過(guò)程控制及自動(dòng)化儀表課件-第9章-計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)

第9章基于網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程計(jì)算機(jī)

控制系統(tǒng)第9章基于網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程計(jì)算機(jī)

控制系統(tǒng)1

本章要點(diǎn)1）了解集散控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、內(nèi)涵和特點(diǎn)；2）熟悉現(xiàn)場(chǎng)控制單元的硬件結(jié)構(gòu)形式及功能；3）熟悉集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議；4）掌握控制算法的組態(tài)方法；5）了解現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的基本概念和特點(diǎn)；6）熟悉常見(jiàn)的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及其通信模型；7）掌握現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本章要點(diǎn)1）了解集散控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、內(nèi)涵和特點(diǎn)；2

9.1集散控制系統(tǒng)

9.1.1集散控制系統(tǒng)概述

一、集散控制系統(tǒng)的基本概念

集散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem，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(guò)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(guò)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(lèi)。

9.1集散控制系統(tǒng)

9.1.1集散控制系統(tǒng)概述

一、3

集中型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)與維護(hù)。問(wèn)題：1）系統(tǒng)主機(jī)過(guò)于龐大，一旦出現(xiàn)故障，影響全局，可靠性差；2）同一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成多種不同的任務(wù)，工作效率低；3）檢測(cè)點(diǎn)和執(zhí)行器距離主機(jī)遠(yuǎn)，傳輸信息的線(xiàn)路費(fèi)用高；4）缺乏靈活性與可擴(kuò)展性。

由一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)大型生產(chǎn)裝置或生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)傳感器、執(zhí)行器等通過(guò)電纜或雙絞線(xiàn)與之相連，計(jì)算機(jī)采集過(guò)程數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算并發(fā)出控制信號(hào)，以這種方式構(gòu)成的過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)稱(chēng)為集中型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

1、集中型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

集中型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)與維護(hù)。問(wèn)題：4

3、集散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2、分散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

分散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)安裝在現(xiàn)場(chǎng)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分散的控制結(jié)構(gòu)。而對(duì)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。集散型過(guò)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(duì)生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)的一種過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

3、集散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2、分散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系5

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。集散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖

集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由分散控制裝置、集6集散控制系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分集散控制系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分7

二、集散控制系統(tǒng)的功能1、數(shù)據(jù)采集功能2、監(jiān)視操作功能3、過(guò)程控制功能1、分散控制裝置是基于微處理器的過(guò)程控制單元。它由各類(lèi)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DCS與生產(chǎn)過(guò)程的接口部分。2、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)與操作管理人員的界面。3、通信系統(tǒng)是DCS各單元的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

二、集散控制系統(tǒng)的功能1、數(shù)據(jù)采集功能2、監(jiān)視操作功能3、8三、集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1、功能分散三、集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1、功能分散9

2、信息綜合與集中管理3、局域網(wǎng)通信技術(shù)4、高可靠性5、構(gòu)成靈活與擴(kuò)展方便6、采用面向過(guò)程的語(yǔ)言，操作使用簡(jiǎn)單方便

2、信息綜合與集中管理3、局域網(wǎng)通信技術(shù)4、高可靠性5、構(gòu)10四、集散控制系統(tǒng)的主要類(lèi)型（1）按集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程劃分第一代集散控制系統(tǒng)四、集散控制系統(tǒng)的主要類(lèi)型（1）按集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程劃分11

第二代集散控制系統(tǒng)

第二代集散控制系統(tǒng)12第三代智能控制系統(tǒng)第三代智能控制系統(tǒng)13

（2）按集散控制系統(tǒng)的規(guī)模劃分小型集散控制系統(tǒng)ULFU－通信接口單元UFCH－現(xiàn)場(chǎng)控制單元UFMH—現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視單元CNN—信號(hào)變換器YS－80—數(shù)字調(diào)節(jié)器ULDU－盤(pán)裝式儀表HF－總線(xiàn)

（2）按集散控制系統(tǒng)的規(guī)模劃分小型集散控制系統(tǒng)ULFU－14中型集散控制系統(tǒng)MOPS，MOPL－操作站；PLC－可編程控制器；

