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第二篇 现场总线控制系统 及其工程实施 第二篇! 现场总线控制系统及其工程实施 第一章! 现场总线控制系统概论 随着控制技术、计算机技术和通信技术的飞速发展，数字化作为一种趋势正在从工 业生产过程的决策层、管理层、监控层和控制层一直渗透到现场设备。现场总线的出 现，使数字通信技术迅速占领工业过程控制系统中模拟量信号的最后一块领地。一种全 数字化的、全开放式的、可互操作的新型控制系统———现场总线控制系统正在向我们走 来。现场总线控制系统的出现代表了工业自动化领域中一个新纪元的开始，并将对该领 域的发展产生深远的影响。 第一节! 现场总线的概念 现场总线 （#$%’() ）是用于过程自动化或制造自动化中的，实现智能化现场设备 （例如，变送器、执行器、控制器）与高层设备 （例如主机、网关、人机接口设备）之 间互联的，全数字、串行、双向的通信系统。通过它可以实现跨网络的分布式控制。按 照国际电工委员会*+, 标准和现场总线基金会 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。 现场总线的本质含义表现在以下几个方面： （ - ）现场通信网络! 现场总线作为一种数字式通信网络一直延伸到生产现场中的 现场设备，使过去采用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单向并行传输变为多 点一线的双向串行数字式传输。 （ . ）现场设备互连! 现场设备是指位于生产现场的传感器、变送器和执行器等。 这些现场设备可以通过现场总线直接在现场实现互连，相互交换信息。而在/,0 系统 中，现场设备之间是不能直接交换信息的。 （ 1 ）互操作性! 现场设备种类繁多，一个制造商可能不能提供一个工业生产过程 所需要的全部设备。另外，用户也不希望受制约于某一个制造商。这样，就有可能在一 个现场总线控制系统中，连接多个制造商生产的设备。所谓互操作性是指来自不同厂家 的设备可以相互通信，并且可以在多厂家的环境中完成功能的能力。它体现在：用户可 以自由地选择设备，而这种选择独立于供应商、控制系统和通信协议；制造商具有增加 新的、有用的功能的能力；不需要专有协议和特殊定制驱动软件和升级软件。 （ 2 ）分散功能块! 现场总线控制系统把功能块分散到现场仪表中执行，因此取消 了传统的/,0 系统中的过程控制站。例如，现场总线变送器除了具有一般变送器的功 — 143 — 火电厂分散控制系统创新设计与安装调试及检修运行维护实用手册 能之外还可以运行!# 控制功能块。类似地，现场总线执行器除了具有一般执行器的功 能之外，还可以运行!# 控制功能块和输出特性补偿块，甚至还可以实现阀门特性自校 验和阀门故障自诊断功能。 $ ）现场总线供电% 现场总线除了传输信息之外，还可以完成为现场设备供电的 （ 功能。总线供电不仅简化了系统的安装布线，而且还可以通过配套的安全栅实现本质安 全系统，为现场总线控制系统在易燃易爆环境中应用奠定了基础。 （ ）开放式互连网络% 现场总线为开放式互联网络，既可与同层网络互联，也可 与不同层网络互联。现场总线协议是一个完全开放的协议，它不像#’( 那样采用封闭 的、专用的通信协议，而是采用公开化、标准化、规范化的通信协议。这就意味着来自 不同厂家的现场总线设备，只要符合现场总线协议，就可以通过现场总线网络连接成系 统，实现综合自动化。 第二节% 几种典型的现场总线 自二十世纪)* 年代末以来，有几种类型的现场总线技术已经发展成熟并且广泛地 应用于特定的领域。这些现场总线技术各具特点，有的已经逐渐形成自己的产品系列， 占有相当大的市场份额。以下就是几种典型的现场总线。 一、’+, ’+, 是控制局域网络 （’-./0-1 +023 ,2/4-05 ）的缩写，它是由德国6-789 公司推 出、最早用于汽车内部监测部件与控制部件的数据通信网络。现在已经逐步应用到其他 控制领域。’+, 规范现已被国际标准化组织采纳，成为(: