過程控制及自動化儀表課件第9章 計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)

1、 第第9 9章章 基于網(wǎng)絡(luò)的過程計(jì)算機(jī)基于網(wǎng)絡(luò)的過程計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)1）了解了解集散控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、內(nèi)涵和特點(diǎn)；集散控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、內(nèi)涵和特點(diǎn)；2）熟悉熟悉現(xiàn)場控制單元的硬件結(jié)構(gòu)形式及功能；現(xiàn)場控制單元的硬件結(jié)構(gòu)形式及功能；3）熟悉熟悉集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議；集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議；4）掌握掌握控制算法的組態(tài)方法；控制算法的組態(tài)方法；5）了解了解現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基本概念和特點(diǎn)；現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基本概念和特點(diǎn)；6）熟悉熟悉常見的幾種現(xiàn)場總線及其通信模型；常見的幾種現(xiàn)場總線及其通信模型；7）掌握掌握現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 集散控

2、制系統(tǒng)(Distributed Control System，DCS)是以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ) ，將分散型控制裝置、通信系統(tǒng)、集中操作與信息管理系統(tǒng)綜合在一起的新型過程控制系統(tǒng)。 集散控制系統(tǒng)的主干與核心是基于計(jì)算機(jī)的控制裝置和通信網(wǎng)絡(luò)。 基于工業(yè)過程計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)按總體結(jié)構(gòu)可分為：集中型控制、分散型控制和集散控制三大類。集中型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)與維護(hù)。集中型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)與維護(hù)。問題：問題：1）系統(tǒng)主機(jī)過于龐大，一旦出現(xiàn)故障，影響全局，可靠性差；）系統(tǒng)主機(jī)過于龐大，一旦出現(xiàn)故障，影響全局，可靠性差；2）同一臺計(jì)算機(jī)完成多種不同的任務(wù)，工作效率低；）同一臺

3、計(jì)算機(jī)完成多種不同的任務(wù)，工作效率低；3）檢測點(diǎn)和執(zhí)行器距離主機(jī)遠(yuǎn)，傳輸信息的線路費(fèi)用高；）檢測點(diǎn)和執(zhí)行器距離主機(jī)遠(yuǎn)，傳輸信息的線路費(fèi)用高；4）缺乏靈活性與可擴(kuò)展性。）缺乏靈活性與可擴(kuò)展性。 由一臺計(jì)算機(jī)對大型生產(chǎn)裝置或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和管理，計(jì)算機(jī)、指示器、記錄儀等安裝在中央控制室中，現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器等通過電纜或雙絞線與之相連，計(jì)算機(jī)采集過程數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算并發(fā)出控制信號，以這種方式構(gòu)成的過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)稱為集中型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 1 、集中型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、集中型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)3、 集散型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集散型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2 、分散型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分散型過程計(jì)算

4、機(jī)控制系統(tǒng) 分散型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)安裝在現(xiàn)場附近，分散型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)安裝在現(xiàn)場附近，就地實(shí)現(xiàn)各回路的控制與管理，在布局時(shí)形成一種按地理位置就地實(shí)現(xiàn)各回路的控制與管理，在布局時(shí)形成一種按地理位置分散的控制結(jié)構(gòu)。而對整個(gè)系統(tǒng)的管理與操作，則需要技術(shù)人分散的控制結(jié)構(gòu)。而對整個(gè)系統(tǒng)的管理與操作，則需要技術(shù)人員巡回進(jìn)行。員巡回進(jìn)行。 集散型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集散型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理，而將控制為基礎(chǔ)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理，而將控制功能分散到現(xiàn)場的一種過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。功能分