SC—信號(hào)變換器；MEXU—I／O擴(kuò)展單元；MFCD—現(xiàn)場(chǎng)控制單元；中型集散控制系統(tǒng)MOPS，MOPL－操作站；P15

大型集散控制系統(tǒng)AIWS－人工智能站,ECMP—計(jì)算機(jī),ENGS-工程師站,EOPS—中央操作站,PRIN—打印機(jī),COPY—拷貝機(jī),COPYSY—局部操作站,CFCSZ／PFCS—現(xiàn)場(chǎng)控制站,CFCD／EFCD—雙重化控制站,YEWCOM－9000－管理計(jì)算機(jī),CFMSZ／CFCDI—現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視站CFBSZ—高分散控制站

大型集散控制系統(tǒng)AIWS－人工智能站,EC169.1.2集散控制系統(tǒng)的遞階結(jié)構(gòu)9.1.2.1過(guò)程控制級(jí)

集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自下而上可分為過(guò)程控制級(jí)、過(guò)程管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)。1.過(guò)程控制單元（PCU）的硬件結(jié)構(gòu)

（1）基于微型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)基于微型機(jī)結(jié)構(gòu)的PCU9.1.2集散控制系統(tǒng)的遞階結(jié)構(gòu)9.1.2.1過(guò)程控制級(jí)17

（2）I／O與通用卡硬件結(jié)構(gòu)

（2）I／O與通用卡硬件結(jié)構(gòu)18（3）串行通信總線(xiàn)+模件結(jié)構(gòu)（3）串行通信總線(xiàn)+模件結(jié)構(gòu)19

（4）節(jié)點(diǎn)工作站結(jié)構(gòu)

（5）過(guò)程控制單元的主要功能：①反饋控制功能；②順序控制功能；③批量控制功能；④數(shù)據(jù)采集與處理功能；⑤數(shù)據(jù)通訊功能；⑥本地操作與監(jiān)視功能。

（4）節(jié)點(diǎn)工作站結(jié)構(gòu)（5）過(guò)程控制單元的主要功能：202.過(guò)程接口單元（PIU)的硬件結(jié)構(gòu)

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中，將完成非控制變量的采集或直接輸出的裝置稱(chēng)為過(guò)程接口單元（PIU），過(guò)程接口單元按輸入信號(hào)的種類(lèi)、采集速度的大小與使用的現(xiàn)場(chǎng)將其分為三類(lèi)：第一類(lèi)是來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程的高電平信號(hào)（4-20mADC和1-5VDC)，數(shù)字信號(hào)和脈沖信號(hào)的高電平過(guò)程接口單元（HLPIU），第二類(lèi)是由可變?cè)鲆娣糯笃鲗?lái)自熱電偶、熱電阻和直流毫伏等小信號(hào)經(jīng)最佳增益放大后作為A/D轉(zhuǎn)換器輸入的低電平過(guò)程接口單元（LLPIU），第三類(lèi)是用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)防爆的低能量過(guò)程接口單元（LEPIU)。2.過(guò)程接口單元（PIU)的硬件結(jié)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)21

PIU的CCFA結(jié)構(gòu)上述三種類(lèi)型的通用部分稱(chēng)為通用卡文件夾（CCFA），其結(jié)構(gòu)如下：

PIU的CCFA結(jié)構(gòu)上述三種類(lèi)型的通用部分稱(chēng)為通用卡文件夾229.1.2.2過(guò)程管理級(jí)：

集散控制系統(tǒng)的過(guò)程管理級(jí)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。操作站是由通信電纜將分散于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程控制單元（PCU）、過(guò)程輸入/輸出單元（PIU）連接而成，可分為操作員級(jí)和工程師級(jí)。操作站結(jié)構(gòu)框圖

9.1.2.2過(guò)程管理級(jí)：集散控制系統(tǒng)的過(guò)23

中型集散控制系統(tǒng)CRT操作員級(jí)畫(huà)面調(diào)用示例圖

中型集散控制系統(tǒng)CRT操作員級(jí)畫(huà)面調(diào)用示例圖249.1.2.3生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)管理級(jí)

