現(xiàn)場總線技術(shù)及其在變電所綜合自動化中的應(yīng)用PPT課件

1、目錄簡介1分類4發(fā)展歷史2應(yīng)用5特點3發(fā)展?fàn)顩r6第1頁/共16頁目錄頁緒論PART ONE第2頁/共16頁簡介歷史背景定義 一般把現(xiàn)場總線系統(tǒng)稱為第五代控制系統(tǒng)，也稱作FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是現(xiàn)場儀表與控制室系統(tǒng)之間的一種開放的、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，主要用于工廠低層設(shè)備(傳感器及傳動裝置等)的數(shù)據(jù)通信。第一代工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)(氣動信號標(biāo)準(zhǔn)：0.21kgf/cm2)；第二代工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)ACS (電氣信號：420mA)；第三代工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)CCS (集中式控制)；第四代工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)DCS(分布式控制體系結(jié)構(gòu))；第五代工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng))。第3頁

2、/共16頁美國Intel公司提出一種計算機分布式控制系統(tǒng)-位總線成立World FIP制定了FIP協(xié)議成立一個專門委員會互操作系統(tǒng)協(xié)議（ISP）并制定PROFIBUS協(xié)議美國Rosemount 公司開發(fā)了一種可尋址的遠程傳感器（HART）通信協(xié)議1984年80年代中期 1985年1987年1994年ISP和WorldFIP宣布合并，融合成現(xiàn)場總線基金會發(fā)展歷史第4頁/共16頁特點1系統(tǒng)的開放性2互可操作性與互用性3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(yīng)性第5頁/共16頁分類CAN分類HART國際上有40多種現(xiàn)場總線，但沒有任何一種現(xiàn)場總線能覆蓋所有的應(yīng)用面，按其傳輸數(shù)據(jù)的大

3、小可分為3類：傳感器總線（sensor bus），屬于位傳輸；設(shè)備總線（device bus），屬于字節(jié)傳輸；現(xiàn)場總線，屬于數(shù)據(jù)流傳輸?；瓞F(xiàn)場總線LonWorksProfibus第6頁/共16頁應(yīng)用現(xiàn)場總線在煤化工控制領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)場總線在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)場總線在配電自動化中的應(yīng)用現(xiàn)場總線在智能交通領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)場總線在樓宇自動化中的應(yīng)用第7頁/共16頁目錄頁現(xiàn)場總線技術(shù)在變電所綜合自動化中的應(yīng)用PART TWO第8頁/共16頁硬件系統(tǒng)設(shè)計軟件系統(tǒng)設(shè)計變電站綜合自動化系統(tǒng)AB應(yīng)用基于現(xiàn)場總線的變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計變電站綜合自動化系統(tǒng)，是集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)為一體

4、的綜合電力裝置，是變電站自動化監(jiān)控管理的重要設(shè)備，具有微機監(jiān)控、監(jiān)控、保護故障錄波、小電流姐弟選線、低頻減載、四遙遠傳等功能。近年來，隨著控制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）逐步發(fā)展起來，他在減少系統(tǒng)線纜、簡化系統(tǒng)安裝、維護和管理，降低系統(tǒng)的投資和運行成本，增強系統(tǒng)性能等方面都具有優(yōu)越性。FCS控制系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上大致可分為工程師站、 操作員站和現(xiàn)場控制站。相應(yīng)的系統(tǒng)軟件是工程師級軟件、 操作員級軟件和現(xiàn)場控制級軟件。其中工程師級組態(tài)軟件的設(shè)計主要分為系統(tǒng)組態(tài)、 實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)、 歷史數(shù)據(jù)庫組態(tài)、 控制回路組態(tài)、 屬性組態(tài)、 報表組態(tài)等。最后，現(xiàn)場總線系統(tǒng)組態(tài)軟件的

