1、第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統第第7 7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統 第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統知識點：掌握現場總線控制系統的基本概念及技術特點掌握現場總線控制系統的基本概念及技術特點掌握基金會現場總線基本概念掌握基金會現場總線基本概念了解幾種典型的現場總線了解幾種典型的現場總線了解現場總線控制系統的構成了解現場總線控制系統的構成了解了解Delta VDelta V系統的構成及技術特點系統的構成及技術特點了解了解Delta VDelta V現場總線系統設計上需要注意的問題現場總線系統設計上需要注意的問題結合實例理解結合實例理解Delta VDelta

2、V現場總線系統在生產裝置中現場總線系統在生產裝置中的應用的應用 技能點：能夠根據配置現場設備計算單根總線電纜長度能夠根據配置現場設備計算單根總線電纜長度結合實例學習結合實例學習Delta VDelta V系統的組態系統的組態結合實例掌握現場總線回路的測試結合實例掌握現場總線回路的測試 第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統7.1 7.1 現場總線概述現場總線概述7.1.1 7.1.1 現場總線的基本概念現場總線的基本概念現場總線是將自動化系統最底層的現場總線是將自動化系統最底層的現場控制器和現場智能儀表設備互現場控制器和現場智能儀表設備互連的實時控制通信網絡。連的實時控制通信網絡。現場總

3、線控制系統（現場總線控制系統（FCSFCS）實現將自動化）實現將自動化系統現場控制裝置與現場智能儀表互連系統現場控制裝置與現場智能儀表互連的實時網絡控制系統。的實時網絡控制系統。 第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統現場總線的技術特點：現場總線的技術特點：現場總線的優越性：現場總線的優越性：(1)(1)系統的開放性系統的開放性 (2)(2)互可操作性與互用性互可操作性與互用性 (3)(3)現場設備的智能化與功能自治性現場設備的智能化與功能自治性 (4)(4)系統結構的高度分散性系統結構的高度分散性 (5)(5)對現場環境的適應性對現場環境的適應性(1)(1)節省硬件數量與投資節省硬件數

4、量與投資 (2)(2)節省安裝費用節省安裝費用 (3)(3)節省維護開銷節省維護開銷 (4) (4) 具有高度的系統集成主動權具有高度的系統集成主動權 (5)(5)提高了系統的準確性與可靠性提高了系統的準確性與可靠性第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統7.1.2 7.1.2 現場總線技術發展概況現場總線技術發展概況 1. 1.現場總線的產生現場總線的產生 2.2.現場總線技術的現狀現場總線技術的現狀 3.3.現場總線技術的發展趨勢現場總線技術的發展趨勢第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統7.1.3 7.1.3 幾種典型的現場總線幾種典型的現場總線1.1.基金會現場總線基金會現場

5、總線2.Profibus 2.Profibus 現場總線現場總線3.ControlNet 3.ControlNet 現場總線現場總線4.CAN4.CAN總線總線5.DeviceNet 5.DeviceNet 總線總線 6.LonWorks 6.LonWorks 總線總線7.HART7.HART總線總線8.Modbus8.Modbus總線總線9.CC-Link9.CC-Link總線總線第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統7.2 7.2 現場總線控制系統構成原理現場總線控制系統構成原理圖圖7.1 7.1 現場總線控制系統體系結構現場總線控制系統體系結構7.2.1 7.2.1 現場總線控制系

6、統的硬件構成現場總線控制系統的硬件構成1.1.測量測量系統系統2.2.控制控制系統系統3.3.設備管設備管理系統理系統4.4.通信通信系統系統5.5.計算計算機服務機服務6.6.數數據庫據庫第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統圖圖7.1 7.1 現場總線控制系統體系結構現場總線控制系統體系結構7.2.2 7.2.2 現場總線控制系統的軟件現場總線控制系統的軟件過程監控層過程監控層( (數據網絡數據網絡) )現場控制層現場控制層( (控制網絡控制網絡) )企業管理層企業管理層( (數據網絡數據網絡) )第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統7.3 Dleta V7.3 Dleta

7、V現場總線控制系統簡介現場總線控制系統簡介 Delta VDelta V系統系統是是Fisher-Rosemount Fisher-Rosemount 公司依據現場總公司依據現場總線線FFFF標準設計出的兼容現場總線功能的全新控制系統標準設計出的兼容現場總線功能的全新控制系統. .它充分發揮眾多它充分發揮眾多DCS DCS 的優勢，如系統的安全性、冗余的優勢，如系統的安全性、冗余功能、集成的用戶界面、信息集成等功能、集成的用戶界面、信息集成等. .克服傳統克服傳統DCSDCS的不足，具有規模靈活可變、使用簡單、的不足，具有規模靈活可變、使用簡單、維護方便的特點。維護方便的特點。 7.3.1 7

8、.3.1 系統概述系統概述第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統7.3.2 Delta V7.3.2 Delta V系統的構成系統的構成圖圖7.4 Delta V7.4 Delta V系統構成系統構成Delta VDelta V系統工作站系統工作站(1)Professional Plus(1)Professional Plus工工作站作站(2)Professional(2)Professional工作站工作站 (3)(3)操作員工作站操作員工作站 (4)(4)應用工作站應用工作站接口接口系統軟件系統軟件 (1)Delta V Explorer(1)Delta V Explorer軟件軟件