集散控制系統(tǒng)的過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程管理級(jí)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)裝置或生產(chǎn)過(guò)程的集中操作和分散優(yōu)化控制，而生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)則對(duì)整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。TDCS-3000系統(tǒng)構(gòu)成框圖

LCN為局部控制網(wǎng)絡(luò);US為通用操作站;CG、HG、PG、UG為通信網(wǎng)絡(luò)連接器;CM為計(jì)算模件;BC為基本控制器;RBC為備用基本控制器;RCD為備用控制器指揮器;AM為應(yīng)用模件;MC為多功能控制器;HM為歷史模件;RMC為備用多功能控制器;RMCD為備用多功能控制器指揮器;PIU為過(guò)程接口單元;LOS為局部操作站。9.1.2.3生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)管理級(jí)集散控制系259.1.3集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)一、通信網(wǎng)絡(luò)的形式

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。二、通信網(wǎng)絡(luò)的組成

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(xiàn)、光纜等；接口設(shè)備通常稱(chēng)為鍵路接口單元，或稱(chēng)調(diào)制－解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)適配器等。

9.1.3集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)一、通信網(wǎng)絡(luò)的形式26三、通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.星形結(jié)構(gòu)：2.總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：

3.環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

4.復(fù)合形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

三、通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.星形結(jié)構(gòu)：2.總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：3.環(huán)形27四、通信協(xié)議

通信雙方對(duì)信道使用權(quán)的規(guī)定方式稱(chēng)為通信協(xié)議。在集散控制系統(tǒng)中，較常用的有沖突檢測(cè)式載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)通信協(xié)議（CarrierSensingMultiAccess／CollisionDetect，CSMA／CD）和令牌傳遞通信協(xié)議兩種。五、數(shù)據(jù)分類(lèi)與分類(lèi)通信1.數(shù)據(jù)分類(lèi)：

在集散控制系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)響應(yīng)速度的不同要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類(lèi)。對(duì)于要求實(shí)時(shí)傳送而且變化很快（約為毫秒級(jí)）的數(shù)據(jù)定為第一級(jí)，將操作員需要的數(shù)據(jù)定為第二級(jí)，第三級(jí)數(shù)據(jù)主要包括組態(tài)數(shù)據(jù)、算法等。2.分類(lèi)通信

根據(jù)數(shù)據(jù)的不同類(lèi)型采用不同的通信方式。四、通信協(xié)議通信雙方對(duì)信道使用權(quán)的規(guī)定方式稱(chēng)為289.1.3集散控制系統(tǒng)的軟件及組態(tài)1、集散控制系統(tǒng)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；各種高級(jí)語(yǔ)言如BASIC、C等；在上述背景下開(kāi)發(fā)出的軟件包?；诳刂圃O(shè)備的軟件配置有兩種：一是采用高級(jí)語(yǔ)言編制控制程序；二是所謂“軟件組態(tài)”方法，即所有控制功能均通過(guò)“組態(tài)”完成。也就是說(shuō)，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(chǎng)家預(yù)先編好，并存放在ROM中，以備隨時(shí)調(diào)用。用戶(hù)只要按控制功能編好的程序模塊，經(jīng)過(guò)“組裝連接”即可實(shí)現(xiàn)各種控制算法。9.1.3集散控制系統(tǒng)的軟件及組態(tài)1、集散控制系統(tǒng)的軟件配29

2、控制算法的組態(tài)（1）組態(tài)字的構(gòu)成

（2）組態(tài)步驟：

1）畫(huà)出控制系統(tǒng)框圖；2）畫(huà)出組態(tài)字功能圖。3）確定各槽路的有關(guān)特征，填寫(xiě)組態(tài)數(shù)據(jù)表；