5、散到現(xiàn)場的一種過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由分散控制裝置、集中操作與集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由分散控制裝置、集中操作與管理系統(tǒng)和通信系統(tǒng)三部分組成。管理系統(tǒng)和通信系統(tǒng)三部分組成。集散型過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖1、數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)采集功能2、監(jiān)視操作功能、監(jiān)視操作功能3、過程控制功能、過程控制功能1 1、分散控制裝置是基于微處理器的過程控制單元。它由各類多回、分散控制裝置是基于微處理器的過程控制單元。它由各類多回路控制器、批量控制器以及數(shù)據(jù)采集裝置等組成，是路控制器、批量控制器以及數(shù)據(jù)采集裝置等組成，是DCSDCS與生產(chǎn)過與生產(chǎn)過程的接口部分。程的接口部分。2、集中操作與

6、管理系統(tǒng)由系統(tǒng)操作站、各種管理單元和管理計(jì)算集中操作與管理系統(tǒng)由系統(tǒng)操作站、各種管理單元和管理計(jì)算機(jī)組成。系統(tǒng)操作站是系統(tǒng)的人機(jī)接口，即系統(tǒng)與操作管理人員機(jī)組成。系統(tǒng)操作站是系統(tǒng)的人機(jī)接口，即系統(tǒng)與操作管理人員的界面。的界面。3、通信系統(tǒng)是、通信系統(tǒng)是DCS各單元的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)各單元的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)1、功能分散、功能分散2 2、信息綜合與集中管理信息綜合與集中管理3 3、局域網(wǎng)通信技術(shù)局域網(wǎng)通信技術(shù)4、高可靠性高可靠性5、構(gòu)成靈活與擴(kuò)展方便構(gòu)成靈活與擴(kuò)展方便6、采用面向過程的語言，采用面向過程的語言， 操作使用簡單方便操作使用簡單方便（1 1）按集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程劃分）按集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程劃分第

7、一代集散控制系統(tǒng)第一代集散控制系統(tǒng)第二代集散控制系統(tǒng)第二代集散控制系統(tǒng)第三代智能控制系統(tǒng)第三代智能控制系統(tǒng)（2）按集散控制系統(tǒng)的規(guī)模劃分）按集散控制系統(tǒng)的規(guī)模劃分小型集散控制系統(tǒng)小型集散控制系統(tǒng)ULFU通信接口單元通信接口單元 UFCH現(xiàn)場控制單元現(xiàn)場控制單元 UFMH現(xiàn)場現(xiàn)場監(jiān)視單元監(jiān)視單元 CNN信號變換器信號變換器 YS80數(shù)字調(diào)節(jié)器數(shù)字調(diào)節(jié)器 ULDU盤裝式儀表盤裝式儀表 HF 總線總線 中型集散控制系統(tǒng)中型集散控制系統(tǒng)MOPS，MOPL操作站；操作站； PLC可編程控制器；可編程控制器； SC信號變換器；信號變換器； MEXUIO擴(kuò)展單元；擴(kuò)展單元；MFCD現(xiàn)場控制單元；現(xiàn)場控制單元

8、； 大型集散控制系統(tǒng)大型集散控制系統(tǒng)AIWS人工智能站人工智能站, ECMP計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī), ENGS-工程師站工程師站, EOPS中中央操作站央操作站, PRIN打印機(jī)打印機(jī), COPY拷貝機(jī)拷貝機(jī), COPYSY局部操作局部操作站站, CFCSZPFCS現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站, CFCDEFCD雙重化控制站雙重化控制站, YEWCOM9000管理計(jì)算機(jī)管理計(jì)算機(jī), CFMSZCFCDI現(xiàn)場監(jiān)視站現(xiàn)場監(jiān)視站 CFBSZ高分散控制站高分散控制站 9.1.2.1 過程控制級過程控制級 集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自下而上可分為過程控制級、過程管理級、集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自下而上可分為過程控制級、過程管理級、生產(chǎn)管理

