第十二章計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及其應(yīng)用

1、第十二章第十二章 DCSDCS與與FCSFCS本章要點(diǎn)本章要點(diǎn):1.DCS的基本概的基本概 、體系結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)。、體系結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)。2.FCS的基本概念、體系結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn) 。3. DCS 與與FCS的幾種典型產(chǎn)品。的幾種典型產(chǎn)品。返回總目錄返回總目錄本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 引引 言言 12.1 DCS12.1 DCS體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 12.2 DCS12.2 DCS功能特點(diǎn)功能特點(diǎn) 12.3 DCS12.3 DCS產(chǎn)品簡(jiǎn)介產(chǎn)品簡(jiǎn)介 12.4 FCS12.4 FCS體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 12.5 FCS12.5 FCS功能特點(diǎn)功能特點(diǎn) 12.6 FCS12.6

2、FCS產(chǎn)品簡(jiǎn)介產(chǎn)品簡(jiǎn)介引引 言言分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)DCS-以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的集散型綜合控制系統(tǒng)。以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的集散型綜合控制系統(tǒng)。特點(diǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)遵循控制功能分散、操作管理集中的原則設(shè)計(jì)遵循控制功能分散、操作管理集中的原則歷史歷史-1975年美國(guó)霍尼韋爾公司成功推出世界上第一套年美國(guó)霍尼韋爾公司成功推出世界上第一套DCS 以來(lái)，產(chǎn)品幾經(jīng)更以來(lái)，產(chǎn)品幾經(jīng)更新?lián)Q代，技術(shù)性能日趨完善。二十幾年來(lái)，新?lián)Q代，技術(shù)性能日趨完善。二十幾年來(lái)，DCS首當(dāng)其沖地成為大型工業(yè)首當(dāng)其沖地成為大型工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的主流控制系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的主流控制系統(tǒng)。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS-基于計(jì)算機(jī)總線的綜合

3、控制系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)總線的綜合控制系統(tǒng)特點(diǎn)特點(diǎn)-它代表的是一種數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化到現(xiàn)場(chǎng)、控制管理到現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)它代表的是一種數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化到現(xiàn)場(chǎng)、控制管理到現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)展方向。實(shí)時(shí)性、通信性好展方向。實(shí)時(shí)性、通信性好發(fā)展前景發(fā)展前景-成為當(dāng)今世界范圍內(nèi)自動(dòng)控制系統(tǒng)的熱點(diǎn)成為當(dāng)今世界范圍內(nèi)自動(dòng)控制系統(tǒng)的熱點(diǎn)12.1 DCS體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn) 前言前言 12.1.1 分散過(guò)程控制級(jí)分散過(guò)程控制級(jí) 12.1.2 集中操作監(jiān)控級(jí)集中操作監(jiān)控級(jí) 12.1.3 綜合信息管理級(jí)綜合信息管理級(jí) 12.1.4 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 圖圖12-112-1分散控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分散控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 前言前言 典型

4、的典型的DCSDCS體系結(jié)構(gòu)分為三層，第一層為分散過(guò)程控制級(jí)；第二層為集中操作監(jiān)控級(jí)；體系結(jié)構(gòu)分為三層，第一層為分散過(guò)程控制級(jí)；第二層為集中操作監(jiān)控級(jí)；第三層為綜合信息管理級(jí)。層間由高速數(shù)據(jù)通路第三層為綜合信息管理級(jí)。層間由高速數(shù)據(jù)通路HWHW和局域網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)絡(luò)LANLAN兩級(jí)通信線路相連，級(jí)兩級(jí)通信線路相連，級(jí)內(nèi)各裝置之間由本級(jí)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信聯(lián)系。內(nèi)各裝置之間由本級(jí)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信聯(lián)系。12.1.1 分散過(guò)程控制級(jí)分散過(guò)程控制級(jí) 分散過(guò)程控制級(jí)分散過(guò)程控制級(jí)-是是DCSDCS的基礎(chǔ)層的基礎(chǔ)層, ,它向下直接面向工業(yè)對(duì)象，它向下直接面向工業(yè)對(duì)象，其輸入信號(hào)來(lái)自于生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的傳感器（如

5、熱電偶、熱電阻其輸入信號(hào)來(lái)自于生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的傳感器（如熱電偶、熱電阻等）、變送器（如溫度、壓力、液位、流量等）及電氣開(kāi)關(guān)等）、變送器（如溫度、壓力、液位、流量等）及電氣開(kāi)關(guān)（輸入觸點(diǎn)）等，其輸出去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器（如調(diào)節(jié)閥、電磁閥、（輸入觸點(diǎn)）等，其輸出去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器（如調(diào)節(jié)閥、電磁閥、電機(jī)等）電機(jī)等）. . 功能數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)調(diào)節(jié)控制、順序控制、數(shù)據(jù)通信，信功能數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)調(diào)節(jié)控制、順序控制、數(shù)據(jù)通信，信息整理后向操作站報(bào)告等。息整理后向操作站報(bào)告等。 構(gòu)成裝置有構(gòu)成裝置有現(xiàn)場(chǎng)控制站，可編程控制器，智能調(diào)節(jié)器及其它現(xiàn)場(chǎng)控制站，可編程控制器，智能調(diào)節(jié)器及其它測(cè)控裝置。測(cè)控裝置。 現(xiàn)場(chǎng)控制站具有多種功

6、能現(xiàn)場(chǎng)控制站具有多種功能集連續(xù)控制、順序控制、批量控集連續(xù)控制、順序控制、批量控制及數(shù)據(jù)采集功能為一身。制及數(shù)據(jù)采集功能為一身。（1 1）現(xiàn)場(chǎng)控制站的硬件構(gòu)成）現(xiàn)場(chǎng)控制站的硬件構(gòu)成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。組成基本控制單元、通信模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。組成基本控制單元、通信模塊基本控制單元由一個(gè)完成控制或數(shù)據(jù)處理任務(wù)的處理器模件、基本控制單元由一個(gè)完成控制或數(shù)據(jù)處理任務(wù)的處理器模件、I IO O模件模件通信基本控制單元之間，通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)通信基本控制單元之間，通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)Cnet Cnet 連接在一起；連接在一起； 基本控制單元與上微機(jī)之間通過(guò)通信模塊同監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)基本控制單元與上微機(jī)之間通過(guò)通信模塊同監(jiān)控網(wǎng)