組態(tài)字實(shí)際上是一系列操作代碼，右圖所示組態(tài)字功能圖。

2、控制算法的組態(tài)（1）組態(tài)字的構(gòu)成（2303．組態(tài)舉例

某加熱爐燃料流量與出料溫度組成的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)流程圖：

3．組態(tài)舉例某加熱爐燃料流量與出料溫度組成的串31串級(jí)控制系統(tǒng)組態(tài)字功能圖

串32Slot編號(hào)12調(diào)節(jié)器FCTCCONF01130101CONF＋HI11202123CONF＋LO10011610CONF＋HI＋LO10110010量程0％100％0kg／h0℃1000kg／h200℃閥位極限LOHI－6.9％20％106.9％80％積分極限LOHI－5.00％30％+105.00％70％報(bào)警極限LOHI600kg／h－10％800kg／h＋5％設(shè)定值（SP）Slot2輸出120℃比率（Ratio）100％100％偏置（Bias）00調(diào)整常數(shù)，增量（KA）按需要調(diào)整按需要調(diào)整T（K1）T（K2）TD正常操作方式串級(jí)自動(dòng)組態(tài)數(shù)據(jù)表Slot編號(hào)12調(diào)節(jié)器FCTCCONF01130101CON33

9.2基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的過(guò)程控制系統(tǒng)

9.2.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的基本概念

1、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及其作用

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、微機(jī)化測(cè)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(chēng)開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將專(zhuān)用微處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)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(xiàn)將它們連接在一起，按公開(kāi)、規(guī)范的通信協(xié)議，把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，相互實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，以形成各種基于網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程控制系統(tǒng)。

9.2基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的過(guò)程控制系統(tǒng)

9.2.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)34

2、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖。

（2）技術(shù)特點(diǎn)：1）開(kāi)放性2）互可操作性和互用性3）智能性與功能自治性4）結(jié)構(gòu)的高度分散性5）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性

2、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)（2）技術(shù)特點(diǎn)：359.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型9.2.2.1開(kāi)放系統(tǒng)互連模型（OSI)9.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型9.2.2.1開(kāi)放系統(tǒng)互連模369.2.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型1．通信模型的制定原則與一般結(jié)構(gòu)9.2.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型1．通信模型的制定原則與一372．典型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型（1）基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)FF（FoundationFieldbus）模型2．典型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型（1）基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)FF（Foun38（2）過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS（ProcessFieldbus）模型

（2）過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS（ProcessFiel39（3）HART通信協(xié)議

1）物理層采用Bell202國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；2）數(shù)據(jù)鏈路層用于按HART通信協(xié)議規(guī)則建立的HART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(chǎng)設(shè)備地址、字節(jié)數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)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HART命令。（3）HART通信協(xié)議1）物理層采用B40

目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信模型眾多，妨礙了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展。依靠市場(chǎng)的力量，發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范模型，真正形成開(kāi)放互連的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是大勢(shì)所趨。幾種可能的解決方案為：1）各種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)統(tǒng)一到1～2種，這種可能性幾乎很小；2）采用已經(jīng)是通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（Ethernet）、TCP/IP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(wèn)題。既便這樣，它也不可能全部占領(lǐng)自動(dòng)化市場(chǎng)；

3）開(kāi)發(fā)所有現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通用接口（如計(jì)算機(jī)的USB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。

目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信模型眾多，妨礙了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)413．現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信方式的實(shí)現(xiàn)1、微處理器CPU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層的功能；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、幀校驗(yàn)、數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收；3、媒體訪(fǎng)問(wèn)單元的主要功能是發(fā)送與接收符合現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)規(guī)范的信號(hào)。

說(shuō)明：3．現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信方式的實(shí)現(xiàn)1、微處理器CPU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和429.2.3基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的過(guò)程控制系統(tǒng)9.2.3.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)（FCS)1.可以在現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)成完整的基本控制系統(tǒng)；2.可以與多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互換信息；3.可以很方便地構(gòu)成復(fù)雜的過(guò)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)、可靠性與可維護(hù)性更好等諸多優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)：9.2.3基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的過(guò)程控制系統(tǒng)9.2.3.1現(xiàn)43

9.2.3.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)1、鍋爐汽包水位常規(guī)儀表控制系統(tǒng)

9.2.3.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)1、鍋爐汽包水442、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

