集散控制系統(tǒng)原理及裝置

1、集散控制系統(tǒng)原理及裝置第第3章章 第第1部分部分3.1 3.1 集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCSDCS）發(fā)展及其組成）發(fā)展及其組成了解了解DCSDCS的基本概念及組成的基本概念及組成3.2 DCS3.2 DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站的功能現(xiàn)場(chǎng)控制站的功能現(xiàn)場(chǎng)操作站的組成及主要模塊原理現(xiàn)場(chǎng)操作站的組成及主要模塊原理3.3 DCS3.3 DCS操作站的功能操作站的功能功能簡(jiǎn)述及操作界面功能簡(jiǎn)述及操作界面3.4 3.4 DCSDCS控制系統(tǒng)的通信及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的通信及現(xiàn)場(chǎng)總線CENTUMCENTUM系統(tǒng)的系統(tǒng)的HFHF及其它現(xiàn)場(chǎng)總線及其它現(xiàn)場(chǎng)總線3.5 3.5 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的管理現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的管理組態(tài)管理

2、軟件的應(yīng)用及組態(tài)管理軟件的應(yīng)用及FCSFCS知識(shí)更新知識(shí)更新第3章 集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)3.1 3.1 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展及其組成集散控制系統(tǒng)的發(fā)展及其組成 n發(fā)展過程發(fā)展過程n分散控制方式：儀表間相距過遠(yuǎn)、儀表盤尺寸過大、無法全面了解信息分散控制方式：儀表間相距過遠(yuǎn)、儀表盤尺寸過大、無法全面了解信息及操作；及操作；n集中控制方式：危險(xiǎn)過于集中，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)整個(gè)生產(chǎn)裝置癱瘓；集中控制方式：危險(xiǎn)過于集中，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)整個(gè)生產(chǎn)裝置癱瘓；n集散控制方式：控制功能分散、操作管理集中集散控制方式：控制功能分散、操作管理集中-DCS-DCS。n集散控制中危險(xiǎn)分散的方法：將控制功能分散到多臺(tái)計(jì)

3、算機(jī)上，采取雙集散控制中危險(xiǎn)分散的方法：將控制功能分散到多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，采取雙重化冗余措施。重化冗余措施。集散控制系統(tǒng)的組成現(xiàn)場(chǎng)控制站危險(xiǎn)分散的設(shè)計(jì)原則n（以日本橫河CENTUM集散控制系統(tǒng)為例）n1 1、站內(nèi)一個(gè)微處理器控制、站內(nèi)一個(gè)微處理器控制8 84040個(gè)回路；個(gè)回路；n2 2、自帶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)庫，能脫離操作站（上位機(jī)）獨(dú)立控制生產(chǎn)、自帶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)庫，能脫離操作站（上位機(jī)）獨(dú)立控制生產(chǎn)過程；過程；n3 3、可以多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作站組合控制一個(gè)大型生產(chǎn)過程，某站故障時(shí)只影、可以多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作站組合控制一個(gè)大型生產(chǎn)過程，某站故障時(shí)只影響所控制的回路。響所控制的回路。n集散控制可能涉及的問題

4、集散控制可能涉及的問題nCPUCPU控制回路的數(shù)量與實(shí)際要求的關(guān)系控制回路的數(shù)量與實(shí)際要求的關(guān)系-生產(chǎn)裝置中聯(lián)系緊密的控制回生產(chǎn)裝置中聯(lián)系緊密的控制回路數(shù)目約為路數(shù)目約為8 84040個(gè)，狀態(tài)量約為個(gè)，狀態(tài)量約為100100500500個(gè)，集中在一個(gè)站內(nèi)可省去通個(gè)，集中在一個(gè)站內(nèi)可省去通信過程，實(shí)時(shí)性好。信過程，實(shí)時(shí)性好。橫河公司：橫河公司：CENTUM ACENTUM A型集散控制系統(tǒng)型集散控制系統(tǒng) 配有配有YEWCOM 7000YEWCOM 7000小型機(jī)作為上位機(jī)，小型機(jī)作為上位機(jī)，包括現(xiàn)場(chǎng)控制站包括現(xiàn)場(chǎng)控制站CFCD2CFCD2、操作站、操作站COPSVCOPSVCOPCVCOPCV、