9、級和經(jīng)營管理級。生產(chǎn)管理級和經(jīng)營管理級。1. 過程控制單元（過程控制單元（PCU）的硬件結(jié)構(gòu)）的硬件結(jié)構(gòu) （1）基于）基于 微微 型機(jī)的型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)基于微型機(jī)結(jié)構(gòu)的PCU（2）IO與通用卡硬件結(jié)構(gòu)與通用卡硬件結(jié)構(gòu)（3）串行通信總線）串行通信總線+模件結(jié)構(gòu)模件結(jié)構(gòu)（4）節(jié)點(diǎn)工作站結(jié)構(gòu)）節(jié)點(diǎn)工作站結(jié)構(gòu) （5）過程控制單元的主要功能：）過程控制單元的主要功能： 反饋控制功能；反饋控制功能； 順序控制功能；順序控制功能； 批量控制功能；批量控制功能； 數(shù)據(jù)采集與處理功能；數(shù)據(jù)采集與處理功能； 數(shù)據(jù)通訊功能；數(shù)據(jù)通訊功能； 本地操作與監(jiān)視功能。本地操作與監(jiān)視功能。 2.過程接口單元（過程接口單

10、元（PIU)的硬件結(jié)構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu) 在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，將完成非控制變量的采集或直接輸出的裝在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，將完成非控制變量的采集或直接輸出的裝置稱為過程接口單元（置稱為過程接口單元（PIU），過程接口單元按輸入信號的種類、采集速），過程接口單元按輸入信號的種類、采集速度的大小與使用的現(xiàn)場將其分為三類：第一類是來自生產(chǎn)過程的高電平度的大小與使用的現(xiàn)場將其分為三類：第一類是來自生產(chǎn)過程的高電平信號（信號（4-20mA DC和和1-5V DC)，數(shù)字信號和脈沖信號的高電平過程接口，數(shù)字信號和脈沖信號的高電平過程接口單元（單元（HLPIU） ，第二類是由可變增益放大器將來自熱電偶、熱電阻和，第

11、二類是由可變增益放大器將來自熱電偶、熱電阻和直流毫伏等小信號經(jīng)最佳增益放大后作為直流毫伏等小信號經(jīng)最佳增益放大后作為A/D轉(zhuǎn)換器輸入的低電平過程接轉(zhuǎn)換器輸入的低電平過程接口單元口單元 （LLPIU ），第三類是用于生產(chǎn)現(xiàn)場防爆的低能量過程接口單元），第三類是用于生產(chǎn)現(xiàn)場防爆的低能量過程接口單元（LEPIU) 。PIU的CCFA結(jié)構(gòu)上述三種類型的通用部分稱為通用卡文件夾（上述三種類型的通用部分稱為通用卡文件夾（CCFA），其結(jié)構(gòu)如下：），其結(jié)構(gòu)如下： 9.1.2.2 過程管理級：過程管理級： 集散控制系統(tǒng)的過程管理級是為實(shí)現(xiàn)集中操作和統(tǒng)一管理而設(shè)置的。其主要設(shè)備有操作站和通信設(shè)備等。操作站是由通

12、信電纜將分散于生產(chǎn)現(xiàn)場的過程控制單元（PCU）、過程輸入/輸出單元（PIU）連接而成，可分為操作員級和工程師級。操作站結(jié)構(gòu)框圖操作站結(jié)構(gòu)框圖 中型集散控制系統(tǒng)中型集散控制系統(tǒng)CRT操作員級畫面調(diào)用示例圖操作員級畫面調(diào)用示例圖 9.1.2.3 生產(chǎn)管理與經(jīng)營管理級生產(chǎn)管理與經(jīng)營管理級 集散控制系統(tǒng)的過程控制級和過程管理級實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)裝置或生產(chǎn)過程的集散控制系統(tǒng)的過程控制級和過程管理級實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)裝置或生產(chǎn)過程的集中操作和分散優(yōu)化控制，而生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理級則對整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)和集中操作和分散優(yōu)化控制，而生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理級則對整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。經(jīng)營實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。TDCS-3000系

