化工仪表自动化_第10章-2.pptVIP

化工仪表自动化 四川理工学院电信系自动化教研室 第十章 计算机控制系统 10.1 概述 10.2 集散控制系统 10.3 现场总线控制系统 10.3 现场总线控制系统 10.3 现场总线控制系统 根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF（Fieldbus Foundation）的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 现场总线的产生背景： 传统的DCS结构欠缺需要一种新型体系结构（开放化、数字化） 智能变送器等智能现场设备发展的必然结果 CIMS(或CIPS)综合自动化发展的迫切需要 10.3 现场总线控制系统 因DCS 的检测、变送和执行等现场仪表仍采用模拟信号（4～20mA DC ）连接，无法满足上位机系统对现场仪表的信息要求，限制了控制过程视野，阻碍了上位机系统功能的发挥，因而产生了上位机与现场仪表进行数字通信的要求。从20世纪80年代起，出现了智能化的现场仪表，如智能变送器等。这些智能化的现场仪表的功能远远超过模拟现场仪表，可对量程和零点进行远方设定，具有仪表工作状态自诊断功能，能进行多参数测量和对环境影响的自动补偿等，深受用户欢迎。 10.3 现场总线控制系统 智能化现场仪表的出现，也要求与上位机系统实现数字通信。正是在上述因素的驱动下，要求建立一个标准的现场仪表与上位机系统的数字通信链路，这条通信链路就是现场总线，FCS 也就应运而生了。实际上，现场总线就是连接现场变送器、传感器及执行机构等智能化现场仪表的通信网络。 现场总线控制系统的特点 1.现场总线的结构特点 现场总线控制系统的特点 现场总线控制系统的特点 Control Using Fieldbus Devices Hybrid Control 现场总线控制系统的特点 现场总线控制系统的特点 现场总线控制系统的特点 现场总线控制系统的特点 现场总线控制系统的特点 系统具有开放性 现场总线控制系统的特点 3.现场总线的优点 节省硬件数量和投资 节省安装费用 节省维护费用 用户具有高度的系统集成自主权 提高系统的准确性和可靠性 提高系统对环境的适应性 Reduced Footprint Reduced Footprint 典型炼油厂仪表数量 故障分布情况 设备维护工作分布情况 Instrument maintenance 时间的节省 经济生命周期 运行和维护 在整个使用寿命期间的经济性 现场总线项目成本 估计项目支出费用 材料/现场设备：增加25% 安装劳动力：减少50% 调试：减少75% 工程：减少50% 项目只有按现场总线项目进行设计和规划，才可能实现上述预期节约目标。 控制系统发展趋势 控制系统发展趋势 现场总线国际标准化 ①1984年，Intel公司提出BITBUS，那时不叫现场总线，它将低速输入输出通道与高速计算机总线分离，将过程级I/O板从机笼内拿到现场，计算机和过程级之间以双绞线RS-485为传输媒体。BITBUS属主从结构。由于价格较贵，用一段时间之后,人们就很少问之了。 ②80年代中期,美国Rosemount公司开发了HART协议: Highway Addressable Remote Transducer。它在4～20mA信号上叠加频率信号，用双绞线实现数字信号传输。它是现场总线的雏形。 ③1985年由Honeywell等大公司发起，成立了WorldFIP(Factory Instrumentation Protocal)，也制定了一种协议，其代表产品为FIP。 ④1987年，以Siemens，Rosemount等几家著名公司为首也成立了一个专门委员会ISP (Interoperable System Protacal)，并制定了一种协PROFIBUS。 现场总线国际标准化 ⑤后来还有美国仪器仪表协会（ISA），也制定了自己的现场总线标准:IEC/ISA SP50。 ⑥随着时间的推移，逐渐形成了两个针锋相对的相互竞争的现场总线集团：一个是以Siemens、Rosemount为首的互操作系统ISP集团；另一个是由Hoenywell、Bailey 等公司牵头的WorldFIP集团。 ⑦经过多年的争论和实践，ISP和WORLDEIP都感到如果坚持下去将很难得用户的承认。在市场的强大压力下为了共同的利益，ISP和WORLDFIP于1994年合并为现场总线基金会(FIELDBUS FOUNTATION，简称FF)现场总线基金会制定统一的FF现场总线标准。 现场总线国际标准化 现场总线的发展过程中充满了竞争 经济因素：每种总线都有一个或多个公司且多是大型跨国公司为背景，公司的利益与总线的发展息息相关 原先投入较大的现场总线技术不甘轻言放弃 政治因素：总线之间的竞争还涉及国