現(xiàn)場總線Profibus介紹

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1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS)在火電廠應(yīng)用的研究自動化技術(shù)研究中心主要內(nèi)容現(xiàn)場總線技術(shù)的基本概念現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)適用于過程控制領(lǐng)域的典型FCS簡介及應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）現(xiàn)場總線技術(shù)的基本概念現(xiàn)場總線的產(chǎn)生及定義現(xiàn)場總線的核心和基礎(chǔ)現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型現(xiàn)場總線的產(chǎn)生及定義工業(yè)控制領(lǐng)域不斷提高的需求：范圍、規(guī)模、性能控制、管理和決策結(jié)合，信息量和實時性要求提高4C技術(shù)（Computer、Control、Communucation、CRT）的高速發(fā)展國際電工委員會IEC61158對現(xiàn)

2、場總線定義：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場總線是自動化發(fā)展的必然產(chǎn)物現(xiàn)場總線的核心和基礎(chǔ)不同類型的總線，其核心是不同的“總線協(xié)議”。協(xié)議的本質(zhì)是“標(biāo)準(zhǔn)”?？偩€協(xié)議技術(shù)是系統(tǒng)的，有完整的硬件和軟件支持，能夠形成系統(tǒng)和產(chǎn)品?？偩€協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)開放、互操的前提?，F(xiàn)場總線的核心－總線協(xié)議現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)－智能現(xiàn)場裝置遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議，實現(xiàn)雙向數(shù)字通信。具有多種智能化功能，增加現(xiàn)場級的信息處理和控制能力。具有豐富的狀態(tài)、診斷、參數(shù)信息。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域FCS應(yīng)用的三大典型領(lǐng)域(

3、1)制造:典型是汽車制造，自動化生產(chǎn)線機(jī)器人的離散操作。由PLC發(fā)展到FCS(2)物業(yè)：樓宇自動化，節(jié)點多達(dá)32,385，無主從，各節(jié)點對等，但節(jié)點間傳遞信息量較低(3)過程控制：石化、發(fā)電等，模擬量監(jiān)控技術(shù)復(fù)雜、安全性高。由DCS發(fā)展到FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不同領(lǐng)域?qū)CS的要求不同(1)模擬連續(xù)類：基本測控對象流量、溫度、料位、壓力等變化緩慢，不要求快速響應(yīng)時間，但要求復(fù)雜的模擬量處理能力。防爆的本安性能。如從儀表行業(yè)發(fā)展起來的FF標(biāo)準(zhǔn)H1總線。(2)數(shù)字分立動作類：需有快速巡回檢測和快速控制的能力，快速響應(yīng)時間。如從PLC發(fā)展的Profib

4、us-DP(3)大數(shù)量節(jié)點大陣列類：以上2類節(jié)點不超過300，此類節(jié)點要在30000以上，完全分散?，F(xiàn)場總線通信協(xié)議模型協(xié)議分層：大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)軟件按分層結(jié)構(gòu)組織。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指劃分層次、每層功能、層間接口及相同層次通信的協(xié)議。ISO7498標(biāo)準(zhǔn)的OSI分層模型：ISO－OSI標(biāo)準(zhǔn)用于信息技術(shù)和郵電通信的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的開放系統(tǒng)互連（OSI）七層參考模型第一層：物理層第二層：數(shù)據(jù)鏈路層第三層：網(wǎng)絡(luò)層第四層：傳送層第五層：會話層第六層：表示層第七層：應(yīng)用層現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型：在ISO－OSI模型的基礎(chǔ)進(jìn)行簡化，并增添面向用戶

5、的第8層－用戶層現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型物理層：提供機(jī)械、電氣、功能性和規(guī)程性的位流傳輸通信速率－32.25kb/s、1Mb/s、2.5Mb/s、12Mb/s等現(xiàn)場總線段的現(xiàn)場裝置數(shù)現(xiàn)場總線的導(dǎo)線媒體和長度：雙絞線、同軸電纜、光纖數(shù)據(jù)鏈路層：提供媒體送取控制和邏輯鏈路控制通信“交通管理”：令牌、主從、非調(diào)度/非周期通信收/發(fā)幀管理：對幀信號的控制，檢驗傳輸差錯（海明碼等）實現(xiàn)通信的實時性、確定性和優(yōu)先級管理現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型應(yīng)用層：提供應(yīng)用、應(yīng)用管理和系統(tǒng)管理的分布式信息服務(wù)主要有通信功能、特殊功能以及管理控制功能用戶層：提供現(xiàn)場智能裝置控制功能和互操作性標(biāo)

6、準(zhǔn)功能塊（FB）：為現(xiàn)場智能裝置提供的AI、AO、PID等裝置描述（DD）：類似于裝置的驅(qū)動軟件，允許不同廠商的裝置連在同一現(xiàn)場總線實現(xiàn)互操。有EDDL和FDT/DTM兩大類描述方法。目前這兩種標(biāo)準(zhǔn)有統(tǒng)一的議向?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線的國際發(fā)展概況和趨勢IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的16類型現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線的國際發(fā)展概況和趨勢現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程漫長的國際標(biāo)準(zhǔn)制定過程（16年），已產(chǎn)生了妥協(xié)和折衷性質(zhì)的IEC61158現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)，2000年包含了8種類型的現(xiàn)場總線。到2007年11月增加到16類，其中包括中國自主研發(fā)的EPA現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)

7、。國際著名現(xiàn)場總線組織基金會現(xiàn)場總線FF：美國公司為主的國際性組織Profibus組織：德國和歐洲國公司為主的國際性組織WorldFIP組織：法國、北美等國公司為主的國際性組織ControlNet組織：由ROCKWELL公司牽頭的國際性組織適用于過程控制的FCS簡介及應(yīng)用適用于電廠過程控制的現(xiàn)場總線基金會（FF）現(xiàn)場總線Profibus現(xiàn)場總線及應(yīng)用Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)是由離散控制(PLC)發(fā)展而來。是IEC61158現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)中的第3類。Profibus技術(shù)規(guī)范，在2006年10月經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化管委會審查通過，

8、成為我國第一個現(xiàn)場總線國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T20540-2006Pro