⑴、選擇必需的智能儀表⑵、選擇計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)配件的配置方案a）基于PC總線(xiàn)接口卡（PCI）的配置方案b）基于通信控制器的配置方案

2、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟⑴、選擇必需的智能儀表453、選擇或開(kāi)發(fā)組態(tài)軟件組態(tài)軟件的功能：1）能在界面上選擇設(shè)備；2）能對(duì)所選設(shè)備分配位號(hào)；3）能選擇功能模塊；4）能實(shí)現(xiàn)連接；5）能賦予特征參數(shù)；6）能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；7）能下載信息。3、選擇或開(kāi)發(fā)組態(tài)軟件組態(tài)軟件的功能：1）能在界面上選擇設(shè)46

4、組態(tài)過(guò)程示例

1）選擇功能模塊；2）完成功能模塊的位號(hào)分配及其連接；

4、組態(tài)過(guò)程示例1）選擇功能模塊；2）完成功能模塊的位號(hào)473）確定功能模塊的特征參數(shù)5）下載組態(tài)信息4）網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)AI功能塊的特征參數(shù)圖3）確定功能模塊的特征參數(shù)5）下載組態(tài)信息4）網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)AI485、選擇或開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的其他軟件1）用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)軟、硬件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷和維護(hù)的軟件；3）用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理的工具軟件等；4）直接用于生產(chǎn)操作和監(jiān)視的控制系統(tǒng)軟件包；5）人機(jī)接口裝置的驅(qū)動(dòng)軟件。2）用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的部件進(jìn)行仿真的軟件以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、測(cè)試、研究的工具軟件等；5、選擇或開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的其他軟件1）用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控49本章結(jié)束，謝謝！本章結(jié)束，謝謝！50第9章基于網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程計(jì)算機(jī)

控制系統(tǒng)第9章基于網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程計(jì)算機(jī)

控制系統(tǒng)51

本章要點(diǎn)1）了解集散控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、內(nèi)涵和特點(diǎn)；2）熟悉現(xiàn)場(chǎng)控制單元的硬件結(jié)構(gòu)形式及功能；3）熟悉集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議；4）掌握控制算法的組態(tài)方法；5）了解現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的基本概念和特點(diǎn)；6）熟悉常見(jiàn)的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及其通信模型；7）掌握現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本章要點(diǎn)1）了解集散控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、內(nèi)涵和特點(diǎn)；52

9.1集散控制系統(tǒng)

9.1.1集散控制系統(tǒng)概述

一、集散控制系統(tǒng)的基本概念

集散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem，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(guò)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)?；诠I(yè)過(guò)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(lèi)。

9.1集散控制系統(tǒng)

9.1.1集散控制系統(tǒng)概述

一、53

集中型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)與維護(hù)。問(wèn)題：1）系統(tǒng)主機(jī)過(guò)于龐大，一旦出現(xiàn)故障，影響全局，可靠性差；2）同一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成多種不同的任務(wù)，工作效率低；3）檢測(cè)點(diǎn)和執(zhí)行器距離主機(jī)遠(yuǎn)，傳輸信息的線(xiàn)路費(fèi)用高；4）缺乏靈活性與可擴(kuò)展性。

由一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)大型生產(chǎn)裝置或生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)傳感器、執(zhí)行器等通過(guò)電纜或雙絞線(xiàn)與之相連，計(jì)算機(jī)采集過(guò)程數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算并發(fā)出控制信號(hào)，以這種方式構(gòu)成的過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)稱(chēng)為集中型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

1、集中型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

集中型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)與維護(hù)。問(wèn)題：54

3、集散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2、分散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

分散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)安裝在現(xiàn)場(chǎng)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分散的控制結(jié)構(gòu)。而對(duì)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。集散型過(guò)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(duì)生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)的一種過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

3、集散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2、分散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系55

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。集散型過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖

集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由分散控制裝置、集56集散控制系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分集散控制系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分57