7、絡(luò)SnetSnet互傳信息；互傳信息； 基本控制單元內(nèi)部通信通過(guò)內(nèi)部總線完成；基本控制單元內(nèi)部通信通過(guò)內(nèi)部總線完成； 1 . 現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站（ 2）現(xiàn)場(chǎng)控制站的軟件功能）現(xiàn)場(chǎng)控制站的軟件功能 數(shù)據(jù)采集功能：對(duì)過(guò)程參數(shù)，主要是各類傳感變送器的模擬信號(hào)進(jìn)據(jù)采集、變數(shù)據(jù)采集功能：對(duì)過(guò)程參數(shù)，主要是各類傳感變送器的模擬信號(hào)進(jìn)據(jù)采集、變 換、處理、顯示、存儲(chǔ)、趨勢(shì)曲線顯示、事故報(bào)警等。換、處理、顯示、存儲(chǔ)、趨勢(shì)曲線顯示、事故報(bào)警等。DDCDDC控制功能：包括接受現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量信號(hào)，進(jìn)而求出設(shè)定值與測(cè)量值的偏差，并控制功能：包括接受現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量信號(hào)，進(jìn)而求出設(shè)定值與測(cè)量值的偏差，并 對(duì)偏差進(jìn)行對(duì)偏差進(jìn)行P

8、IDPID控制運(yùn)算，最后求出新的控制量，并將此控制量控制運(yùn)算，最后求出新的控制量，并將此控制量 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流送至執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流送至執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。順序控制功能：通過(guò)來(lái)自過(guò)程狀態(tài)輸入輸出信號(hào)和反饋控制功能等狀態(tài)信號(hào)，按順序控制功能：通過(guò)來(lái)自過(guò)程狀態(tài)輸入輸出信號(hào)和反饋控制功能等狀態(tài)信號(hào)，按 預(yù)先設(shè)定的順序和條件，對(duì)控制的各階段進(jìn)行順序控制。預(yù)先設(shè)定的順序和條件，對(duì)控制的各階段進(jìn)行順序控制。信號(hào)報(bào)警功能：對(duì)過(guò)程參數(shù)設(shè)置上限值和下限值，若超過(guò)上限或下限則分別進(jìn)行信號(hào)報(bào)警功能：對(duì)過(guò)程參數(shù)設(shè)置上限值和下限值，若超過(guò)上限或下限則分別進(jìn)行 越限報(bào)警；對(duì)非法的開(kāi)關(guān)量狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警；對(duì)

9、出現(xiàn)的事故進(jìn)行越限報(bào)警；對(duì)非法的開(kāi)關(guān)量狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警；對(duì)出現(xiàn)的事故進(jìn)行 報(bào)警。信號(hào)的報(bào)警是以聲音報(bào)警。信號(hào)的報(bào)警是以聲音/ /光或光或CRTCRT屏幕顯示顏色變化來(lái)表示。屏幕顯示顏色變化來(lái)表示。打印報(bào)表功能：定時(shí)打印報(bào)表；隨機(jī)打印過(guò)程參數(shù)；事故報(bào)表的自動(dòng)記錄打印。打印報(bào)表功能：定時(shí)打印報(bào)表；隨機(jī)打印過(guò)程參數(shù)；事故報(bào)表的自動(dòng)記錄打印。數(shù)據(jù)通信功能：完成分散過(guò)程控制級(jí)與集中操作監(jiān)控之間的信息交換。數(shù)據(jù)通信功能：完成分散過(guò)程控制級(jí)與集中操作監(jiān)控之間的信息交換。2智能調(diào)節(jié)器智能調(diào)節(jié)器 智能調(diào)節(jié)器一種數(shù)字化的過(guò)程控制儀表，也稱可編程調(diào)節(jié)器。智能調(diào)節(jié)器一種數(shù)字化的過(guò)程控制儀表，也稱可編程調(diào)節(jié)器。組成由微處理

10、器組成由微處理器CPUCPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器RAMRAM、ROMROM、模擬量和數(shù)字量、模擬量和數(shù)字量I/0 I/0 通道、電源等部分組成的一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通道、電源等部分組成的一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 輸入信號(hào)輸入信號(hào)4 420mA20mA模擬量信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)；模擬量信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)；通信具有通信具有RSRS232232或或RS-485RS-485等串行通信接口；等串行通信接口；功能一般有單回路、功能一般有單回路、2 2回路、或回路、或4 4回路的調(diào)節(jié)器；回路的調(diào)節(jié)器； 可以作為大型分散控制系統(tǒng)中最基層的一種控制單元，與可以作為大型分散控制系統(tǒng)中最基層的一種控制單元，與 上位機(jī)（即操作監(jiān)控

11、級(jí)）連成主從式通信網(wǎng)絡(luò)，接受上位上位機(jī)（即操作監(jiān)控級(jí)）連成主從式通信網(wǎng)絡(luò)，接受上位 機(jī)下傳的控制參數(shù)，并上報(bào)各種過(guò)程參數(shù)；機(jī)下傳的控制參數(shù)，并上報(bào)各種過(guò)程參數(shù)；控制方式除一般的單回路控制方式除一般的單回路PIDPID之外，還可組成串級(jí)控制、前饋之外，還可組成串級(jí)控制、前饋 控制等復(fù)雜回路?？刂频葟?fù)雜回路。3可編程控制器可編程控制器 特點(diǎn)特點(diǎn)-開(kāi)關(guān)量輸人、輸出通道，用于執(zhí)行順序控制功能開(kāi)關(guān)量輸人、輸出通道，用于執(zhí)行順序控制功能 12.1.2 12.1.2 集中操作監(jiān)控級(jí)集中操作監(jiān)控級(jí) 集中操作監(jiān)控級(jí)主要任務(wù)：集中操作監(jiān)控級(jí)主要任務(wù)：把過(guò)程參數(shù)的信息集中化，對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站的把過(guò)程參數(shù)的信息集中化

