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1、第7章 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),知識點： 掌握現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基本概念及技術(shù)特點 掌握基金會現(xiàn)場總線基本概念 了解幾種典型的現(xiàn)場總線 了解現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的構(gòu)成 了解Delta V系統(tǒng)的構(gòu)成及技術(shù)特點 了解Delta V現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計上需要注意的問題 結(jié)合實例理解Delta V現(xiàn)場總線系統(tǒng)在生產(chǎn)裝置中的應用 技能點： 能夠根據(jù)配置現(xiàn)場設(shè)備計算單根總線電纜長度 結(jié)合實例學習Delta V系統(tǒng)的組態(tài) 結(jié)合實例掌握現(xiàn)場總線回路的測試,學習目標,7.1 現(xiàn)場總線概述,7.1.1 現(xiàn)場總線的基本概念,現(xiàn)場總線是將自動化系統(tǒng)最底層的現(xiàn)場控制器和現(xiàn)場智能儀表設(shè)備互連的實時控制通信網(wǎng)絡(luò)。,現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FC

2、S）實現(xiàn)將自動化系統(tǒng)現(xiàn)場控制裝置與現(xiàn)場智能儀表互連的實時網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。,現(xiàn)場總線的技術(shù)特點：,現(xiàn)場總線的優(yōu)越性：,(1)系統(tǒng)的開放性 (2)互可操作性與互用性 (3)現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性 (4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 (5)對現(xiàn)場環(huán)境的適應性,(1)節(jié)省硬件數(shù)量與投資 (2)節(jié)省安裝費用 (3)節(jié)省維護開銷 (4) 具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán) (5)提高了系統(tǒng)的準確性與可靠性,7.1.2 現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展概況,1.現(xiàn)場總線的產(chǎn)生 2.現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)狀 3.現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展趨勢,7.1.3 幾種典型的現(xiàn)場總線,1.基金會現(xiàn)場總線 2.Profibus 現(xiàn)場總線 3.ControlNe

3、t 現(xiàn)場總線 4.CAN總線 5.DeviceNet 總線,6.LonWorks 總線 7.HART總線 8.Modbus總線 9.CC-Link總線,7.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)構(gòu)成原理,圖7.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),7.2.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,圖7.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),7.2.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的軟件,,過程監(jiān)控層 (數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)),現(xiàn)場控制層 (控制網(wǎng)絡(luò)),,企業(yè)管理層 (數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)),,1.操作系統(tǒng) 2.網(wǎng)絡(luò)管理軟件 3.通信軟件 4.組態(tài)軟件,7.3 Dleta V現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡介, Delta V系統(tǒng)是Fisher-Rosemount 公司依據(jù)現(xiàn)場總線FF標

4、準設(shè)計出的兼容現(xiàn)場總線功能的全新控制系統(tǒng). 它充分發(fā)揮眾多DCS 的優(yōu)勢，如系統(tǒng)的安全性、冗余功能、集成的用戶界面、信息集成等. 克服傳統(tǒng)DCS的不足，具有規(guī)模靈活可變、使用簡單、維護方便的特點。,7.3.1 系統(tǒng)概述,7.3.2 Delta V系統(tǒng)的構(gòu)成,圖7.4 Delta V系統(tǒng)構(gòu)成,Delta V系統(tǒng)工作站(1)Professional Plus工作站 (2)Professional工作站 (3)操作員工作站 (4)應用工作站,接口,系統(tǒng)軟件 (1)Delta V Explorer軟件 (2)Control Studio軟件 (3)Graphics Studio軟件,7.3.3 De

5、lta V系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的應用,1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu),圖7.5 系統(tǒng)構(gòu)成,某石化公司年產(chǎn)30萬噸聚丙烯裝置擠壓風送單元采用Delta V現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。系統(tǒng)共使用2個現(xiàn)場總線網(wǎng)段，采用Emerson公司的溫度變送器848T來檢測風機軸承溫度，8臺風機共64個溫度監(jiān)控點。 聚丙烯裝置擠壓風送單元共有8臺風機，每臺風機有8個電機繞組及軸承溫度需要在操作站上顯示并報警。一旦某臺風機軸承溫度超過120，聯(lián)鎖系統(tǒng)將動作而使某臺風機停車。系統(tǒng)的第7個控制器的第24卡設(shè)置為H1卡，并設(shè)兩個冗余網(wǎng)段，每個網(wǎng)段配置4個848T，每個848T帶8個溫度點，系統(tǒng)的構(gòu)成如圖7.5所示。,圖7.5 系統(tǒng)構(gòu)成,848

6、T是安裝在現(xiàn)場的基于基金會現(xiàn)場總線的8通道溫度變送器。,H1卡為現(xiàn)場總線通信卡，H1卡下帶有2個port（端口），每個端口帶一個網(wǎng)段即2個網(wǎng)段通過冗余的P+F安全柵模塊（HD2-FBPS-1500）與現(xiàn)場總線儀表連接。,(1)在硬件方面 每個總線網(wǎng)段上FF設(shè)備數(shù)量規(guī)定 每根總線電纜長度規(guī)定 每個總線網(wǎng)段電源的規(guī)定 FF總線電纜連接的規(guī)定 (2)在軟件方面 要限制一個現(xiàn)場總線網(wǎng)段上的通信量 指定這些功能塊是在現(xiàn)場總線設(shè)備中執(zhí)行或在DCS 控制器中執(zhí)行,2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)設(shè)計時需要注意的問題,3.組態(tài)過程 4.現(xiàn)場總線回路的測試,本章小結(jié),現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通

7、信技術(shù)、微電子技術(shù)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上與自動控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 它實際模擬式儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)后的新一代控制系統(tǒng)。,本章介紹了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基本概念、技術(shù)特點及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 還介紹了CAN、Lonwork、Hart、Modbus、CC-LINK等幾種典型的現(xiàn)場總線，重點介紹了基金會現(xiàn)場總線，其前生是以Fisher-Rosemount公司為首，1994年聯(lián)合Honeywell公司成立“現(xiàn)場總線基金會（Fieldbus Foundation）”。 該基金會匯集了世界著名儀表、自動化設(shè)備、DCS制造企業(yè)、科研機構(gòu)和最終用戶，所以具備足以左右該領(lǐng)域自控設(shè)備發(fā)展方向的能力，因此基金會現(xiàn)場總線規(guī)范具有一定的權(quán)威性。,思考題與習題,1.現(xiàn)場總線的定義是什么？ 2.現(xiàn)場總線有哪些技術(shù)特點？ 3.現(xiàn)場總線與以往的模擬式控制系統(tǒng)、數(shù)字式控制系統(tǒng)及集散式控制系統(tǒng)相比有哪些優(yōu)越性？ 4.從現(xiàn)場總線的發(fā)展中了解儀表控制系統(tǒng)經(jīng)過哪幾個階段？體會現(xiàn)場總線技術(shù)的實質(zhì)精髓是什么？,5.基金會現(xiàn)場總線分為哪兩種？試分析基金會現(xiàn)場總線技術(shù)的通信模型。 6.試解釋通信系統(tǒng)的一些基本術(shù)語。 7.工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)有幾種拓撲結(jié)構(gòu)？ 8.簡述Delta V系統(tǒng)的構(gòu)成及技術(shù)特點。,思考題與習題,