二、集散控制系統(tǒng)的功能1、數(shù)據(jù)采集功能2、監(jiān)視操作功能3、過(guò)程控制功能1、分散控制裝置是基于微處理器的過(guò)程控制單元。它由各類(lèi)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DCS與生產(chǎn)過(guò)程的接口部分。2、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)與操作管理人員的界面。3、通信系統(tǒng)是DCS各單元的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

二、集散控制系統(tǒng)的功能1、數(shù)據(jù)采集功能2、監(jiān)視操作功能3、58三、集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1、功能分散三、集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1、功能分散59

2、信息綜合與集中管理3、局域網(wǎng)通信技術(shù)4、高可靠性5、構(gòu)成靈活與擴(kuò)展方便6、采用面向過(guò)程的語(yǔ)言，操作使用簡(jiǎn)單方便

2、信息綜合與集中管理3、局域網(wǎng)通信技術(shù)4、高可靠性5、構(gòu)60四、集散控制系統(tǒng)的主要類(lèi)型（1）按集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程劃分第一代集散控制系統(tǒng)四、集散控制系統(tǒng)的主要類(lèi)型（1）按集散控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程劃分61

第二代集散控制系統(tǒng)

第二代集散控制系統(tǒng)62第三代智能控制系統(tǒng)第三代智能控制系統(tǒng)63

（2）按集散控制系統(tǒng)的規(guī)模劃分小型集散控制系統(tǒng)ULFU－通信接口單元UFCH－現(xiàn)場(chǎng)控制單元UFMH—現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視單元CNN—信號(hào)變換器YS－80—數(shù)字調(diào)節(jié)器ULDU－盤(pán)裝式儀表HF－總線(xiàn)

（2）按集散控制系統(tǒng)的規(guī)模劃分小型集散控制系統(tǒng)ULFU－64中型集散控制系統(tǒng)MOPS，MOPL－操作站；PLC－可編程控制器；

SC—信號(hào)變換器；MEXU—I／O擴(kuò)展單元；MFCD—現(xiàn)場(chǎng)控制單元；中型集散控制系統(tǒng)MOPS，MOPL－操作站；P65

大型集散控制系統(tǒng)AIWS－人工智能站,ECMP—計(jì)算機(jī),ENGS-工程師站,EOPS—中央操作站,PRIN—打印機(jī),COPY—拷貝機(jī),COPYSY—局部操作站,CFCSZ／PFCS—現(xiàn)場(chǎng)控制站,CFCD／EFCD—雙重化控制站,YEWCOM－9000－管理計(jì)算機(jī),CFMSZ／CFCDI—現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視站CFBSZ—高分散控制站

大型集散控制系統(tǒng)AIWS－人工智能站,EC669.1.2集散控制系統(tǒng)的遞階結(jié)構(gòu)9.1.2.1過(guò)程控制級(jí)

集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自下而上可分為過(guò)程控制級(jí)、過(guò)程管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)。1.過(guò)程控制單元（PCU）的硬件結(jié)構(gòu)

（1）基于微型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)基于微型機(jī)結(jié)構(gòu)的PCU9.1.2集散控制系統(tǒng)的遞階結(jié)構(gòu)9.1.2.1過(guò)程控制級(jí)67

（2）I／O與通用卡硬件結(jié)構(gòu)

（2）I／O與通用卡硬件結(jié)構(gòu)68（3）串行通信總線(xiàn)+模件結(jié)構(gòu)（3）串行通信總線(xiàn)+模件結(jié)構(gòu)69

（4）節(jié)點(diǎn)工作站結(jié)構(gòu)

（5）過(guò)程控制單元的主要功能：①反饋控制功能；②順序控制功能；③批量控制功能；④數(shù)據(jù)采集與處理功能；⑤數(shù)據(jù)通訊功能；⑥本地操作與監(jiān)視功能。

（4）節(jié)點(diǎn)工作站結(jié)構(gòu)（5）過(guò)程控制單元的主要功能：702.過(guò)程接口單元（PIU)的硬件結(jié)構(gòu)