12、，對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，進(jìn)行工程量的顯示、各種工藝流程圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，進(jìn)行工程量的顯示、各種工藝流程圖的顯示、趨勢(shì)曲線的顯示以及改變過(guò)程參數(shù)（如設(shè)定值、控制參數(shù)、報(bào)警狀態(tài)顯示、趨勢(shì)曲線的顯示以及改變過(guò)程參數(shù)（如設(shè)定值、控制參數(shù)、報(bào)警狀態(tài)等信息）；另一個(gè)任務(wù)是兼有部分管理功能：進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)與生成。等信息）；另一個(gè)任務(wù)是兼有部分管理功能：進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)與生成。 構(gòu)成這一級(jí)的主要裝置有：構(gòu)成這一級(jí)的主要裝置有：操作員操作站、工程師操作站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)及層操作員操作站、工程師操作站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)及層間網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接器。間網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接器。1 1操作員操作站操作

13、員操作站 硬件組成硬件組成 IPCIPC（常用）或工作站、工業(yè)鍵盤(pán)、大屏幕圖形顯（常用）或工作站、工業(yè)鍵盤(pán)、大屏幕圖形顯 示器和操作控制臺(tái)組成。示器和操作控制臺(tái)組成。 操作員站的功能操作員站的功能主要是指正常運(yùn)行時(shí)的工藝監(jiān)視和運(yùn)行操主要是指正常運(yùn)行時(shí)的工藝監(jiān)視和運(yùn)行操 作，主要由總貌畫(huà)面、分組畫(huà)面、點(diǎn)畫(huà)面、作，主要由總貌畫(huà)面、分組畫(huà)面、點(diǎn)畫(huà)面、 流程圖畫(huà)面、趨勢(shì)曲線畫(huà)面、報(bào)警顯示畫(huà)面流程圖畫(huà)面、趨勢(shì)曲線畫(huà)面、報(bào)警顯示畫(huà)面 及操作指導(dǎo)畫(huà)面等及操作指導(dǎo)畫(huà)面等7 7種顯示畫(huà)面構(gòu)成種顯示畫(huà)面構(gòu)成2 2工程師操作站工程師操作站 工程師站的硬件工程師站的硬件計(jì)算機(jī)也多采用計(jì)算機(jī)也多采用IPCIPC、其它外

14、設(shè)一般采用普通、其它外設(shè)一般采用普通 的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)、圖形顯示器，打印機(jī)等的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)、圖形顯示器，打印機(jī)等 功能功能組態(tài)功能：組態(tài)功能：對(duì)對(duì)DCSDCS進(jìn)行離線的配置和組態(tài)工作進(jìn)行離線的配置和組態(tài)工作 監(jiān)督功能：對(duì)監(jiān)督功能：對(duì)DCSDCS本身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視本身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視12.1.3 12.1.3 綜合信息管理級(jí)綜合信息管理級(jí) 構(gòu)成由高檔微機(jī)或小型機(jī)擔(dān)當(dāng)?shù)墓芾碛?jì)算機(jī)構(gòu)成。構(gòu)成由高檔微機(jī)或小型機(jī)擔(dān)當(dāng)?shù)墓芾碛?jì)算機(jī)構(gòu)成。 DCSDCS綜合信息管理級(jí)實(shí)際上是一個(gè)管理信息系統(tǒng)（綜合信息管理級(jí)實(shí)際上是一個(gè)管理信息系統(tǒng)（Management Management lnformation Systeml

15、nformation System，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱MISMIS），由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)），由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、各種規(guī)程和人共同組成的工廠自動(dòng)化綜合服務(wù)體系和辦公庫(kù)、各種規(guī)程和人共同組成的工廠自動(dòng)化綜合服務(wù)體系和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。自動(dòng)化系統(tǒng)。功能完成生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理功能。功能完成生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理功能。12.1.4 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)DCSDCS通信網(wǎng)絡(luò)各級(jí)之間的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)分成低速、中通信網(wǎng)絡(luò)各級(jí)之間的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)分成低速、中 速、高速通信網(wǎng)絡(luò)。低速網(wǎng)絡(luò)面向分散過(guò)程控制速、高速通信網(wǎng)絡(luò)。低速網(wǎng)絡(luò)面向分散過(guò)程控制 級(jí)；中速網(wǎng)絡(luò)面向集中操作監(jiān)控級(jí)；高速網(wǎng)絡(luò)面級(jí)；中速網(wǎng)

16、絡(luò)面向集中操作監(jiān)控級(jí)；高速網(wǎng)絡(luò)面 向管理級(jí)。向管理級(jí)。 分類分為星型、總線型和環(huán)型結(jié)構(gòu)三種。后兩種常用分類分為星型、總線型和環(huán)型結(jié)構(gòu)三種。后兩種常用特點(diǎn)在提高系統(tǒng)性能，也可以把集中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理地運(yùn)用于一特點(diǎn)在提高系統(tǒng)性能，也可以把集中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理地運(yùn)用于一 個(gè)系統(tǒng)中，以充分利用各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。個(gè)系統(tǒng)中，以充分利用各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。12.2 DCS12.2 DCS功能特點(diǎn)功能特點(diǎn) 由于由于DCSDCS是多層體系結(jié)構(gòu)，每層的硬件組成及其完成功能不是多層體系結(jié)構(gòu)，每層的硬件組成及其完成功能不同，因而相應(yīng)的軟件系統(tǒng)也會(huì)不同。處于高層的同，因而相應(yīng)的軟件系統(tǒng)也會(huì)不同。處于高層的DCSDCS綜合信息管理

