第五、六章 现场总线技术

第五、六章 现场总线技术
1、现场总线控制系统（Fieldbus Control System, FCS）是由现场总线和现场设备组成的控制系统，这是继电式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统DCS后的新一代控制系统
2、FCS对 DCS的变革
FCS的信号传输实现了全数字化，从最底层的传感器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直至最高层均为通信网络互连。
FCS的系统结构为全分散式，它废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，由现场设备或现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站，实现彻底的分散控制。
FCS的现场设备具有互操作性，彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性，使不同厂商的现场设备既可互连也可互换，还可统一组态。
FCS的通信网络为开放式互连网络，用户可非常方便地共享网络数据库，使同层网络可以互连，也可以使不同网络互连。
FCS的技术和标准实现了全开放，无专利许可要求，可供任何人使用。
3、国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络
基于现场总线的控制系统被称为现场总线控制系统(Fieldbus Control System －－ FCS)。
4、现场总线技术的特点:
系统的分散性；系统的开放性；产品的互操作性；环境的适应性；使用的经济性；
维护的简易性；系统的可靠性
5、现场总线的体系结构：
— 现场通信网络； — 现场设备互联； — 互操作性
— 分散功能块； — 通信线供电； — 开放式互联网络
6、现场总线的研究方向：
(1) 基于现场总线的智能化仪表的研制。(2) 基于现场总线的网络设备的软、硬件研制。(3) 组态技术的研究，包括网络拓扑结构、网络设备配置、不同网段互连等技术的研究。(4) 网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输。(5) 基于现场总线技术的全开放控制系统的集成技术。
7、现场总线结构模型统一为４层，即：物理层、数据链路层、应用层和用户层。
8、现场总线的现状：
（1）多种总线共存；（2）每种总线各有其应用领域；（3）每种总线各有其国际组织
（4）每种总线均有其支持背景；（5）设备制造商参加多个总线组织；（6）多种总线均作为国家和地区标准；（7）协调共存；（8）工业以太网引入工业领域
9、几种流行的现场总线：
基金会现场总线（FF）
过程现场总线（Process Field Bus - Profibus）
局部操作网络（Local Operating work - LON）
控制器局域网（Controller Area Network - CAN）
设备网

（DeviceNet）
控制网（ControlNet）
10、基金会现场总线（FF）
过程现场总线（Process Field Bus - Profibus）
局部操作网络（Local Operating work - LON）
控制器局域网（Controller Area Network - CAN）
设备网（DeviceNet）
控制网（ControlNet）
11、Profibus是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准prEN 50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参考模型。由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA组成了Profibus系列。
12、工业控制网络的基本层次：信息层、控制层、设备层