5、數(shù)據(jù)通訊母線、數(shù)據(jù)通訊母線HF-HF-BUSBUS等構(gòu)成。等構(gòu)成。上位機(jī)可以連接數(shù)個(gè)終端和其它外上位機(jī)可以連接數(shù)個(gè)終端和其它外設(shè)。現(xiàn)場(chǎng)控制站設(shè)?，F(xiàn)場(chǎng)控制站CFCD2CFCD2用作直接控制，用作直接控制，操作站操作站COPSVCOPSVCOPCVCOPCV完成操作和現(xiàn)完成操作和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視，現(xiàn)場(chǎng)控制站和操作站通過場(chǎng)監(jiān)視，現(xiàn)場(chǎng)控制站和操作站通過HF-BUSHF-BUS相連接。相連接。 1 1、控制站內(nèi)關(guān)鍵部件都采用雙重化冗余；、控制站內(nèi)關(guān)鍵部件都采用雙重化冗余；2 2、冗余備用設(shè)備始終處于熱備用待機(jī)方式；、冗余備用設(shè)備始終處于熱備用待機(jī)方式；3 3、設(shè)備自診斷監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)故障無間斷平滑切換。、設(shè)備自診斷

6、監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)故障無間斷平滑切換。雙重化（熱備用）詳細(xì)原理雙重化（熱備用）詳細(xì)原理 P120 RF-FIG3-2P120 RF-FIG3-2、3-33-3核心問題：主要部件采用雙配置。核心問題：主要部件采用雙配置。雙配置部件包括：（雙配置部件包括：（1 1）運(yùn)算控制部件、（）運(yùn)算控制部件、（2 2）供電電源、（）供電電源、（3 3）總線及）總線及通信耦合器等。通信耦合器等。雙重化切換原理：兩個(gè)運(yùn)算控制插件并聯(lián)相接，某一運(yùn)算控制插件有雙重化切換原理：兩個(gè)運(yùn)算控制插件并聯(lián)相接，某一運(yùn)算控制插件有故障時(shí)相互切換，同時(shí)保證切換時(shí)無擾動(dòng)。故障時(shí)相互切換，同時(shí)保證切換時(shí)無擾動(dòng)。站內(nèi)集中控制危險(xiǎn)的防范措施雙重化

7、措施示意圖運(yùn)算控制插件說明：n（1）插件可包含多路輸入輸出，例：MAC2有8路15V輸入，8路420mA輸出。n（2）必要時(shí)需加接隔離電路，例：光隔輸入、磁隔輸出。n（3）插件實(shí)際運(yùn)算工作在計(jì)算機(jī)（控制部分RF-FIG-3-2）內(nèi)完成，插件與計(jì)算機(jī)之間采用站內(nèi)通信總線交換數(shù)據(jù)。雙重化（熱備用）詳細(xì)原理 多路模擬量輸入輸出卡結(jié)構(gòu)示意框圖 運(yùn)算控制工作流程（以其中某一通道為例說明）雙重化（冗余）輸出控制電路原理雙重化（冗余）輸出控制電路原理 雙重化控制執(zhí)行電路原理簡(jiǎn)圖雙重化控制執(zhí)行電路原理簡(jiǎn)圖 雙重化（冗余）輸入控制電路原理雙重化（冗余）輸入控制電路原理 a.電流雙重化輸入電流雙重化輸入 b.電壓

8、雙重化輸入電壓雙重化輸入 3.2 DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站的功能現(xiàn)場(chǎng)控制站的功能框圖現(xiàn)場(chǎng)控制站的功能框圖DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站概述說明n概述：控制站支持多回路控制，在加強(qiáng)單回路控制器的基礎(chǔ)上增加了順序控制功能。n特點(diǎn)：反饋控制與順序控制由同一CPU操縱，容易完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝組合，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化。n說明：補(bǔ)充資料具有相同功能的技術(shù)手段-PLC現(xiàn)場(chǎng)控制站原理示意圖（配電爐控制彩圖）DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站的2大功能n反饋控制功能反饋控制功能n反饋控制功能的實(shí)現(xiàn)-由內(nèi)部?jī)x表完成，用功能自程序模塊實(shí)現(xiàn)單回路控制儀表的功能。n名詞解釋：內(nèi)部?jī)x表能夠完成不同標(biāo)準(zhǔn)功能的程序模塊n順序控制功能順序控制功能n用于斷續(xù)處

9、理，根據(jù)控制要求，對(duì)時(shí)間、狀態(tài)等條件進(jìn)行邏輯判斷，分步驟完成一系列操作控制。n注：復(fù)雜控制中可能在連續(xù)控制中含有斷續(xù)控制，斷續(xù)控制的某一操作需要加入連續(xù)控制。反饋控制功能實(shí)例數(shù)字調(diào)節(jié)器單元內(nèi)涵緩沖罐的選擇控制框圖反饋控制功能應(yīng)用實(shí)例反饋控制功能應(yīng)用實(shí)例冷卻塔的順序控制順序控制功能應(yīng)用實(shí)例順序控制功能應(yīng)用實(shí)例3.3 DCS3.3 DCS監(jiān)控操作站的功能監(jiān)控操作站的功能（三大功能）（三大功能） n工程功能工程功能-完成系統(tǒng)生成、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)完成系統(tǒng)生成、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)測(cè)試和系統(tǒng)管理；測(cè)試和系統(tǒng)管理；n操作功能操作功能-監(jiān)視、記錄、運(yùn)行；監(jiān)視、記錄、運(yùn)行；n通信功能通信功能-完成現(xiàn)場(chǎng)控制站于上位機(jī)