17、綜合信息管理級(jí)是一個(gè)以數(shù)據(jù)處理為中心的管理信息系統(tǒng)，而從自動(dòng)控制的角度級(jí)是一個(gè)以數(shù)據(jù)處理為中心的管理信息系統(tǒng)，而從自動(dòng)控制的角度出發(fā)，更關(guān)心用于底層與中間層的軟件系統(tǒng)，它主要包括控制軟件出發(fā)，更關(guān)心用于底層與中間層的軟件系統(tǒng)，它主要包括控制軟件包、操作顯示軟件包等。包、操作顯示軟件包等。 主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn) 12.2.1 DCS的軟件的軟件 12.2.2 DCS的特點(diǎn)的特點(diǎn) 12.2.1 DCS12.2.1 DCS的軟件的軟件 用于分散過(guò)程控制級(jí)的控制軟件包用于分散過(guò)程控制級(jí)的控制軟件包為用戶提供各種過(guò)程控為用戶提供各種過(guò)程控制的功能，包括數(shù)據(jù)采集和處理、控制算法、常用運(yùn)制的功能，包括數(shù)據(jù)采

18、集和處理、控制算法、常用運(yùn)算公式和控制輸出等功能模塊。算公式和控制輸出等功能模塊。 軟件平臺(tái)軟件平臺(tái)有圖形化編程、文本化語(yǔ)言、面向問(wèn)題的語(yǔ)言、和有圖形化編程、文本化語(yǔ)言、面向問(wèn)題的語(yǔ)言、和 通用的高級(jí)語(yǔ)言（又分通用的高級(jí)語(yǔ)言（又分VBVB、VCVC等）等多種。等）等多種。 12.2.2 DCS12.2.2 DCS的特點(diǎn)的特點(diǎn) 1 1硬件積木化硬件積木化 DCSDCS采用積木化硬件組裝式結(jié)構(gòu)，如果要擴(kuò)大或縮小系統(tǒng)的規(guī)采用積木化硬件組裝式結(jié)構(gòu)，如果要擴(kuò)大或縮小系統(tǒng)的規(guī)模，只需按要求在系統(tǒng)配置中增加或拆除部分單元，而系統(tǒng)不會(huì)受模，只需按要求在系統(tǒng)配置中增加或拆除部分單元，而系統(tǒng)不會(huì)受到任何影響。到任

19、何影響。2 2軟件模塊化軟件模塊化 DCSDCS為用戶提供了豐富的功能軟件，用戶只需按要求選用即可，為用戶提供了豐富的功能軟件，用戶只需按要求選用即可，大大減少了用戶的開(kāi)發(fā)工作量。大大減少了用戶的開(kāi)發(fā)工作量。3 3通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 通信網(wǎng)絡(luò)是通信網(wǎng)絡(luò)是DCSDCS的神經(jīng)中樞，它將物理上分散的多臺(tái)計(jì)算機(jī)有的神經(jīng)中樞，它將物理上分散的多臺(tái)計(jì)算機(jī)有機(jī)地連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了相互協(xié)調(diào)、資源共享的集中管理。通過(guò)高速機(jī)地連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了相互協(xié)調(diào)、資源共享的集中管理。通過(guò)高速數(shù)據(jù)通信線，將現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作員站、工程師站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信線，將現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作員站、工程師站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、管理計(jì)算機(jī)連

20、接起來(lái)，構(gòu)成多級(jí)控制系統(tǒng)。管理計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，構(gòu)成多級(jí)控制系統(tǒng)。4.4.可靠性高可靠性高 DCSDCS的可靠性高，體現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、冗余技術(shù)、自診斷功能、的可靠性高，體現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、冗余技術(shù)、自診斷功能、抗干擾措施和高性能的部件?？垢蓴_措施和高性能的部件。12.3 DCS12.3 DCS產(chǎn)品簡(jiǎn)介產(chǎn)品簡(jiǎn)介當(dāng)前在我國(guó)應(yīng)用較多的當(dāng)前在我國(guó)應(yīng)用較多的DCSDCS產(chǎn)品，其中典型的產(chǎn)品有：產(chǎn)品，其中典型的產(chǎn)品有： TDC-3000、I/AS、 SUPCON JX300 12.3.1 TDC-3000 12.3.1 TDC-3000 主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2主要組成主要組成3功能特點(diǎn)功能特點(diǎn)

21、1 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) HoneywellHoneywell公司公司TDC-3000TDC-3000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，TDC-3000TDC-3000主干網(wǎng)絡(luò)稱為局部主干網(wǎng)絡(luò)稱為局部控制網(wǎng)絡(luò)（控制網(wǎng)絡(luò)（Local Control NetworkLocal Control Network，即，即LCNLCN），在），在LCNLCN上可以掛接通用操作站、上可以掛接通用操作站、歷史模件、應(yīng)用模件、存檔模件、各種過(guò)程管理站及各種網(wǎng)關(guān)接口。歷史模件、應(yīng)用模件、存檔模件、各種過(guò)程管理站及各種網(wǎng)關(guān)接口。TDC-3000TDC-3000的下層網(wǎng)稱為通用控制網(wǎng)絡(luò)（的下層網(wǎng)稱為通用控制網(wǎng)絡(luò)（

22、Universal Control NetworkUniversal Control Network，即，即UCNUCN），在），在UCNUCN上連接各種上連接各種I/OI/O與控制管理站。為了與與控制管理站。為了與HoneywellHoneywell公司老的產(chǎn)品公司老的產(chǎn)品Data Hi-wayData Hi-way相相兼容，在兼容，在LCNLCN上設(shè)有專門(mén)的接口模塊上設(shè)有專門(mén)的接口模塊HiwayHiway，在其，在其Data Hi-wayData Hi-way上可以接有操作上可以接有操作員站、現(xiàn)場(chǎng)員站、現(xiàn)場(chǎng)I/OI/O控制站等?？刂普镜取?主要組成主要組成通用操作站（通用操作站（UniVe

23、rsal StationUniVersal Station，USUS）完成人）完成人- -機(jī)接口機(jī)接口功能，由監(jiān)視器和帶有用戶定義的功能鍵盤(pán)組成。功能，由監(jiān)視器和帶有用戶定義的功能鍵盤(pán)組成。歷史模件（歷史模件（History ModuleHistory Module，HMHM）收集和存儲(chǔ)包括常規(guī)）收集和存儲(chǔ)包括常規(guī)報(bào)告、歷史事件和操作記錄在內(nèi)的過(guò)程歷史報(bào)告、歷史事件和操作記錄在內(nèi)的過(guò)程歷史存檔模件（存檔模件（Archive Replay ModuleArchive Replay Module，ARMARM） 完成數(shù)據(jù)存完成數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)分析功能。取、數(shù)據(jù)分析功能。應(yīng)用模件（應(yīng)用模件（Appli