13、統(tǒng)構(gòu)成框圖系統(tǒng)構(gòu)成框圖 LCN為局部控制網(wǎng)絡(luò)為局部控制網(wǎng)絡(luò);US為通用操作站為通用操作站;CG、HG、PG、UG為為通信網(wǎng)絡(luò)連接器通信網(wǎng)絡(luò)連接器;CM為計(jì)算模件為計(jì)算模件;BC為基本控制器為基本控制器;RBC為備用基本控制器為備用基本控制器;RCD為備用控制器指揮器為備用控制器指揮器;AM為應(yīng)用模件為應(yīng)用模件;MC為多功能控制器為多功能控制器;HM為歷史模件為歷史模件; RMC為備用多功能控制器為備用多功能控制器;RMCD為備用多功能控制器指揮器為備用多功能控制器指揮器;PIU為過程接口單元為過程接口單元;LOS為局部操作站。為局部操作站。 集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)一般采用兩種基本形式，即主從形

14、式集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)一般采用兩種基本形式，即主從形式和同等同等形式。和同等同等形式。 集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要由兩部分組成，即傳輸電纜（或其他媒介）和接口設(shè)備。傳輸電纜有同軸電纜、雙股電纜、屏蔽雙絞線、光纜等；接口設(shè)備通常稱為鍵路接口單元，或稱調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)適配器等。 1.星形結(jié)構(gòu)：星形結(jié)構(gòu)：2.總線結(jié)構(gòu)：總線結(jié)構(gòu)： 3.環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： 4.復(fù)合形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：復(fù)合形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： 通信雙方對信道使用權(quán)的規(guī)定方式稱為通信協(xié)議。在集散控制系通信雙方對信道使用權(quán)的規(guī)定方式稱為通信協(xié)議。在集散控制系統(tǒng)中，較常用的有統(tǒng)中，較常用的有沖突檢測式載波偵聽多路訪問沖突檢測式載波偵聽多路訪問通信

15、協(xié)議（通信協(xié)議（Carrier Sensing Multi AccessCollision Detect，CSMACD）和）和令牌傳遞令牌傳遞通通信協(xié)議兩種。信協(xié)議兩種。 1.數(shù)據(jù)分類：數(shù)據(jù)分類： 在集散控制系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)響應(yīng)速度的不同要求，對數(shù)在集散控制系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)響應(yīng)速度的不同要求，對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類。對于要求實(shí)時(shí)傳送而且變化很快（約為毫秒級）的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類。對于要求實(shí)時(shí)傳送而且變化很快（約為毫秒級）的數(shù)據(jù)定為第一級，將操作員需要的數(shù)據(jù)定為第二級據(jù)定為第一級，將操作員需要的數(shù)據(jù)定為第二級 ，第三級數(shù)據(jù)主要包，第三級數(shù)據(jù)主要包括組態(tài)數(shù)據(jù)、算法等。括組態(tài)數(shù)據(jù)、算法等。2.分類

16、通信分類通信 根據(jù)數(shù)據(jù)的不同類型采用不同的通信方式根據(jù)數(shù)據(jù)的不同類型采用不同的通信方式 ?；谥饔?jì)算機(jī)的軟件配置基于主計(jì)算機(jī)的軟件配置基于控制設(shè)備的軟件配置基于控制設(shè)備的軟件配置 基于主計(jì)算機(jī)的軟件配置有實(shí)時(shí)多通道網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、系統(tǒng)公基于主計(jì)算機(jī)的軟件配置有實(shí)時(shí)多通道網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、系統(tǒng)公用程序如編輯程序、連接裝配程序、運(yùn)行程序及各種軟件工具等；用程序如編輯程序、連接裝配程序、運(yùn)行程序及各種軟件工具等；各種高級語言如各種高級語言如BASIC、 C等；在上述背景下開發(fā)出的軟件包。等；在上述背景下開發(fā)出的軟件包。 基于控制設(shè)備的軟件配置有兩種：一是采用高級語言編制控制程基于控制設(shè)備的軟件配置有兩種：

