工控通信與現(xiàn)場(chǎng)總線概述

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1、水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主講：賈振國(guó)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院電站控制教研室第六章：工控通信與現(xiàn)場(chǎng)總線概述工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述一二現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)三四工控網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)及特性五水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院一、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述工控網(wǎng)絡(luò)是近年來(lái)發(fā)展形成的自控領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)與自控技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。1、定義2、必要性（1）企業(yè)的信息集成系統(tǒng)正在迅速壯大（2）企業(yè)信息系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)通信的開(kāi)放性、對(duì)底層控制網(wǎng)絡(luò)的功能及性能都提出了更高的要求。水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程

2、學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院一、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院一、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述傳統(tǒng)泵/閥控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖P&V1P&V2P&V3P&V4P&V5CPU大量的電纜和連接!I/O,AD/DAetc.Modules水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院3、發(fā)展趨勢(shì)（1）以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的工控自動(dòng)化已成為主流工業(yè)控制自動(dòng)化的三個(gè)層次：基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化。工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工控自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）開(kāi)放的結(jié)構(gòu)（2）PC工控機(jī)的軟硬件豐富（3）柔性的聯(lián)網(wǎng)能力（4）

3、復(fù)雜任務(wù)及多種平臺(tái)運(yùn)行能力一、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院3、發(fā)展趨勢(shì)（2）PLC（可編程序控制器）得到了廣泛的應(yīng)用大型網(wǎng)絡(luò)化多功能高可靠性（3）面向測(cè)控管一體化設(shè)計(jì)的集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)：也稱為分布式控制系統(tǒng)或分散式控制系統(tǒng)（DCS），它采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化的設(shè)計(jì)，由過(guò)程控制級(jí)、控制管理級(jí)和生產(chǎn)管理級(jí)組成，以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中顯示，而操作管理和控制相對(duì)分散，是一種配置靈活、組態(tài)方便、具有高可靠性的控制系統(tǒng)。分散控制、集中操作、分級(jí)管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)一、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述水電廠計(jì)算

4、機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院（4）大力發(fā)展和采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)3、發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)場(chǎng)總線：是一種用于智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)放式、數(shù)字化、雙向串行、多節(jié)點(diǎn)的通信總線。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一種具有開(kāi)放式、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)的新型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。優(yōu)勢(shì):現(xiàn)場(chǎng)儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開(kāi)放化；全程數(shù)字化，極大地提高抗干擾能力；開(kāi)放互聯(lián)；一、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院（5）大力研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)3、發(fā)展趨勢(shì)為什么需要智能控制？智能控制定義模擬人類學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力，能學(xué)習(xí)、存儲(chǔ)和運(yùn)用知識(shí)，能

5、在邏輯推理和知識(shí)推理的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息處理，能對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行有效的全局性控制，能自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過(guò)程。智能控制系統(tǒng)的研究范圍模糊邏輯控制、專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、混沌控制、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)等一、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院二、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、定義：現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。也有將現(xiàn)場(chǎng)總線定義為應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在智能測(cè)控設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)。也稱為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的低成本底層控制系統(tǒng)。2、特點(diǎn)：在體系結(jié)構(gòu)

6、上成功實(shí)現(xiàn)了串行連接，一舉克服并行連接的許多不足。在技術(shù)層面上成功解決了開(kāi)放競(jìng)爭(zhēng)和設(shè)備兼容兩大難題，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化和控制系統(tǒng)分散化目標(biāo)。水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院二、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①基礎(chǔ)性②靈活性③易用性④分散性⑤經(jīng)濟(jì)性技術(shù)特點(diǎn)：①開(kāi)放性②交互性③自治性④適應(yīng)性水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院P&V1P&V2P&V3P&V4P&V5CPUDeviceNet接口只有一根電纜!!!NetworkScanner現(xiàn)場(chǎng)總線泵/閥控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)水電廠計(jì)

7、算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院三、典型現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介1、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FoundationFieldbus,FF)1994年,由ISP和WorldFIP兩大集團(tuán)合并成立現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì).擁有120多個(gè)成員:AB,ABB,Honeywell等采用OSI/ISO物理層,數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層,增加了用戶層；有低速(H1,31.25kb/s,200m，400m，1200m，900m)與高速(H2,1Mbps,2.5Mpbs,750m,500m)之分,H2逐漸被HSE(100Mb/s,甚至更高)取代；支持雙絞線、同軸電纜、光纜和無(wú)線發(fā)射傳輸介質(zhì)應(yīng)用

8、領(lǐng)域：比如化工、石油、污水處理、電力等水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)春工程學(xué)院能源動(dòng)力工程學(xué)院2、過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線(Processfieldbus,Profibu