3现场总线技术[新版].ppt
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演示课件
多个现场总线国际标准并存的原因
• 1.技术方面的原因： • (1)现场总线是一项新技术，正处在“百花齐放”的时期。 • (2)仪表和执行器层的通信在数据的数量上大大增加、内容上大大丰富了，
任何规约都不能面面俱到。
• (3)不同领域的应用需求不同，一种规约难以满足各种不同应用的需求。 • 在这样的技术背景下，形成统一标准的过程将十分漫长。
Rosemount公司和Honeywell公司支持）
• Type6 Swift-Net现场总线（ 美国Boeing公司支持，由于市场推广很不理想，在第四版标准中被撤销） • Type7 WorldFIP现场总线（法国Alstom公司支持） • Type8 INTERBUS现场总线（德国Phoenix Contact公司支持） • Type9 FF H1现场总线（Fieldbus Foundation于1996年颁布的低速总线标准） •演示T课y件pe10 PROFINET实时以太网（德国Siemens公司支持）
演示课件
现场总线控制系统与传统控制系统的结构对比
• 1. 现场总线设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与执行器直接
传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表， 直接在现场完成，实现彻底的分散。
• 2.由于采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信
号，同时又为多个现场总线设备提供电源；现场总线设备以外不再需要 A/D、D/A转换部件。这样就简化了系统结构、节约硬件设备、节约连接 电缆与各种安装维护费用。
标准工作。2000年通过8种类型，2003年通过10种类型，至2007年 IEC61158第四版标准（IEC61158 Ed.4-2007）采纳了经过市场考验的20种 主要类型的现场总线、工业以太网和实时以太网。
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常见现场总线
• Type1 TS61158 现场总线（国际电工委员会推荐的通用现场总线） • Type2 ControlNet 和 Ethernet/IP 现场总线（美国Rockwell公司支持） • Type3 Profibus现场总线（德国Siemens公司支持） • Type4 P-NET现场总线（丹麦Process Data公司支持） • Type5 FF HSE高速以太网（Fieldbus Foundation于2000年颁布的高速以太网标准，美国Fisher-
演示课件
现场总线控制系统的基本结构
• 网络拓扑结构可以选择总线型、星
型和环型等不同形式；通信介质不 受限制，可用双绞线、电力线、光 纤、无线和红外线等多种介质。
• 由FCS构成的Infranet控制网很容易与
Intranet（企业内部局域网）和 Internet（全球信息网）互连，形成 一个完整的企业网络三级体系结构。
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现场总线的技术特点
• 1.系统的开放性 通信协议公开，各不同厂商的设备之间可实现信息交换。 • 2.互可操作性与互用性 互连设备间、系统间的信息传送与沟通；不同制造商
性能类似的设备可进行更换，实现相互替换。
• 3.现场设备的智能化与功能自治性 将传感测量、补偿计算、工程量处理与控
制等功能分散到现场总线设备中完成。
• 缺点：集中了危险，一旦计算机出现了故障，所有控制回路将瘫痪；只
有一个计算机在工作，实时性差。
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集散控制系统（DCS, DISTRIBUTED CONTROL SYSwenku.baidu.comEM）
• 缺点：数字与模拟混合系统，可靠性差，安装维护成本高；互换性差；
价格贵。
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现场总线控制系统（FCS，FIELDBUS CONTROL SYSTEM）
演示课件
模拟仪表控制系统（ACS，ANALOG CONTROL SYSTEM）
• 缺点：难于实现复杂的控制；模拟信号的传递需一对一的物理连接，
信号变化缓慢，提高计算速度与精度的难度较大，信号传输的抗干扰 能力也较差。
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直接数字控制系统（DDC, DIRECT DIGITAL CONTROL）
Bosch公司等支持）
• Type17 VNET/IP实时以太网（由日本Yokogawa公司开发和支持） • Type18 CC-Link现场总线（由日本Mitsubishi公司开发和支持） • Type19 SERCOS III实时以太网（SERCOS标准的第三代通讯协议） • Type20 HART现场总线（由美国Rosemount公司开发，并得到80多家著名仪表公司的支持）
现场总线技术
演示课件
现场总线的基本概念
• 一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间进
行双向、串行、多节点、数字式数据交换的通信技术。（国际电工委员 会，International Electrotechnical Commission，IEC）
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现场总线技术概述
• 控制系统经历的四个阶段： • 模拟仪表控制系统 • 直接数字控制系统 • 集散控制系统 • 现场总线控制系统
常见现场总线
• Type11 TC net实时以太网（日本Toshiba公司开发） • Type12 EtherCAT实时以太网（德国Beckhoff公司开发） • Type13 Ethernet PowerLink实时以太网（奥地利B&R公司开发） • Type14 EPA实时以太网（中国Supercon公司支持） • Type15 MODBUS-RTPS实时以太网（由美国Modicon公司（后被法国Schneider公司收购）开发） • Type16 SERCOS I,II现场总线（德国机床协会和德国电力电子协会联合提出，Siemens公司、ABB公司和
• 4.系统结构的高度分散性 现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系
结构，提高了可靠性。
• 5.对现场环境的适应性 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电
力线等多种传输介质，具有较强的抗干扰能力。
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现场总线的现状与发展