24、cation ModuleApplication Module，AMAM）完成高級(jí)控制策）完成高級(jí)控制策略，進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算控制。略，進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算控制。過(guò)程管理站（過(guò)程管理站（Process ManagerProcess Manager，PMPM）提供常規(guī)控制、順）提供常規(guī)控制、順序控制、邏輯控制、計(jì)算機(jī)控制以及結(jié)合不同控制序控制、邏輯控制、計(jì)算機(jī)控制以及結(jié)合不同控制的綜合控制功能。的綜合控制功能。高級(jí)過(guò)程管理站（高級(jí)過(guò)程管理站（Advaced Process ManagerAdvaced Process Manager，APMAPM）提供）提供馬達(dá)控制、事件順序記錄、擴(kuò)充的批量和連續(xù)量過(guò)程馬

25、達(dá)控制、事件順序記錄、擴(kuò)充的批量和連續(xù)量過(guò)程處理能力以及增強(qiáng)的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)一體化處理能力以及增強(qiáng)的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)一體化邏輯管理站（邏輯管理站（Logic ManagerLogic Manager，LMLM）適用于快速邏輯、連）適用于快速邏輯、連鎖、順序控制、批量處理和馬達(dá)控制。鎖、順序控制、批量處理和馬達(dá)控制。 3 3功能特點(diǎn)功能特點(diǎn)提供必要的數(shù)據(jù)庫(kù)，及各種控制技術(shù)提供必要的數(shù)據(jù)庫(kù)，及各種控制技術(shù) 12.3.2 I/AS12.3.2 I/AS 主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2主要組成主要組成3系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2 2主要組成主要組成 I/ASI/AS系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主要由節(jié)點(diǎn)總線

26、和節(jié)點(diǎn)工作站兩部分組成。系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主要由節(jié)點(diǎn)總線和節(jié)點(diǎn)工作站兩部分組成。處理機(jī)組件處理機(jī)組件是是I/ASI/AS節(jié)點(diǎn)的重要組成部分，主要有控制處理機(jī)節(jié)點(diǎn)的重要組成部分，主要有控制處理機(jī)（CPCP）、應(yīng)用處理機(jī)（）、應(yīng)用處理機(jī)（APAP）、操作站處理機(jī)（）、操作站處理機(jī)（WPWP）和通）和通信處理機(jī)（信處理機(jī)（COMPCOMP）四類）四類現(xiàn)場(chǎng)總線組件現(xiàn)場(chǎng)總線組件直接與現(xiàn)場(chǎng)傳感器、執(zhí)行器相連，它通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與控直接與現(xiàn)場(chǎng)傳感器、執(zhí)行器相連，它通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與控制處理機(jī)通信。制處理機(jī)通信。接口組件接口組件它主要分為載波帶它主要分為載波帶LANLAN接口組件和信息網(wǎng)絡(luò)接口組件兩種接口組件和信息網(wǎng)絡(luò)接口組

27、件兩種網(wǎng)間連接器網(wǎng)間連接器用來(lái)實(shí)現(xiàn)非用來(lái)實(shí)現(xiàn)非I/AI/A節(jié)點(diǎn)的互連。節(jié)點(diǎn)的互連。節(jié)點(diǎn)總線節(jié)點(diǎn)總線 它與每個(gè)站中的節(jié)點(diǎn)總線接口電路一起工作，提供各站點(diǎn)間它與每個(gè)站中的節(jié)點(diǎn)總線接口電路一起工作，提供各站點(diǎn)間 數(shù)據(jù)傳輸和總線存取。數(shù)據(jù)傳輸和總線存取。3 3系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn) I/ASI/AS系統(tǒng)硬件品種少但通用性強(qiáng)，系統(tǒng)組態(tài)靈活，提供了綜合控制軟件包系統(tǒng)硬件品種少但通用性強(qiáng)，系統(tǒng)組態(tài)靈活，提供了綜合控制軟件包 12.3.3 SUPCON JX300主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2主要組成主要組成3功能特點(diǎn)功能特點(diǎn) 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2 2主要組成主要組成 操作站操作站由工業(yè)由工業(yè)PCPC、C

28、RTCRT、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)等組成的人、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)等組成的人- -機(jī)系統(tǒng)，是機(jī)系統(tǒng)，是操作人員完成過(guò)程監(jiān)控管理任務(wù)的環(huán)境。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程信息的操作人員完成過(guò)程監(jiān)控管理任務(wù)的環(huán)境。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程信息的集中顯示、集中操作、集中管理集中顯示、集中操作、集中管理工程師站工程師站為為自動(dòng)化專業(yè)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)的，內(nèi)有相應(yīng)的組態(tài)平臺(tái)自動(dòng)化專業(yè)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)的，內(nèi)有相應(yīng)的組態(tài)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站它它是是系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場(chǎng)打交道的系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場(chǎng)打交道的I/OI/O處理單元（包括處理單元（包括 PLCPLC和智能數(shù)字儀表），完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能和智能數(shù)字儀表），完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功

29、能過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò) 用以實(shí)現(xiàn)操作站、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站的連接，完用以實(shí)現(xiàn)操作站、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站的連接，完成信息、控制命令的傳輸，它采用雙重化冗余設(shè)計(jì)。成信息、控制命令的傳輸，它采用雙重化冗余設(shè)計(jì)。3 3功能特點(diǎn)功能特點(diǎn)具有的安全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、集成的用戶界面及信息存取功能具有的安全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、集成的用戶界面及信息存取功能具有模擬量信號(hào)輸入輸出、數(shù)字量信號(hào)輸入輸出、回路控制等具有模擬量信號(hào)輸入輸出、數(shù)字量信號(hào)輸入輸出、回路控制等DCSDCS功能功能具有高速數(shù)字量處理、高速順序事件記錄、可編程邏輯控制等特殊功能具有高速數(shù)字量處理、高速順序事件記錄、可編程