10、之間的完成現(xiàn)場(chǎng)控制站于上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)交換。 DCS監(jiān)控操作站的主要功能n主要介紹操作功能-運(yùn)行中的操作畫面運(yùn)行中的操作畫面（1 1）總貌畫面總貌畫面反映生產(chǎn)過程總體狀況反映生產(chǎn)過程總體狀況 P 132（2 2）分組畫面分組畫面-對(duì)應(yīng)顯示各內(nèi)部?jī)x表狀態(tài)，在操作中觀察其它回路對(duì)應(yīng)顯示各內(nèi)部?jī)x表狀態(tài)，在操作中觀察其它回路的關(guān)聯(lián)變化。的關(guān)聯(lián)變化。 P 133（3 3）回路調(diào)整畫面回路調(diào)整畫面-細(xì)致觀測(cè)單元儀表的情況，可用于單回路的細(xì)致觀測(cè)單元儀表的情況，可用于單回路的PIDPID整定。整定。 P 134 （4 4）報(bào)警畫面報(bào)警畫面-按時(shí)間順序排列顯示報(bào)警（總貌種只顯示報(bào)警性質(zhì)按時(shí)間順序排列

11、顯示報(bào)警（總貌種只顯示報(bào)警性質(zhì)和場(chǎng)所），有聲光配合。和場(chǎng)所），有聲光配合。 P 136（5 5）趨勢(shì)分組畫面趨勢(shì)分組畫面-顯示過程變化曲線，可出現(xiàn)在總貌畫面和趨勢(shì)顯示過程變化曲線，可出現(xiàn)在總貌畫面和趨勢(shì)畫面。畫面。 P 135（6 6）流程子畫面流程子畫面繪有過程圖形的儀表面板。顯示在屏幕上，可模繪有過程圖形的儀表面板。顯示在屏幕上，可模擬原有儀表。擬原有儀表。 P 137利用VB開發(fā)的一種總貌顯示操作界面現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)第第3章章 第第2部分部分現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用 n采用現(xiàn)場(chǎng)總線的必要性采用現(xiàn)場(chǎng)總線的必要性：4-20mA4-20mA模擬信號(hào)傳輸無法滿足開放數(shù)字化通信的模擬信號(hào)傳輸無法滿足

12、開放數(shù)字化通信的要求。要求。n現(xiàn)場(chǎng)總線的基本描述現(xiàn)場(chǎng)總線的基本描述：連接智能測(cè)量與控制設(shè)備的全數(shù)字式、雙向傳輸、連接智能測(cè)量與控制設(shè)備的全數(shù)字式、雙向傳輸、多節(jié)點(diǎn)、多分支結(jié)構(gòu)的通信鏈路。多節(jié)點(diǎn)、多分支結(jié)構(gòu)的通信鏈路。n總結(jié)總結(jié)：現(xiàn)場(chǎng)總線是以智能化儀表為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳送?，F(xiàn)場(chǎng)總線是以智能化儀表為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳送。n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特征：是一種開放網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和資源共享。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特征：是一種開放網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和資源共享。n對(duì)開放網(wǎng)絡(luò)的要求（開放系統(tǒng)互連參考模型對(duì)開放網(wǎng)絡(luò)的要求（開放系統(tǒng)互連參考模型OSI

13、OSI）：開放系統(tǒng)中各種設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接）：開放系統(tǒng)中各種設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接必須制定統(tǒng)一的規(guī)則。必須制定統(tǒng)一的規(guī)則。ISOISO采納了采納了OSIOSI通用參考模型作為一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。通用參考模型作為一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。OSI Open Systems InterconnectionOpen Systems Interconnection 信息數(shù)據(jù)包裝及傳輸過程OSIOSI的核心的核心：n將兩個(gè)終端用戶的通訊過程分為將兩個(gè)終端用戶的通訊過程分為7層，每層有自己的功能集。層，每層有自己的功能集。n1 1物理層（物理層（physical layerphysical layer）：規(guī)定通信介質(zhì)，完成節(jié)點(diǎn)之間原始比

14、）：規(guī)定通信介質(zhì)，完成節(jié)點(diǎn)之間原始比特流的傳輸。特流的傳輸。n2 2數(shù)據(jù)鏈路層（數(shù)據(jù)鏈路層（ data link layerdata link layer）：發(fā)送將用戶數(shù)據(jù)封裝成幀，按）：發(fā)送將用戶數(shù)據(jù)封裝成幀，按順序傳送各幀。順序傳送各幀。n3 3網(wǎng)絡(luò)層（網(wǎng)絡(luò)層（network layernetwork layer）：選擇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信息傳送的路徑。）：選擇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信息傳送的路徑。n4. 4. 傳輸層（傳輸層（ transport layertransport layer）：建立、維護(hù)和取消傳輸連接，負(fù)責(zé)）：建立、維護(hù)和取消傳輸連接，負(fù)責(zé)可靠地傳輸數(shù)據(jù)?？煽康貍鬏敂?shù)據(jù)。n5. 5. 會(huì)話層會(huì)