17、一是采用高級語言編制控制程序；二是所謂序；二是所謂 “ “軟件組態(tài)軟件組態(tài)”方法，即所有控制功能均通過方法，即所有控制功能均通過“組態(tài)組態(tài)”完成。也就是說，在集散控制系統(tǒng)中，完成所有控制功能所需要的算完成。也就是說，在集散控制系統(tǒng)中，完成所有控制功能所需要的算法程序都已由生產(chǎn)制造廠家預(yù)先編好，并存放在法程序都已由生產(chǎn)制造廠家預(yù)先編好，并存放在ROMROM中，以備隨時(shí)調(diào)中，以備隨時(shí)調(diào)用。用戶只要按控制功能編好的程序模塊，經(jīng)過用。用戶只要按控制功能編好的程序模塊，經(jīng)過“組裝連接組裝連接”即可實(shí)即可實(shí)現(xiàn)各種控制算法?，F(xiàn)各種控制算法。 （1）組態(tài)字的構(gòu)成）組態(tài)字的構(gòu)成 （2）組態(tài)步驟）組態(tài)步驟 ： 1

18、）畫出控制系統(tǒng)框圖；）畫出控制系統(tǒng)框圖； 2）畫出組態(tài)字功能圖。）畫出組態(tài)字功能圖。 3）確定各槽路的有關(guān)特征，）確定各槽路的有關(guān)特征， 填寫組態(tài)數(shù)據(jù)表填寫組態(tài)數(shù)據(jù)表 ； 組態(tài)字實(shí)際上是一系組態(tài)字實(shí)際上是一系列操作代碼，右圖所列操作代碼，右圖所示組態(tài)字功能圖。示組態(tài)字功能圖。 某加熱爐燃料流量與出料溫度組成的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)流程圖： 串串級級控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)組組態(tài)態(tài)字字功功能能圖圖 SlotSlot編號編號1 12 2調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器FCFCTCTCCONFCONF0113011301010101CONFCONFHIHI1120112021232123CONFCONFLOLO1001100116101

19、610CONFCONFHIHILOLO1011101100100010量程量程 0 0 1001000kg0kgh h001000kg1000kgh h200200閥位極限閥位極限 LOLO HI HI6. 96. 92020106. 9106. 98080積分極限積分極限 LOLO HI HI5. 005. 003030+105. 00+105. 007070報(bào)警極限報(bào)警極限 LOLO HI HI600kg600kgh h1010800kg800kgh h5 5 設(shè)定值設(shè)定值 （SPSP）Slot2Slot2輸出輸出120120 比率（比率（RatioRatio）100100100100 偏

20、置偏置 （BiasBias） 0 00 0 調(diào)整常數(shù)，增量（調(diào)整常數(shù)，增量（K KA A）按需要調(diào)整按需要調(diào)整按需要調(diào)整按需要調(diào)整T T（K1K1） T T（K2K2）TDTD正常操作方式正常操作方式串級串級自動自動組組態(tài)態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)表表 1 、現(xiàn)場總線及其作用、現(xiàn)場總線及其作用 現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、微機(jī)化測量與控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)，也稱開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 現(xiàn)場總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量與控制儀表，使它們各自都具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信的能力，并用總線將它們連接在一起，按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，把單個(gè)分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，相互實(shí)現(xiàn)

21、數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，以形成各種基于網(wǎng)絡(luò)的過程控制系統(tǒng)。 2 、現(xiàn)場總線的特點(diǎn)、現(xiàn)場總線的特點(diǎn) （1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對比如圖。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對比如圖。 （2）技術(shù)特點(diǎn)：）技術(shù)特點(diǎn)： 1）開放性）開放性 2）互可操作性和互用性）互可操作性和互用性 3）智能性與功能自治性）智能性與功能自治性 4） 結(jié)構(gòu)的高度分散性結(jié)構(gòu)的高度分散性 5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性1通信模型的制定原則與一般結(jié)構(gòu)通信模型的制定原則與一般結(jié)構(gòu)2典型現(xiàn)場總線的通信模型典型現(xiàn)場總線的通信模型（1）基金會現(xiàn)場總線）基金會現(xiàn)場總線FF（Foundation Fieldbus）模型）模型