30、邏輯控制等特殊功能12.4 FCS12.4 FCS體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn) 前言前言 1現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò) 2現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連 3互操作性互操作性 4分散功能塊分散功能塊 5現(xiàn)場(chǎng)總線供電現(xiàn)場(chǎng)總線供電 6開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)前言前言發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì) FCS具有數(shù)字化、全分散式、可互操作的和全開(kāi)放具有數(shù)字化、全分散式、可互操作的和全開(kāi)放式的新型控制系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。式的新型控制系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。定義定義根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)FF（Fieldbus Foundation）的定義：現(xiàn)場(chǎng)總線

31、是連接智能）的定義：現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)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)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)的的通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用方式應(yīng)用方式 兩種應(yīng)用方式，分別用代碼兩種應(yīng)用方式，分別用代碼H1和和H2表示。表示。H1方式方式主要用于代替直流主要用于代替直流010mA或或420mA以實(shí)現(xiàn)數(shù)字傳輸，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字傳輸，它的傳輸速度較低，每秒幾千波特，但傳輸距離較遠(yuǎn)，可它的傳輸速度較低，每秒幾千波特，但傳輸距離較遠(yuǎn)，可達(dá)達(dá)1900米，稱為低速方式；米，稱為低速方式；H2方式主要用于高性能的通信方式主要用于高性能的通信系統(tǒng)，它的傳輸速度高，達(dá)到系統(tǒng)，它的傳輸速度高，

32、達(dá)到 1兆波特，傳輸距離一般不兆波特，傳輸距離一般不超過(guò)超過(guò)750米，稱為高速方式。米，稱為高速方式。 FCS的體系結(jié)構(gòu)如圖的體系結(jié)構(gòu)如圖12-6所示，比較對(duì)照?qǐng)D所示，比較對(duì)照?qǐng)D12-1 DCS，F(xiàn)CS主要表現(xiàn)在以下六個(gè)方面。主要表現(xiàn)在以下六個(gè)方面。圖圖12-6 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)1 1現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò)采用點(diǎn)到點(diǎn)式的模擬量信號(hào)傳輸或開(kāi)關(guān)量信現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò)采用點(diǎn)到點(diǎn)式的模擬量信號(hào)傳輸或開(kāi)關(guān)量信號(hào)的單向并行傳輸變?yōu)槎帱c(diǎn)一線的雙向串行數(shù)字式傳輸號(hào)的單向并行傳輸變?yōu)槎帱c(diǎn)一線的雙向串行數(shù)字式傳輸2 2現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備指連接

33、在現(xiàn)場(chǎng)總線上的各種儀表設(shè)備，指連接在現(xiàn)場(chǎng)總線上的各種儀表設(shè)備，分類分類變送器：變送器：溫度、壓力、流量、物位、分析，具有溫度、壓力、流量、物位、分析，具有檢測(cè)、變換和補(bǔ)償功檢測(cè)、變換和補(bǔ)償功 能、能、PIDPID控制和運(yùn)算控制和運(yùn)算執(zhí)行器：執(zhí)行器：電動(dòng)和氣動(dòng)兩類，具有控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行功能電動(dòng)和氣動(dòng)兩類，具有控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行功能服務(wù)器和網(wǎng)橋：服務(wù)器和網(wǎng)橋：服務(wù)器下接服務(wù)器下接 H1H1和和 H2H2，上接局域網(wǎng)，上接局域網(wǎng) LANLAN（Local Area NetworkLocal Area Network）；網(wǎng)橋上接）；網(wǎng)橋上接H2H2，下接，下接H1H1 輔助設(shè)備：輔助設(shè)備：輔助設(shè)

34、備有輔助設(shè)備有 H1/H1/氣壓轉(zhuǎn)換器、氣壓轉(zhuǎn)換器、H1/H1/電流轉(zhuǎn)換器、電流電流轉(zhuǎn)換器、電流/H1/H1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換器、安全柵、總線電源、便攜式編程器等換器、安全柵、總線電源、便攜式編程器等連接連接通過(guò)一對(duì)傳輸線即現(xiàn)場(chǎng)總線直接在現(xiàn)場(chǎng)互連，交換信息通過(guò)一對(duì)傳輸線即現(xiàn)場(chǎng)總線直接在現(xiàn)場(chǎng)互連，交換信息。 3 3互操作性互操作性各個(gè)廠家產(chǎn)品兼容，實(shí)現(xiàn)各個(gè)廠家產(chǎn)品兼容，實(shí)現(xiàn)“即接即用即接即用”，4 4分散功能塊分散功能塊控制站功能分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，構(gòu)成虛擬控制站控制站功能分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，構(gòu)成虛擬控制站5 5現(xiàn)場(chǎng)總線供電現(xiàn)場(chǎng)總線供電除傳輸信息以外除傳輸信息以外完成為完成為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電的功能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電的功能6

35、 6開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)采用公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的通信協(xié)采用公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的通信協(xié) 議，使不同制造商的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連成系統(tǒng)議，使不同制造商的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連成系統(tǒng)分散功能塊示意圖分散功能塊示意圖 12.5 FCS功能特點(diǎn)功能特點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的綜合與集成。它的出現(xiàn)將使傳統(tǒng)的模擬儀表、技術(shù)的綜合與集成。它的出現(xiàn)將使傳統(tǒng)的模擬儀表、微機(jī)控制以及微機(jī)控制以及DCSDCS等自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生根本性的變等自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生根本性的變革，包括變革傳統(tǒng)的革，包括變革傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