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中，將完成非控制變量的采集或直接輸出的裝置稱(chēng)為過(guò)程接口單元（PIU），過(guò)程接口單元按輸入信號(hào)的種類(lèi)、采集速度的大小與使用的現(xiàn)場(chǎng)將其分為三類(lèi)：第一類(lèi)是來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程的高電平信號(hào)（4-20mADC和1-5VDC)，數(shù)字信號(hào)和脈沖信號(hào)的高電平過(guò)程接口單元（HLPIU），第二類(lèi)是由可變?cè)鲆娣糯笃鲗?lái)自熱電偶、熱電阻和直流毫伏等小信號(hào)經(jīng)最佳增益放大后作為A/D轉(zhuǎn)換器輸入的低電平過(guò)程接口單元（LLPIU），第三類(lèi)是用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)防爆的低能量過(guò)程接口單元（LEPIU)。2.過(guò)程接口單元（PIU)的硬件結(jié)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)71

PIU的CCFA結(jié)構(gòu)上述三種類(lèi)型的通用部分稱(chēng)為通用卡文件夾（CCFA），其結(jié)構(gòu)如下：

PIU的CCFA結(jié)構(gòu)上述三種類(lèi)型的通用部分稱(chēng)為通用卡文件夾729.1.2.2過(guò)程管理級(jí)：

集散控制系統(tǒng)的過(guò)程管理級(jí)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。操作站是由通信電纜將分散于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程控制單元（PCU）、過(guò)程輸入/輸出單元（PIU）連接而成，可分為操作員級(jí)和工程師級(jí)。操作站結(jié)構(gòu)框圖

9.1.2.2過(guò)程管理級(jí)：集散控制系統(tǒng)的過(guò)73

中型集散控制系統(tǒng)CRT操作員級(jí)畫(huà)面調(diào)用示例圖

中型集散控制系統(tǒng)CRT操作員級(jí)畫(huà)面調(diào)用示例圖749.1.2.3生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)管理級(jí)

集散控制系統(tǒng)的過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程管理級(jí)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)裝置或生產(chǎn)過(guò)程的集中操作和分散優(yōu)化控制，而生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)則對(duì)整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。TDCS-3000系統(tǒng)構(gòu)成框圖

LCN為局部控制網(wǎng)絡(luò);US為通用操作站;CG、HG、PG、UG為通信網(wǎng)絡(luò)連接器;CM為計(jì)算模件;BC為基本控制器;RBC為備用基本控制器;RCD為備用控制器指揮器;AM為應(yīng)用模件;MC為多功能控制器;HM為歷史模件;RMC為備用多功能控制器;RMCD為備用多功能控制器指揮器;PIU為過(guò)程接口單元;LOS為局部操作站。9.1.2.3生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)管理級(jí)集散控制系759.1.3集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)一、通信網(wǎng)絡(luò)的形式

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。二、通信網(wǎng)絡(luò)的組成

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(xiàn)、光纜等；接口設(shè)備通常稱(chēng)為鍵路接口單元，或稱(chēng)調(diào)制－解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)適配器等。

9.1.3集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)一、通信網(wǎng)絡(luò)的形式76三、通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.星形結(jié)構(gòu)：2.總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：

3.環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

4.復(fù)合形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

三、通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.星形結(jié)構(gòu)：2.總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：3.環(huán)形77四、通信協(xié)議

通信雙方對(duì)信道使用權(quán)的規(guī)定方式稱(chēng)為通信協(xié)議。在集散控制系統(tǒng)中，較常用的有沖突檢測(cè)式載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)通信協(xié)議（CarrierSensingMultiAccess／CollisionDetect，CSMA／CD）和令牌傳遞通信協(xié)議兩種。五、數(shù)據(jù)分類(lèi)與分類(lèi)通信1.數(shù)據(jù)分類(lèi)：

在集散控制系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)響應(yīng)速度的不同要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類(lèi)。對(duì)于要求實(shí)時(shí)傳送而且變化很快（約為毫秒級(jí)）的數(shù)據(jù)定為第一級(jí)，將操作員需要的數(shù)據(jù)定為第二級(jí)，第三級(jí)數(shù)據(jù)主要包括組態(tài)數(shù)據(jù)、算法等。2.分類(lèi)通信

