第八章总线技术与嵌入式系统精读.pptVIP

* * 8.5 小 结 现场总线(Field bus)是标准的、开放的、双向的多站现场智能设备互连通讯网络。 现场总线技术特点：开放性、互操作性、互换性、现场设备的智能化与功能自治性、对环境的适应性、系统结构的分散性。 嵌入式系统与应用对象系统密切相关。 以太网构成的计算机控制系统的优点：兼容性好，有广泛的技术支持；易于Internet连接；通信速率高；成本低廉，可持续发展潜力大。 现场总线技术具有较强实力和影响的有FF Bus、LonWorks、ProfiBus、HART、CAN等。 信息与电气工程学院 计算机控制系统 山东科技大学 信息与电气工程学院 山东科技大学 计算机控制系统 信息与电气工程学院 山东科技大学 计算机控制系统 * * 第八章 总线技术与嵌入式系统 第十九讲 信息与电气工程学院 计算机控制系统 山东科技大学 * * 8.1 现场总线控制系统(FCS) 信息与电气工程学院 计算机控制系统 结构模式为“工作站－现场总线仪表”二层结构，完成了DCS三层结构的功能，降低了成本，提高了可靠性。 山东科技大学 * * 现场总线控制系统(Field bus Control System，FCS)使得现场仪表、执行机构、控制室设备之间构成网络互连系统，实现全数字化、双向、多参数的数字通信，为控制系统的全分布和全数字化运行奠定了基础。 FCS既是一个开发的通信网络，又是一种全分布控制系统，是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术。 信息与电气工程学院 计算机控制系统 山东科技大学 * * 8.1.1 现场总线的概述 现场总线(Field bus)是上世纪80年代末国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的一种标准的、开放的、双向的多站现场智能设备互连通讯网络。 现场总线技术把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成控制任务的网络系统和控制系统。 现场总线使自控系统与设备具有通信能力，把它们连结成网络系统，加入到信息网络的行列。 信息与电气工程学院 计算机控制系统 山东科技大学 * * 现场总线的节点是现场仪表或现场设备，常用的现场总线仪表有温度、压力、流量、成分等变送器，电动或气动调节阀等执行器。现场总线仪表不仅具有传统的单一信号变换，而且具有运算、控制和通信等综合功能。如：压力变送器不仅具有压力信号变换、补偿和校验功能，而且具有PID控制和运算等功能；调节阀具有信号驱动和执行功能之外，还有PID控制、输出特性补偿和自诊断等功能。 信息与电气工程学院 计算机控制系统 山东科技大学 现场通信网络 * * 以串行通讯方式取代传统的4-20mA模拟信号 一条现场总线可为众多的可寻址现场设备实现多点连接 支持底层现场智能设备与高层系统利用公用传输介质交换信息 其核心是它的通讯协议，协议必须根据ISO的计算机网络开放系统的OSI参考模型来制定 一种开放的七层网络协议标准。多数现场总线只使用第一、二和七层协议(即物理层、数据链路层、应用层，这三层也是最重要的)。即Fieldbus采用了三层网络结构，流量控制和差错控制在数据链路层执行，报文的可靠传输在数据链路层或应用层执行 信息与电气工程学院 计算机控制系统 山东科技大学 * * 8.1.2 现场总线控制系统的产生 现场总线产生的因素可归为以下4个方面： 传统模拟仪表的缺点 一对一结构：一台仪表，一对传输线，单向传输一个信号(接线庞杂，工程周期长，投资高，不便维护) 可靠性差：模拟信号传输精度低，且易受干扰 失控状态：操作员在控制室既不能了解现场模拟仪表的工作情况，也不能对其进行参数调整或故障诊断 互换性差：模拟仪表虽统一了信号标准(4-20mA)，但大部分技术参数不同厂家不同，致使不同厂家的同类仪表无法互换 信息与电气工程学院 计算机控制系统 山东科技大学 * * 2. 现场总线数字仪表的优点 一对N结构：一对传输线，N台仪表，双向传输多个信号 可靠性高：数字信号传输精度高，抗干扰能力强 可控状态：提高了系统的可靠性、可控性和可维护性 互换性好：自由选择性价比高的不同厂家的同类仪表互换连接 互操作性：不同品牌的仪表集成统一组态，实现即接即用 综合功能：现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能 信息与电气工程学院 计算机控制系统 山东科技大学 * * 分散控制：控制功能彻底分散在现场仪表中，提高了系统的可靠性、自治性和灵活性