36、準(zhǔn)；變革傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)；變革傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法和體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法和安裝調(diào)試方法安裝調(diào)試方法。歸納起來(lái)，。歸納起來(lái)，F(xiàn)CSFCS的優(yōu)點(diǎn)十分顯著的優(yōu)點(diǎn)十分顯著。 12.5.1 FCS的特點(diǎn)的特點(diǎn) 12.5.2 FCS的組態(tài)的組態(tài) 12.5.1 FCS的特點(diǎn)的特點(diǎn)1.1.一對(duì)一對(duì)N N 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-一對(duì)傳輸線，一對(duì)傳輸線，N N臺(tái)儀表，雙向傳輸臺(tái)儀表，雙向傳輸2 2可靠性高可靠性高-傳輸數(shù)字信號(hào)，抗干擾強(qiáng)、精度高，無(wú)需采用抗干傳輸數(shù)字信號(hào)，抗干擾強(qiáng)、精度高，無(wú)需采用抗干擾和提高精度的措施，減少了成本。擾和提高精度的措施，減少了成本。3 3可控狀態(tài)可控狀態(tài)-遠(yuǎn)程監(jiān)視與可控狀態(tài)，提高了

37、系統(tǒng)的可靠性、可控遠(yuǎn)程監(jiān)視與可控狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的可靠性、可控 性和可維護(hù)性性和可維護(hù)性4 4互換性互換性-用戶可以自由選擇不同制造商所提供的性能價(jià)格比最用戶可以自由選擇不同制造商所提供的性能價(jià)格比最 優(yōu)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行互連互換。優(yōu)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行互連互換。5.5.互操作性互操作性-用戶可把不同制造商儀表集成在一起，進(jìn)行統(tǒng)一組態(tài)用戶可把不同制造商儀表集成在一起，進(jìn)行統(tǒng)一組態(tài)6 6綜合功能綜合功能- 有檢測(cè)、變換和補(bǔ)償功能、控制和運(yùn)算功能。有檢測(cè)、變換和補(bǔ)償功能、控制和運(yùn)算功能。7 7分散控制分散控制-控制站功能分散在現(xiàn)場(chǎng)儀表控制站功能分散在現(xiàn)場(chǎng)儀表8 8統(tǒng)一組態(tài)統(tǒng)一組態(tài)-所有制

38、造商都使用相同的功能塊，并統(tǒng)一組態(tài)所有制造商都使用相同的功能塊，并統(tǒng)一組態(tài)9 9開(kāi)放式系統(tǒng)開(kāi)放式系統(tǒng) 12.5.2 FCS12.5.2 FCS的組態(tài)的組態(tài) FCSFCS軟件模塊軟件模塊-功能塊、轉(zhuǎn)換塊和資源塊。功能塊、轉(zhuǎn)換塊和資源塊。 組態(tài)方法組態(tài)方法當(dāng)用一些功能塊組成了某一裝置的控制當(dāng)用一些功能塊組成了某一裝置的控制策略時(shí)，就把這些功能塊的有序集合策略時(shí)，就把這些功能塊的有序集合稱為一個(gè)稱為一個(gè)“功能應(yīng)用塊功能應(yīng)用塊”。一個(gè)功能。一個(gè)功能塊塊應(yīng)用可以和另一個(gè)功能塊應(yīng)用互連在應(yīng)用可以和另一個(gè)功能塊應(yīng)用互連在一起，一個(gè)功能塊應(yīng)用也可以包含另一起，一個(gè)功能塊應(yīng)用也可以包含另一個(gè)功能塊應(yīng)用。一個(gè)功能

39、塊應(yīng)用。 12.6 FCS12.6 FCS產(chǎn)品簡(jiǎn)介產(chǎn)品簡(jiǎn)介 現(xiàn)場(chǎng)總線是現(xiàn)場(chǎng)總線是FCSFCS的核心。目前，世界上出現(xiàn)了多種現(xiàn)場(chǎng)總的核心。目前，世界上出現(xiàn)了多種現(xiàn)場(chǎng)總線的企業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這些現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)各具特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸線的企業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這些現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)各具特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸形成自己的產(chǎn)品系列，并占有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。由于技術(shù)和形成自己的產(chǎn)品系列，并占有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。由于技術(shù)和商業(yè)利益的原因，尚沒(méi)有統(tǒng)一。以下就是目前流行的幾種著名商業(yè)利益的原因，尚沒(méi)有統(tǒng)一。以下就是目前流行的幾種著名的現(xiàn)場(chǎng)總線。的現(xiàn)場(chǎng)總線。 12.6.1 CAN 12.6.2 Lon Works 12.6.3 PROFIBUS

40、 12.6.4 WorldFIP 12.6.5 HART 12.6.6 FF 12.6.1 CAN1.1.發(fā)展發(fā)展 CANCAN是控制局域網(wǎng)絡(luò)是控制局域網(wǎng)絡(luò)Control Area NetworkControl Area Network的縮寫(xiě)，它的縮寫(xiě)，它 是由德國(guó)是由德國(guó)BoschBosch公司推出、最早用于汽車內(nèi)部監(jiān)測(cè)部件與公司推出、最早用于汽車內(nèi)部監(jiān)測(cè)部件與 控制部件的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在已應(yīng)用到各控制領(lǐng)域。控制部件的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在已應(yīng)用到各控制領(lǐng)域。2.CAN2.CAN協(xié)議協(xié)議-CAN-CAN協(xié)議也是建立在協(xié)議也是建立在OSIOSI模型基礎(chǔ)上的，它采用了模型基礎(chǔ)上的，它采用了OSIO

41、SI底底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和高層的應(yīng)用層，其信號(hào)傳層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和高層的應(yīng)用層，其信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線。最高通信速率為輸介質(zhì)為雙絞線。最高通信速率為1Mbps1Mbps（通信距離（通信距離40m40m），最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)），最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)10km10km（通信速率為（通信速率為5kbps5kbps），節(jié)點(diǎn)總數(shù)可達(dá)），節(jié)點(diǎn)總數(shù)可達(dá)110110個(gè)。個(gè)。 3.CAN3.CAN傳輸傳輸-采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8 8個(gè)，每幀信息個(gè)，每幀信息 均采用循環(huán)冗余校驗(yàn)均采用循環(huán)冗余校驗(yàn)CRCCRC及其它檢錯(cuò)措施，通信誤碼率及其它檢錯(cuò)措施，通信誤碼率 極