根據(jù)數(shù)據(jù)的不同類(lèi)型采用不同的通信方式。四、通信協(xié)議通信雙方對(duì)信道使用權(quán)的規(guī)定方式稱(chēng)為789.1.3集散控制系統(tǒng)的軟件及組態(tài)1、集散控制系統(tǒng)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；各種高級(jí)語(yǔ)言如BASIC、C等；在上述背景下開(kāi)發(fā)出的軟件包?；诳刂圃O(shè)備的軟件配置有兩種：一是采用高級(jí)語(yǔ)言編制控制程序；二是所謂“軟件組態(tài)”方法，即所有控制功能均通過(guò)“組態(tài)”完成。也就是說(shuō)，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(chǎng)家預(yù)先編好，并存放在ROM中，以備隨時(shí)調(diào)用。用戶(hù)只要按控制功能編好的程序模塊，經(jīng)過(guò)“組裝連接”即可實(shí)現(xiàn)各種控制算法。9.1.3集散控制系統(tǒng)的軟件及組態(tài)1、集散控制系統(tǒng)的軟件配79

2、控制算法的組態(tài)（1）組態(tài)字的構(gòu)成

（2）組態(tài)步驟：

1）畫(huà)出控制系統(tǒng)框圖；2）畫(huà)出組態(tài)字功能圖。3）確定各槽路的有關(guān)特征，填寫(xiě)組態(tài)數(shù)據(jù)表；

組態(tài)字實(shí)際上是一系列操作代碼，右圖所示組態(tài)字功能圖。

2、控制算法的組態(tài)（1）組態(tài)字的構(gòu)成（2803．組態(tài)舉例

某加熱爐燃料流量與出料溫度組成的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)流程圖：

3．組態(tài)舉例某加熱爐燃料流量與出料溫度組成的串81串級(jí)控制系統(tǒng)組態(tài)字功能圖

串82Slot編號(hào)12調(diào)節(jié)器FCTCCONF01130101CONF＋HI11202123CONF＋LO10011610CONF＋HI＋LO10110010量程0％100％0kg／h0℃1000kg／h200℃閥位極限LOHI－6.9％20％106.9％80％積分極限LOHI－5.00％30％+105.00％70％報(bào)警極限LOHI600kg／h－10％800kg／h＋5％設(shè)定值（SP）Slot2輸出120℃比率（Ratio）100％100％偏置（Bias）00調(diào)整常數(shù)，增量（KA）按需要調(diào)整按需要調(diào)整T（K1）T（K2）TD正常操作方式串級(jí)自動(dòng)組態(tài)數(shù)據(jù)表Slot編號(hào)12調(diào)節(jié)器FCTCCONF01130101CON83

9.2基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的過(guò)程控制系統(tǒng)

9.2.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的基本概念

1、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及其作用

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、微機(jī)化測(cè)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(chēng)開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將專(zhuān)用微處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)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(xiàn)將它們連接在一起，按公開(kāi)、規(guī)范的通信協(xié)議，把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，相互實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，以形成各種基于網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程控制系統(tǒng)。

9.2基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的過(guò)程控制系統(tǒng)

9.2.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)84

2、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖。

（2）技術(shù)特點(diǎn)：1）開(kāi)放性2）互可操作性和互用性3）智能性與功能自治性4）結(jié)構(gòu)的高度分散性5）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性

2、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)（2）技術(shù)特點(diǎn)：859.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型9.2.2.1開(kāi)放系統(tǒng)互連模型（OSI)9.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型9.2.2.1開(kāi)放系統(tǒng)互連模869.2.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型1．通信模型的制定原則與一般結(jié)構(gòu)9.2.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型1．通信模型的制定原則與一872．典型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型（1）基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)FF（FoundationFieldbus）模型2．典型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型（1）基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)FF（Foun88（2）過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS（ProcessFieldbus）模型

（2）過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS（ProcessFiel89（3）HART通信協(xié)議

1）物理層采用Bell202國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；2）數(shù)據(jù)鏈路層用于按HART