现场总线第1讲FieldbusControlSystemFCS教学内容.ppt

现场总线控制系统
第1讲0绪论
0.1微机测控技术主要研究对象
微机测控技术主要研究如何将检测与传感技术、计算机
技术和自动控制理论应用于工业生产过程并设计出所需要的
微机测控系统。
0.2微机测控系统的组成与特点
0.2.1微机测控系统的一般概念
微机测控系统就是利用微型计算机来实现生产过程的自
动测试与控制的
系统。

微机测控系统的工作原理可归纳为以下3步：
①实时数据采集：通过测量变送装置完成被控量的瞬时值的检测和输入。
②实时控制决策：对采集的数据进行分析和处理，按预定的控制策略决定采取何种控制行为。
③实时控制输出：根据控制决策，向执行机构发出实时控制信号，完成系统控制任务。
实时的含义是指信号的输入、计算、输出都要在一定的时间间隔内完成。（软实时RTOS、硬实时RTOS）
在线是指：在微机测控系统中，生产过程与计算机直接连接并受计算机的控制，有时也称为联机方式。
0.2.2微机测控系统的组成
微机测控系统主要由被控对象、过程输入输出通道及计算机系统三部分组成。
过程输入输出通道也叫生产过程通道，包括模拟量输入输出通道、数字量输入输出通道、测量变送、执行机构、电气开关等装置。

0.2.3微机测控系统的
软件组成
系统软件（RTOS）
应用软件（组态、先控）
0.2.4微机测控系统的
特点
灵活性（规模、复杂度）
适应性（嵌入式）0.3.2直接数字控制系统
直接数字控制（简称DDC）系统的基本思想是：利用微型计算机对多个被控参数进行巡回检测，并与给定值比较，然后按照预定的控制规律进行计算，最后发出控制信息完成对生产过程的控制，使被控参数稳定在给定值上。直接数字控制系统是计算机在工业生产过程控制中最普遍的一种应用方式。它要求实时性好、可靠性高、适应性强。0.3.3监督计算机控制系统
监督计算机控制（简称SCC）系统的基本思想是：微型计算机根据原始工艺信息和其它参数，按照描述生产过程的数学模型，自动改变模拟调节器或DDC微型计算机的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。0.3.4分散控制系统
分散控制系统（简称DCS）的基本思想是：利用分散控制、集中操作、分而自制、综合协调的原则，将测控系统分为分散过程控制级、集中操作监控级和综合信息管理级等三级，构成一分级形式的分布式控制系统。0.3.5现场总线控制系统
现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站——现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。1现场总线的概述（FieldBus）1.现场总线概述1.现场总线概述现场总线定义2.现场总线的发展2.现场总线的发展2.现场总线的发展2.现场总线的发展1996年到1998年，国际性组织FF（现场总线基金会）和PNO（Profibus国际组织）先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2(HSE)和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。1999年底，包含8种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。
诞生于不同领域的总线技术往往对这一特定的领域的适用性就好一些。如Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，FF总线（FoundationFieldbus）主要适用于过程控制，LON适用于楼宇自动化等。3.现场总线的结构工厂自动化信息网络分层结构：工厂管理级、车间监控级、现场设备级3.13.2现场总线的结构特点(1)全数字化通信4.1现场总线的特点4.2现场总线的优点5.现场总线国际标准化概况IEC61158现场总线标准现场总线标准:IEC61158Type1现场总线物理层接收数据链路层的数据，经加工变为电信号后进行发送（传输；将接收到的电信号进行相反处理，并将数据送交链路层。数据链路层应用层保证数据的完整性，决定何时与何节点对话。用户层8种现场总线的简单比较6.满足控制网络要求的协议主要MAC工作方式6.1载波侦听多路访问CSMA/CD又被称之为“先听后讲，边听边讲”，其具体工作过程概括如下：CSMA/CD发送过程流程图6.2令牌环网络6.2令牌环访问控制方式传送过程（C发送给A）6.2令牌总线访问控制方式总线结构中的令牌环7.几个具体问题的分析7.2现场总线技术与计算机通信技术的比较（2）信号传输要求现场总线通常采用以下二种技术来保证其实时性：

一是简化技术。
简化网络结构，现场总线一般将网络形式简化成线形；
简化通信模型，一般只利用了OSI/RM中的2～3层；
简化节点信息，通常简化到只有几字节。
经过以上简化，可以极大地提高通信传递速度。

二是采用网络管理技术来实现实时性，并保证其可预知性。
例如:采