42、低。極低。4.CAN4.CAN傳輸校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線傳輸校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線 的功能，這時(shí)故障節(jié)點(diǎn)與總線脫離，使其它節(jié)的功能，這時(shí)故障節(jié)點(diǎn)與總線脫離，使其它節(jié) 點(diǎn)的通信不受影響。點(diǎn)的通信不受影響。 12.6.2 Lon Works1.1.發(fā)展發(fā)展 Lon WorksLon Works是局部操作網(wǎng)絡(luò)是局部操作網(wǎng)絡(luò)Local Operating NetworkLocal Operating Network 的縮寫(xiě)。它是由美國(guó)的縮寫(xiě)。它是由美國(guó) EchelonEchelon公司研制、于公司研制、于19901990年正式年正式 公布的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。公布

43、的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。2.2.協(xié)議采用了協(xié)議采用了ISO/OSIISO/OSI模型中完整的七層通信協(xié)議，采用了面模型中完整的七層通信協(xié)議，采用了面 向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化 為參數(shù)設(shè)置，其最高通信速率為為參數(shù)設(shè)置，其最高通信速率為1.25MbpS1.25MbpS（通信距離不（通信距離不 超過(guò)超過(guò)130m130m），最遠(yuǎn)通信距離為），最遠(yuǎn)通信距離為27000m27000m（通信速率為（通信速率為 78kbps78kbps），節(jié)點(diǎn)總數(shù)可達(dá)），節(jié)點(diǎn)總數(shù)可達(dá)3200032000個(gè)。個(gè)。3.3.傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線

44、、電力線傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線4.4.傳輸采用可變長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)。每幀的有效字節(jié)可由傳輸采用可變長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)。每幀的有效字節(jié)可由0 0288288個(gè)。個(gè)。 12.6.3 PROFIBUS12.6.3 PROFIBUS1.1.發(fā)展發(fā)展過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線Process Field BusProcess Field Bus的縮寫(xiě)。它是德國(guó)國(guó)的縮寫(xiě)。它是德國(guó)國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)家標(biāo)準(zhǔn) DIN 19245DIN 19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 50170EN 50170所規(guī)定的現(xiàn)場(chǎng)所規(guī)定的現(xiàn)場(chǎng) 總線標(biāo)準(zhǔn)?？偩€標(biāo)準(zhǔn)。2.2.構(gòu)成構(gòu)成 PROFIBUSPROFIBUSDPDP、PROF

45、IBUSPROFIBUSPAPA和和 PROFIBUSPROFIBUSFMSFMS。3.3.傳輸采用定長(zhǎng)或可變長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)，定長(zhǎng)幀一般為傳輸采用定長(zhǎng)或可變長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)，定長(zhǎng)幀一般為8 8字節(jié)，可變字節(jié)，可變 長(zhǎng)幀每幀的有效字節(jié)數(shù)為長(zhǎng)幀每幀的有效字節(jié)數(shù)為l l244244個(gè)。最高通信速率為個(gè)。最高通信速率為 12Mbps12Mbps（通信距離不超過(guò)（通信距離不超過(guò)100m100m），最大通信距離為），最大通信距離為 1200m1200m（通信速率為（通信速率為9.6kbps9.6kbps）。如果采用中繼器可延長(zhǎng)）。如果采用中繼器可延長(zhǎng) 至至10km 10km ，其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線或光纜。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其

46、傳輸介質(zhì)可以是雙絞線或光纜。每個(gè)網(wǎng)絡(luò) 可掛可掛3232個(gè)節(jié)點(diǎn)，如帶中繼器，最多可掛個(gè)節(jié)點(diǎn)，如帶中繼器，最多可掛127127個(gè)節(jié)點(diǎn)。個(gè)節(jié)點(diǎn)。 12.6.4 WorldFIP12.6.4 WorldFIP1.1.發(fā)展發(fā)展 WorldFIPWorldFIP是世界工廠儀表協(xié)議是世界工廠儀表協(xié)議World Factory World Factory Instrument ProtocolInstrument Protocol的縮寫(xiě)。最初由的縮寫(xiě)。最初由CegelecCegelec等幾家等幾家法國(guó)公司在原有通信技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)用戶的要求所法國(guó)公司在原有通信技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)用戶的要求所制定，隨后即成為法國(guó)標(biāo)

47、準(zhǔn)，后來(lái)又采納了制定，隨后即成為法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)又采納了IECIEC物理物理層國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（層國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC6ll58IEC6ll582 2），并命名為），并命名為WorldFIPWorldFIP。2.2.協(xié)議協(xié)議WorldFIPWorldFIP采用有調(diào)度的總線訪問(wèn)控制，通信速率分別為采用有調(diào)度的總線訪問(wèn)控制，通信速率分別為 31.35kbps31.35kbps、1Mbps1Mbps、2.5Mbps2.5Mbps，對(duì)應(yīng)的最大通信距離分，對(duì)應(yīng)的最大通信距離分 別為別為5000m5000m、1000m1000m、500m 500m ，其通信介質(zhì)為雙絞線。如，其通信介質(zhì)為雙絞線。如 果采用光纖，其最大通

48、信距離可達(dá)果采用光纖，其最大通信距離可達(dá)40km40km。每段現(xiàn)場(chǎng)總線。每段現(xiàn)場(chǎng)總線 的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為3232個(gè)，使用分線盒可連接個(gè)，使用分線盒可連接256256個(gè)節(jié)點(diǎn)。個(gè)節(jié)點(diǎn)。 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以使用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以使用3 3個(gè)中繼器，連接個(gè)中繼器，連接4 4個(gè)網(wǎng)段。個(gè)網(wǎng)段。3.3.傳輸采用可變長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)，每幀最大字節(jié)數(shù)為傳輸采用可變長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)，每幀最大字節(jié)數(shù)為256256個(gè)。個(gè)。 12.6.5 HART1.發(fā)展發(fā)展可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路（可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路（Highway Addressable Highway Addressable Remote Transducer Remote Transducer）的縮寫(xiě)。最早由）的縮寫(xiě)。最早由Ro