9、 (2)Control Studio(2)Control Studio軟件軟件 (3)Graphics Studio(3)Graphics Studio軟件軟件 第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統7.3.3 Delta V7.3.3 Delta V系統在工業生產過程控制中的應用系統在工業生產過程控制中的應用1.1.系統結構系統結構圖圖7.5 7.5 系統構成系統構成第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統 某石化公司年產某石化公司年產3030萬噸聚丙烯裝置擠壓風送單元采用萬噸聚丙烯裝置擠壓風送單元采用Delta VDelta V現場總線控制系統。系統共使用現場總線控制系統。系統共

10、使用2 2個現場總線網段，個現場總線網段，采用采用EmersonEmerson公司的溫度變送器公司的溫度變送器848T848T來檢測風機軸承溫度，來檢測風機軸承溫度，8 8臺風機共臺風機共6464個溫度監控點。個溫度監控點。 聚丙烯裝置擠壓風送單元共有聚丙烯裝置擠壓風送單元共有8 8臺風機，每臺風機有臺風機，每臺風機有8 8個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臺風機軸承溫度超過120120，聯鎖系統將動作而使某臺風，聯鎖系統將動作而使某臺風機停車。機停車。系統的第系統的第7 7個控制器的第個控制器的第2424

11、卡設置為卡設置為H1H1卡，并設卡，并設兩個冗余網段，每個網段配置兩個冗余網段，每個網段配置4 4個個848T848T，每個，每個848T848T帶帶8 8個溫個溫度點度點，系統的構成如圖，系統的構成如圖7.57.5所示。所示。第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統圖圖7.5 7.5 系統構成系統構成848T848T是安裝在現場的基是安裝在現場的基于基金會現場總線的于基金會現場總線的8 8通通道溫度變送器。道溫度變送器。H1H1卡為現場總線通信卡，卡為現場總線通信卡，H1H1卡下帶卡下帶有有2 2個個portport（端口），每個端口帶一（端口），每個端口帶一個網段即個網段即2 2個網段

12、通過冗余的個網段通過冗余的P+FP+F安安全柵模塊（全柵模塊（HD2-FBPS-1500HD2-FBPS-1500）與現場）與現場總線儀表連接。總線儀表連接。第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統(1)(1)在硬件方面在硬件方面 每個總線網段上每個總線網段上FFFF設備數量規定設備數量規定 每根總線電纜長度規定每根總線電纜長度規定 每個總線網段電源的規定每個總線網段電源的規定 FFFF總線電纜連接的規定總線電纜連接的規定 (2)(2)在軟件方面在軟件方面 要限制一個現場總線網段上的通信量要限制一個現場總線網段上的通信量 指定這些功能塊是在現場總線設備中執行或在指定這些功能塊是在現場總線設

13、備中執行或在DCSDCS 控制器中執行控制器中執行 2.2.現場總線控制系統設計時需要注意的問題現場總線控制系統設計時需要注意的問題第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統3.3.組態過程組態過程4.4.現場總線回路的測試現場總線回路的測試第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統本章小結本章小結現場總線控制系統是在計算機網絡技術、通信技術、微電子現場總線控制系統是在計算機網絡技術、通信技術、微電子技術飛速發展的基礎上與自動控制技術相結合的產物。技術飛速發展的基礎上與自動控制技術相結合的產物。它實際模擬式儀表控制系統、集中式數字控制系統、集散控它實際模擬式儀表控制系統、集中式數字控制系統

14、、集散控制系統后的新一代控制系統。制系統后的新一代控制系統。本章介紹了現場總線控制系統的本章介紹了現場總線控制系統的基本概念基本概念、技術特點技術特點及及現場總現場總線控制系統的發展線控制系統的發展、現狀及發展趨勢現狀及發展趨勢. .還介紹了還介紹了CANCAN、LonworkLonwork、HartHart、ModbusModbus、CC-LINKCC-LINK等幾種典型等幾種典型的現場總線，重點介紹了基金會現場總線，其前生是以的現場總線，重點介紹了基金會現場總線，其前生是以Fisher-RosemountFisher-Rosemount公司為首，公司為首，19941994年聯合年聯合Hon

15、eywellHoneywell公司成立公司成立“現場總線基金會（現場總線基金會（Fieldbus FoundationFieldbus Foundation）”。該基金會匯集了世界著名儀表、自動化設備、該基金會匯集了世界著名儀表、自動化設備、DCSDCS制造企業、制造企業、科研機構和最終用戶，所以具備足以左右該領域自控設備發展科研機構和最終用戶，所以具備足以左右該領域自控設備發展方向的能力，因此基金會現場總線規范具有一定的權威性。方向的能力，因此基金會現場總線規范具有一定的權威性。第第7章章 現場總線控制系統現場總線控制系統思考題與習題思考題與習題1.1.現場總線的定義是什么？現場總線的定義是什么？2.2.現場總線有哪些技術特點？現場總線有哪些技術特點？3.3.現場總線與以往的模擬式控制系統、數字式控現場總線與以往的模擬式控制系統、數字式控制系統及集散式控制系統相比有哪些優越性？制系統及集散式控制系統相比有哪些優越性？4.4.從現場總線的發展中了解儀表控制系統經過哪從現場總線的發展中了解儀表控制系統經過哪幾個階段？體會現場總