• 现场总线国际标准IEC 61158 • 国际电工委员会/国际标准协会（IEC/ISA）自1984年起着手于现场总线
多个现场总线国际标准并存的原因
• 1.技术方面的原因： • (1)现场总线是一项新技术，正处在“百花齐放”的时期。 • (2)仪表和执行器层的通信在数据的数量上大大增加、内容上大大丰富了，
任何规约都不能面面俱到。
• (3)不同领域的应用需求不同，一种规约难以满足各种不同应用的需求。 • 在这样的技术背景下，形成统一标准的过程将十分漫长。
Rosemount公司和Honeywell公司支持）
• Type6 Swift-Net现场总线（ 美国Boeing公司支持，由于市场推广很不理想，在第四版标准中被撤销） • Type7 WorldFIP现场总线（法国Alstom公司支持） • Type8 INTERBUS现场总线（德国Phoenix Contact公司支持） • Type9 FF H1现场总线（Fieldbus Foundation于1996年颁布的低速总线标准） •演示T课y件pe10 PROFINET实时以太网（德国Siemens公司支持）
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现场总线控制系统与传统控制系统的结构对比
• 1. 现场总线设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与执行器直接
传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表， 直接在现场完成，实现彻底的分散。
• 2.由于采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信
号，同时又为多个现场总线设备提供电源；现场总线设备以外不再需要 A/D、D/A转换部件。这样就简化了系统结构、节约硬件设备、节约连接 电缆与各种安装维护费用。
标准工作。2000年通过8种类型，2003年通过10种类型，至2007年 IEC61158第四版标准（IEC61158 Ed.4-2007）采纳了经过市场考验的20种 主要类型的现场总线、工业以太网和实时以太网。
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常见现场总线
• Type1 TS61158 现场总线（国际电工委员会推荐的通用现场总线） • Type2 ControlNet 和 Ethernet/IP 现场总线（美国Rockwell公司支持） • Type3 Profibus现场总线（德国Siemens公司支持） • Type4 P-NET现场总线（丹麦Process Data公司支持） • Type5 FF HSE高速以太网（Fieldbus Foundation于2000年颁布的高速以太网标准，美国Fisher-
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现场总线控制系统的基本结构
• 网络拓扑结构可以选择总线型、星
型和环型等不同形式；通信介质不 受限制，可用双绞线、电力线、光 纤、无线和红外线等多种介质。
• 由FCS构成的Infranet控制网很容易与
Intranet（企业内部局域网）和 Internet（全球信息网）互连，形成 一个完整的企业网络三级体系结构。
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现场总线的技术特点
• 1.系统的开放性 通信协议公开，各不同厂商的设备之间可实现信息交换。 • 2.互可操作性与互用性 互连设备间、系统间的信息传送与沟通；不同制造商
性能类似的设备可进行更换，实现相互替换。
• 3.现场设备的智能化与功能自治性 将传感测量、补偿计算、工程量处理与控
制等功能分散到现场总线设备中完成。
• 缺点：集中了危险，一旦计算机出现了故障，所有控制回路将瘫痪；只
有一个计算机在工作，实时性差。
演示课件
集散控制系统（DCS, DISTRIBUTED CONTROL SYSwenku.baidu.comEM）
• 缺点：数字与模拟混合系统，可靠性差，安装维护成本高；互换性差；
价格贵。
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现场总线控制系统（FCS，FIELDBUS CONTROL SYSTEM）
演示课件
模拟仪表控制系统（ACS，ANALOG CONTROL SYSTEM）
• 缺点：难于实现复杂的控制；模拟信号的传递需一对一的物理连接，
信号变化缓慢，提高计算速度与精度的难度较大，信号传输的抗干扰 能力也较差。
演示课件
直接数字控制系统（DDC, DIRECT DIGITAL CONTROL）
Bosch公司等支持）
• Type17 VNET/IP实时以太网（由日本Yokogawa公司开发和支持） • Type18 CC-Link现场总线（由日本Mitsubishi公司开发和支持） • Type19 SERCOS III实时以太网（SERCOS标准的第三代通讯协议） • Type20 HART现场总线（由美国Rosemount公司开发，并得到80多家著名仪表公司的支持）
现场总线技术
演示课件
现场总线的基本概念
• 一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间进
行双向、串行、多节点、数字式数据交换的通信技术。（国际电工委员 会，International Electrotechnical Commission，IEC）
演示课件
现场总线技术概述
• 控制系统经历的四个阶段： • 模拟仪表控制系统 • 直接数字控制系统 • 集散控制系统 • 现场总线控制系统
常见现场总线
• Type11 TC net实时以太网（日本Toshiba公司开发） • Type12 EtherCAT实时以太网（德国Beckhoff公司开发） • Type13 Ethernet PowerLink实时以太网（奥地利B&R公司开发） • Type14 EPA实时以太网（中国Supercon公司支持） • Type15 MODBUS-RTPS实时以太网（由美国Modicon公司（后被法国Schneider公司收购）开发） • Type16 SERCOS I,II现场总线（德国机床协会和德国电力电子协会联合提出，Siemens公司、ABB公司和
• 4.系统结构的高度分散性 现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系
结构，提高了可靠性。
• 5.对现场环境的适应性 可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电
力线等多种传输介质，具有较强的抗干扰能力。
演示课件
现场总线的现状与发展
• 现场总线国际标准IEC 61158 • 国际电工委员会/国际标准协会（IEC/ISA）自1984年起着手于现场总线