5、設(shè)計比傳統(tǒng) DCS系統(tǒng)軟件有更好的可靠性和可移植性 ,具有良好的人機交互界面 ,尤其是提供了二次開發(fā)平臺。這對變電站內(nèi)各種設(shè)備的運行和操作起到了更好的監(jiān)視和控制作用。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)首先要求變電站內(nèi)所有需要監(jiān)控和監(jiān)測的設(shè)備，都配以單片機獲DSP為核心的只能數(shù)字電路、智能數(shù)據(jù)終端，所有的智能終端都與現(xiàn)場中線相連，后臺監(jiān)控主機也掛在總線上，獲取有智能終端傳遞過來的多種運行實時數(shù)據(jù)，通過其可以建立起實時數(shù)據(jù)庫。而前臺監(jiān)控主機通過串口通信或網(wǎng)絡(luò)通信從實時數(shù)據(jù)庫讀出、 分析和處理數(shù)據(jù) ,從而實現(xiàn)變電站的總體實時監(jiān)視、 協(xié)調(diào)與優(yōu)化。對于歷史數(shù)據(jù)庫 ,可以用來打印曲線圖、 趨勢圖、 分析報表等。以此為基礎(chǔ) ,變

6、電站工程師通過前臺主機中的組態(tài)軟件監(jiān)控各種設(shè)備及各種運行數(shù)據(jù) ,甚至對開關(guān)狀態(tài)的設(shè)備可以依據(jù)實際情況進行實時的操作。第9頁/共16頁CAN總線基于CAN總線的牽引變電站綜合自動化系統(tǒng)隨著現(xiàn)場總線的發(fā)展，目前分散式牽引變電站綜合自動化系統(tǒng)，其各部件之間已有的串行通信方式(RS232，RS422，RS485總線等)，由于傳輸速度慢，易受干擾，通信距離受限制且通信方式不靈活，所以無法滿足大量實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆，F(xiàn)場總線即是一個開放的通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代中后期出現(xiàn)的CAN總線是一個造價低廉而又適用于電力系統(tǒng)監(jiān)控的控制網(wǎng)。將CAN用于變電站監(jiān)控系統(tǒng)，有著BITBUS和RS4

7、85無法比擬的特性，能夠從根本上改變變電站監(jiān)控系統(tǒng)的性能，第10頁/共16頁CAN總線優(yōu)點優(yōu)點優(yōu)點如：(1)網(wǎng)上任一節(jié)點可在任一時刻向其他節(jié)點發(fā)信，而不分主從，這樣可構(gòu)成真正的多主系統(tǒng)。(2)在CAN應(yīng)用層使用DeviceNet協(xié)議，可把優(yōu)先級別分組，這樣滿足了不同的實時性要求。(3)CAN采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)2個節(jié)點同時向網(wǎng)上發(fā)信時，優(yōu)先級低的報文主動停發(fā)送，而不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。(4)CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾少。CAN現(xiàn)場總線完善的網(wǎng)絡(luò)功能，簡單可靠的硬件，使其在面向?qū)ο蟮淖冸娬揪C合自動化系統(tǒng)中顯示了廣闊的前景，面向?qū)ο蟮谋Ｗo控制綜合單元均可以被視為CAN網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點或

8、子站。采用的CAN現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，具有良好的開放性、互操作性和7層完整的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，提供RS232通信接口。第11頁/共16頁目錄頁發(fā)展?fàn)顩rPART THREE第12頁/共16頁NOW多種總線共存總線應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展不斷成立總線國際組織每種總線都以企業(yè)為支撐在競爭中協(xié)調(diào)共存一個設(shè)備制造商參加多個總線組織以太網(wǎng)成為新熱點各種總線相繼成為自己國家或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀第13頁/共16頁早期的MAP模型由7層組成，現(xiàn)在提出了3層結(jié)構(gòu)自動化，2層自動化，甚至1層結(jié)構(gòu)，由以太網(wǎng)一通到底。越來越多的企業(yè)采用最流行的TCP/IP協(xié)議加以太網(wǎng)，操作設(shè)備一般采用工業(yè)PC甚至普通PC，控制設(shè)備一般采用標(biāo)準(zhǔn)的PLC或者是工業(yè)控制計算機等，而控制網(wǎng)絡(luò)就是各種現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域。現(xiàn)場總線產(chǎn)品主要是低速總線產(chǎn)品，應(yīng)用于運行速率較低的領(lǐng)域，對網(wǎng)絡(luò)的性能要求不是很高。從應(yīng)用狀況看，無論是FF和Profibus，還是其他一些現(xiàn)場總線，都能較好地實現(xiàn)速率要求較慢的過程控制高速現(xiàn)場總線主要應(yīng)用于控制網(wǎng)內(nèi)的互連，連接控制計算機、PLC等智能程度較高、處理速度快的設(shè)備，以及實現(xiàn)低速現(xiàn)場總線網(wǎng)橋間的連接，它是充分實