傳感器課件第十二課

1、傳感器與檢測技術第十二講第十二章 可靠性(Reliability)重點閱讀可靠性設計一節(jié)牢記可靠性設計原則：1、盡量簡單：元件少、結構簡單、工藝簡單、使用簡單、維修簡單。2、技術上成熟：選用合乎標準的原材料和元件，采用保守的設計方案。課后閱讀“多傳感器信息融合技術”、“現(xiàn)代檢測系統(tǒng)”兩章內容?，F(xiàn)場總線1、DCS Distributed Control System 分散控制、集中管理 197080年代發(fā)展興起 現(xiàn)場級的控制系統(tǒng)結構形式上包括：集中式DCSFCSNCS (Network Control System)。Sensor1S2S3S5S6S4通信線路（RS422等）S(i+1)S(i+

2、2)S(i)特點：1、分散特點、降低控制風險；2、布線復雜； 控制器（傳感器、執(zhí)行器）3、兼容性差，各廠家產(chǎn)品不能互聯(lián)互通；4、系統(tǒng)只能在一定限度下組態(tài)，擴充性有限；5、維護代價高，需要長時間培訓人員。2、FCS Fieldbus Control System A)突破DCS系統(tǒng)專用通信網(wǎng)絡的局限，采用基于公開化、標準化的解決方案，即采用Fieldbus。 B)將DCS系統(tǒng)集中與分散相結合的集散系統(tǒng)結構變成了新型全分布式結構，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場。 隨著控制功能向現(xiàn)場儀表的轉移和數(shù)字通訊網(wǎng)絡的應用出現(xiàn)了FCS。分散性開放性數(shù)字通信C)采用了智能儀表，構成全數(shù)字化系統(tǒng)，智能儀表成為能獨立承擔

3、某些控制、通信任務的網(wǎng)絡節(jié)點。智能傳感器數(shù)字儀表調節(jié)閥3、Fieldbus 現(xiàn)場總線是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。 它是一種全數(shù)字化、串行、雙向、多站的通信網(wǎng)絡。A)發(fā)展過程MCU、MPU、COMPUTER功能，價格，計算機網(wǎng)絡技術迅速發(fā)展，信息流通的范圍，深度；企業(yè)生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀：仍采用420mA模擬信號傳輸，或自我封閉式的集散系統(tǒng)，設備之間和系統(tǒng)和外界的信息交換難以實現(xiàn)。廠級網(wǎng)（管理網(wǎng)）車間級網(wǎng)（監(jiān)控網(wǎng)）現(xiàn)場級網(wǎng)（現(xiàn)場總線網(wǎng)）外界 國際標準化組織、北

4、美、歐洲等國的儀表控制界先后著手進行現(xiàn)場總線標準制定與技術開發(fā)，在不同的領域形成了幾大總線系列，目前還沒有完全統(tǒng)一。B)分類Sensor bus 位傳輸 例如：ASIDevice bus 字節(jié)傳輸 例如：CANField bus 數(shù)據(jù)流傳輸 例如：FF,LonWorks, Profibus,World_FIP 傳輸數(shù)據(jù)的格式與以太網(wǎng)等不一樣，以滿足實時控制，可靠性高的條件。FF(Fieldbus Foundation) H1(低速) 1900m H2(高速) 750m(1Mbit/S)或500m(2.5Mbit/S) 物理傳輸介質：雙絞線、光纜、無線發(fā)射 1994年由ISP 基金會和World

5、 FIP(北美)兩大集團合并成立FF基金會，其宗旨在于開發(fā)出符合IEC和ISO標準的、唯一的國際現(xiàn)場總線（Fundation Fieldbus）。 LonWorks 300 bit/S 1.5Mbit/S 直接通信距離 2700m(78Kbit/S，雙絞線) 物理傳輸介質：雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線 Echelon+Toshiba+Motorola主要應用：升降機、快餐加工、冷藏業(yè)采用了ISO/OSI全部7層協(xié)議。 HART Rosemount 在模擬信號上疊加了FSK數(shù)字信號，模擬和數(shù)字通訊可以同時進行，因而保證420mA模擬系統(tǒng)與數(shù)字通訊系統(tǒng)可以兼容，可以在一根雙絞線上連

6、接多臺現(xiàn)場設備。 數(shù)據(jù)傳輸速率低 1200bps Profibus 德國國家標準DIN9245和歐洲標準prEN50170的現(xiàn)場總線。 CAN 德國BOSCH推出，用于汽車內部測量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。 已廣泛用于離散控制領域。4、FF (Fieldbus Foundation)?，F(xiàn)場總線框架模型應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層用戶層應用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層ISO/OSI模型體系結構 三種拓撲結構:點對點：每個現(xiàn)場儀表可單獨接到H1低速總線上，然后連至控制系統(tǒng)。樹狀:按不同的工作區(qū)域，把若干個現(xiàn)場儀表集中，每個區(qū)域的儀表通過屬于H1性質的現(xiàn)場總線（Home-run）,連至控制設

7、備。帶橋：現(xiàn)場儀表H1H2 橋控制設備 一般為總線型，無路由器，該特點由實時控制特點決定。應用層數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡管理功能塊DDL（設備描述語言）網(wǎng)絡管理a、具有判斷功能的中央調度器；b、有效而安全的數(shù)據(jù)傳輸；c、具備二層與七層間的接口；d、支持Client/Server模型；e、支持請求/廣播/預約模式；f、提供用戶層信息的編碼和解碼；g、對用戶層提供出錯信息的通告。功能塊（Function Blocks）a、DI、DO、AI、AO；b、PID、PD；c、BG(偏差/增益器)、RA(比率)；d、SS(選擇器)、ML(手動裝載器)；e、離散控制、動態(tài)補償、計算等。DDL（設備描述語言） 類似于C語言，描述對象內容：a、制造商定義部分：與制造者有關的參數(shù)；b、用戶組定義部分：面向用戶的參數(shù)；c、FF規(guī)范定義部分：現(xiàn)場設備的功能性參數(shù)。FF的整體解決方案a、協(xié)議監(jiān)控和診斷工具；b、總線分析器；c、仿真軟件；d、DD（數(shù)據(jù)描述）軟件工具；e、評測工具；f、性能測試工具。5、Fieldbus小結是 MUNICATION +AUMATIC CONTROL的產(chǎn)物；遵循公開統(tǒng)一的技術標準，可實現(xiàn)不同廠家，不同品牌的設備的互操作性和互換性；多種物理傳輸介質，節(jié)省線纜