22、（2）過程現(xiàn)場總線）過程現(xiàn)場總線PROFIBUS（Process Fieldbus）模型）模型 （3）HART通信協(xié)議通信協(xié)議 1）物理層采用物理層采用Bell 202國際標(biāo)準(zhǔn)；國際標(biāo)準(zhǔn)；2）數(shù)據(jù)鏈路層用于按數(shù)據(jù)鏈路層用于按HART通信協(xié)議規(guī)則建立的通信協(xié)議規(guī)則建立的HART報(bào)文格報(bào)文格式，其信息構(gòu)成包括前導(dǎo)碼、幀前定界碼、現(xiàn)場設(shè)備地址、字式，其信息構(gòu)成包括前導(dǎo)碼、幀前定界碼、現(xiàn)場設(shè)備地址、字節(jié)數(shù)、現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)與通信狀態(tài)、數(shù)據(jù)、奇偶校驗(yàn)等，如下圖。節(jié)數(shù)、現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)與通信狀態(tài)、數(shù)據(jù)、奇偶校驗(yàn)等，如下圖。 3）應(yīng)用層規(guī)定了應(yīng)用層規(guī)定了HART命令。命令。 目前現(xiàn)場總線通信模型眾多，妨礙了現(xiàn)場總線

23、技術(shù)的發(fā)展。依靠目前現(xiàn)場總線通信模型眾多，妨礙了現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展。依靠市場的力量，發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范模型，真正形市場的力量，發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范模型，真正形成開放互連的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是大勢所趨。幾種可能的解決方案成開放互連的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是大勢所趨。幾種可能的解決方案為：為：1）各種現(xiàn)場總線統(tǒng)一到各種現(xiàn)場總線統(tǒng)一到12種，這種可能性幾乎很小；種，這種可能性幾乎很??；2）采用已經(jīng)是通用的國際標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（采用已經(jīng)是通用的國際標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（Ethernet）、）、TCP/IP等協(xié)等協(xié)議，并解決它在工業(yè)控制中應(yīng)用存在的有關(guān)問題。既便這樣，它也議，并解決它在工業(yè)

24、控制中應(yīng)用存在的有關(guān)問題。既便這樣，它也不可能全部占領(lǐng)自動化市場；不可能全部占領(lǐng)自動化市場； 3）開發(fā)所有現(xiàn)場總線的通用接口（如計(jì)算機(jī)的開發(fā)所有現(xiàn)場總線的通用接口（如計(jì)算機(jī)的USB接口一樣），這接口一樣），這樣做雖然成本很高，但比較可行，因?yàn)樗鼙ＷC各公司的利益。樣做雖然成本很高，但比較可行，因?yàn)樗鼙ＷC各公司的利益。 3現(xiàn)場總線通信方式的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線通信方式的實(shí)現(xiàn)1 1、微處理器、微處理器CPUCPU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層的功能；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層的功能；2 2、通信控制單元實(shí)現(xiàn)物理層的功能，完成信息幀的編碼和解碼、通信控制單元實(shí)現(xiàn)物理層的功能，完成信息幀的編碼和解碼、幀校驗(yàn)、數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收；幀校驗(yàn)、數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收；3 3、媒體訪問單元的主要功能是發(fā)送與接收符合現(xiàn)場總線規(guī)范的、媒體訪問單元的主要功能是發(fā)送與接收符合現(xiàn)場總線規(guī)范的信號。信號。 說明：9.2.3.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS)1.可以在現(xiàn)場構(gòu)成完整的基本控制系統(tǒng)； 2.可以與多個(gè)現(xiàn)場智能設(shè)備互換信息；3.可以很方便地構(gòu)成復(fù)雜的過程控制系統(tǒng) 4.與集散控制系統(tǒng)相比，具有控制功能更加分散，智能化與功能自治性更高、系統(tǒng)的構(gòu)成更加靈活、可擴(kuò)展性與可互換性更強(qiáng)、可靠性