了傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使其各自都具有了多多少少的數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力

3、，成為能獨(dú)立承擔(dān)某些控制、通信任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。它們通過普通雙絞線、光纖、同軸電纜等多種途徑進(jìn)行信息傳輸，這樣就能夠形成以多個(gè)測(cè)量控制儀表、計(jì)算機(jī)等作為節(jié)點(diǎn)連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按照規(guī)范和公開的通信協(xié)議，在位于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化自控設(shè)備之間，以及現(xiàn)場(chǎng)儀表與用作管理、監(jiān)控的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，進(jìn)一步構(gòu)成了各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)3 現(xiàn)場(chǎng)總線的分類老師重點(diǎn)講述了現(xiàn)場(chǎng)總線的幾種類別，典型的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)包括了基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF（Foudation Fieldbus），LonWork現(xiàn)場(chǎng)總線，Profibu現(xiàn)場(chǎng)總線，CAN現(xiàn)場(chǎng)總線以及HART現(xiàn)場(chǎng)總線。其中FF總線尤為重要

4、，按照基金會(huì)總線組織的定義，F(xiàn)F總線是一種全數(shù)字、串行、雙向傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，是一種能連接現(xiàn)場(chǎng)各種現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其最根本的特點(diǎn)是專門針對(duì)工業(yè)過程自動(dòng)化而開發(fā)的，在滿足要求苛刻的使用環(huán)境、本質(zhì)安全、總線供電等方面都有完善的措施。為此，有人稱FF總線為專門為過程控制設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)總線。4 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有系統(tǒng)的開放性，互可操作性與互用性，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性等。除此之外，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還具備以下優(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(dòng)權(quán)以及提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。5現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展

5、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是高速現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，另外一個(gè)是低速現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域的繼續(xù)完善和發(fā)展。就現(xiàn)在而言，現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品主要針對(duì)的是低速總線產(chǎn)品，用于運(yùn)行速率較低的領(lǐng)域，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能要求不高。而高速現(xiàn)場(chǎng)總線主要應(yīng)用于互聯(lián)控制網(wǎng)、連接控制計(jì)算機(jī)、處理速度快的設(shè)備以及實(shí)現(xiàn)低速現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)間的連接，是充分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全分散控制結(jié)構(gòu)所必須的。但是目前高速現(xiàn)場(chǎng)總線這一環(huán)節(jié)還相對(duì)薄弱?？傮w來說，自動(dòng)化系統(tǒng)與設(shè)備將向現(xiàn)場(chǎng)總線體系的結(jié)構(gòu)改變，并且向著趨于開放統(tǒng)一的方向發(fā)展。同時(shí)，在單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)總線體系下不可能只容納單一的標(biāo)準(zhǔn)，加上商業(yè)利益的驅(qū)使，各種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)都在十分激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中求得發(fā)展。所以

6、有理由認(rèn)為，在將來的不久，集中總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備通過路由網(wǎng)關(guān)互聯(lián)并且會(huì)實(shí)現(xiàn)信息共享的局面。除此之外，老師還向我們介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與以前學(xué)到的DCS系統(tǒng)的關(guān)系。通過現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，它可以由現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和人機(jī)接口構(gòu)成兩層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)把常規(guī)的PID在智能變送器中實(shí)現(xiàn)。但這種總線控制系統(tǒng)的局限性限制了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的功能，使之不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制功能，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，其結(jié)構(gòu)中需要包含控制站，即需要三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔(dān)的功能卻與DCS有很大差別。在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中，控制站可以用來實(shí)現(xiàn)包括控制回路的PID運(yùn)

7、算和控制回路之間的協(xié)調(diào)控制等功能。但在FCS中，底層的PID等基本控制功能卻完全由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來完成，控制站只完成控制回路之間信息的交流和控制協(xié)調(diào)功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負(fù)荷率，分散了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性，加快了數(shù)據(jù)處理速度。通過現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，它可以由現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和人機(jī)接口構(gòu)成兩層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)把常規(guī)的PID在智能變送器中實(shí)現(xiàn)。但這種總線控制系統(tǒng)的局限性限制了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的功能，使之不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制功能，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，其結(jié)構(gòu)中需要包含控制站，即需要三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔(dān)的功能卻與DCS有很大差

8、別。在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中，控制站可以用來實(shí)現(xiàn)包括控制回路的PID運(yùn)算和控制回路之間的協(xié)調(diào)控制等功能。但在FCS中，底層的PID等基本控制功能卻完全由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來完成，控制站只完成控制回路之間信息的交流和控制協(xié)調(diào)功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負(fù)荷率，分散了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性，加快了數(shù)據(jù)處理速度?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)自推廣以來，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)推廣有了三、四年的時(shí)間，已經(jīng)或正在應(yīng)用于冶金、汽車制造、煙草機(jī)械、環(huán)境保護(hù)、石油化工、電力能源、紡織機(jī)械等各個(gè)行業(yè)。應(yīng)用的總線協(xié)議主要包括PROFIBUS、DeviceNet、Foundation、Fieldbus、Interbus_S 等。 在汽車行業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)應(yīng)用的非常普遍，近兩年國(guó)內(nèi)新的汽車生產(chǎn)線和舊的生產(chǎn)線的改造，大部分都采用了現(xiàn)場(chǎng)總線的控制技術(shù)。國(guó)外設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)已應(yīng)用很廣泛，從單機(jī)設(shè)備到整個(gè)生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)，全部采用現(xiàn)場(chǎng)總線的控制方法。而國(guó)內(nèi)的應(yīng)用仍大多集中中生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)、隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和觀念的更新必然會(huì)逐步擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。通過這段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)總線課程的學(xué)習(xí)，讓我對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線有了更