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中国矿业大学 现场总线的特点 1 中国矿业大学 现场总线的特点 现场总线控制系统（FCS）与传统的集散控制系统（DCS）相比，有以下特点： （1）总线式结构 一对传输线（总线）挂接多台现场设备，双向传输多个数字信号。这种结构与一对一的单向模拟信号传输结构相比，布线简单，安装费用低，维护简便 （2）开放性、互操作性与互换性 现场总线采用统一的协议标准，是开放式的互联网，对用户是透明的。在传统的DCS中，不同厂家的设备是不能相互访问的。而FCS采用统一的标准，不同厂家的网络产品可以方便地接人同一网络，在同一控制系统中进行互操作，而互换性意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换，因此简化了系统集成 中国矿业大学 现场总线的特点 （3）彻底的分散控制 现场总线将控制功能下放到作为网络节点的现场智能仪表和设备中，做到彻底的分散控制，提高了系统的灵活性、自治性和安全可靠性，减轻了分布式控制中控制器的计算负担 （4）信息综合、组态灵活 通过数字化传输现场数据，FCS能获取现场仪表的各种状态、诊断信息，实现实时的系统监控和管理以及故障诊断。此外，FCS引人了功能块的概念，通过统一的组态方法，使系统组态简单灵活，不同现场设备中的功能块可以构成完整的控制回路 中国矿业大学 现场总线的特点 （5）多种传输介质和拓扑结构 FCS由于采用数字通信方式，因此可用多种传输介质进行通信 根据控制系统中节点的空间分布情况，可应用多种网络拓扑结构 这种传输介质和网络拓扑结构的多样性给自动化系统的施工带来了极大的方便，据统计，FCS与传统DCS的主从结构相比，只计算布线工程一项即可节省40％的经费 * x中国矿业大学 中国矿业大学 第2章 现场总线概念 现场总线技术 中国矿业大学 第2章 现场总线概念 现场总线的概念 第 1 节 现场总线的产生及发展 第 2 节 现场总线的特点 第 3 节 工业控制网络体系 第 4 节 中国矿业大学 现场总线的概念 现场总线是低带宽的计算机局域网 1 现场总线是一种数字通信协议 2 现场总线是开放式数字化多点通信的底层控制网络 3 中国矿业大学 什么是现场总线 IEC61158标准定义：现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。基于现场总线的控制系统被称为现场总线控制系统（Fieldbus Control System-FCS） 现场总线技术将专用微处理器置人传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了一定的数字计算和数字通信能力，成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点 分别通过普通双绞线、同轴电缆、光纤等多种途径进行信息传输，这样就形成了以多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统 该网络系统按照公开、规范的通信协议，在位于生产现场的多个微机化自控设备之间，以及现场仪表与用作监控、管理的远程计算机之间，实现数据传输与信息共享，进一步构成了各种适应实际需要的自动控制系统 简而言之，它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，把它们连接成可以互相沟通的信息，并可共同完成自控任务的网络系统与控制系统 中国矿业大学 现场总线连接示意图 广域网WAN 局域网LAN 现场网FieldBus 中国矿业大学 现场总线是低带宽的计算机局域网 局域网 Local Area Network-LAN 高速的通信系统 在较小的区域内将许多数据通信设备相互连接起来，使用户共享计算机资源 局域网主要有以下特点： 地理范围有限 通常网络分布在一座办公大楼或集中的建筑群内，为一个部门所有，涉辖范围一般只有几千米 通信速率高，误码率低 一般为基带传输，传输速率10-100Mbit/s, 误码率为10-9~10-12，能支持计算机间高速通信 可采用多种通信介质 例如，低廉的非屏蔽双绞线、同轴电缆或价格昂贵的光纤等 多采用分布式控制和广播式通信，可靠性较高 节点的增删比较容易 中国矿业大学 现场总线是低带宽的计算机局域网 远程网特点 由于涉辖范围广且通信线路长，如何充分有效地利用信道和通信设计是网络设计中的重要问题 远程网多采用分布式不规则形网络拓扑结构，低层协议比较复杂 局域网特点 由于距离短、延时少、成本低和信息传输速率快，信道利用率已不是考虑的主要因素 它的底层协议较简单，报文格式允许有较大的报头 网络拓扑结构多采用总线形、环形或星形，流量控制、路由选择等问题大大简化或不存在 网上通信多采用广播方式，与现场的通信较多 现场总线 所肩负的是测量控制的特殊任务，因而它具有自己的特点 要求信息传输的实时性强，可靠性高，且多为短帧传送 传输速率一般在几kbit/s至10Mbit/s之间 现场总线大量采用了局域网技术，如网关、