15、話層 (Session Layer) (Session Layer) ：調(diào)度兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間通信任務(wù)的啟動(dòng)和停止。：調(diào)度兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間通信任務(wù)的啟動(dòng)和停止。n6. 6. 表示層（表示層（ presentation layerpresentation layer）：信息格式的轉(zhuǎn)換。）：信息格式的轉(zhuǎn)換。n7. 7. 應(yīng)用層（應(yīng)用層（ application layerapplication layer）：召喚底層協(xié)議為其服務(wù)。）：召喚底層協(xié)議為其服務(wù)。HART總線模型及與標(biāo)準(zhǔn)總線模型及與標(biāo)準(zhǔn)OSI對(duì)照對(duì)照(模擬/數(shù)字兼容的過渡形式） HARTHART協(xié)議信息結(jié)構(gòu)形式協(xié)議信息結(jié)構(gòu)形式 nHARTHART協(xié)議信

16、息結(jié)構(gòu)屬于協(xié)議信息結(jié)構(gòu)屬于HDLHDL。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不恒定，最多可包括。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不恒定，最多可包括2525個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。HARTHART總線各層功能介紹總線各層功能介紹n概述：概述：對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)ISO/OSIISO/OSI模型的模型的1 1，2 2，7 7層。層。n物理層：物理層：標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)BELL202 FSKBELL202 FSK信號(hào)加載于信號(hào)加載于4 420mA20mA信號(hào)上信號(hào)上, ,其中其中1200HZ1200HZ代表代表邏輯邏輯11，2200HZ2200HZ代表邏輯代表邏輯00。n數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層：規(guī)定完整的通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。規(guī)定完整的通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。n應(yīng)用層：應(yīng)用層：規(guī)定規(guī)定HARTHA

17、RT命令命令, ,命令分為命令分為3 3類。類。n第一類：通用命令第一類：通用命令, ,讀型號(hào)、廠名、過程變量及單位等；讀型號(hào)、廠名、過程變量及單位等；n第二類：普通命令第二類：普通命令, ,寫時(shí)間常數(shù)、量程標(biāo)定等；寫時(shí)間常數(shù)、量程標(biāo)定等；n第三類：專用命令第三類：專用命令, ,針對(duì)個(gè)體設(shè)備的特殊性。針對(duì)個(gè)體設(shè)備的特殊性。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（FFFF)6點(diǎn)n基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)-技術(shù)特色及主要內(nèi)容：技術(shù)特色及主要內(nèi)容：n（1 1）基金會(huì)總線的通信技術(shù)基金會(huì)總線的通信技術(shù)-包括通信模型、通信協(xié)議、通信控制芯片、通信網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)管理包括通信模型、通信協(xié)議、通信控制芯片、通

18、信網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)管理內(nèi)容，涉及與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的硬、軟件、各種網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、中繼器等。；內(nèi)容，涉及與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的硬、軟件、各種網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、中繼器等。；n（2 2）標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊與功能應(yīng)用進(jìn)程標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊與功能應(yīng)用進(jìn)程na.a.提供一個(gè)通用結(jié)構(gòu)，將控制系統(tǒng)中各種功能劃分為功能模塊，使其公共特征標(biāo)準(zhǔn)化；提供一個(gè)通用結(jié)構(gòu)，將控制系統(tǒng)中各種功能劃分為功能模塊，使其公共特征標(biāo)準(zhǔn)化；nb.b.規(guī)定各自的輸入、輸出、算法、時(shí)間、參數(shù)及塊控制圖并將其組成設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)程；規(guī)定各自的輸入、輸出、算法、時(shí)間、參數(shù)及塊控制圖并將其組成設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)程；nc.c.便于實(shí)現(xiàn)不同制造商產(chǎn)品的混合組態(tài)與調(diào)用。便于實(shí)現(xiàn)不同制造商產(chǎn)品的混

19、合組態(tài)與調(diào)用。n（3 3）設(shè)備描述及描述語言設(shè)備描述及描述語言na.a.設(shè)備描述為控制系統(tǒng)理解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)提供必要信息；設(shè)備描述為控制系統(tǒng)理解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)提供必要信息；nb.b.描述語言是設(shè)備描述的標(biāo)準(zhǔn)語言，采用設(shè)備描述編譯器可以設(shè)備描述源程序轉(zhuǎn)化為可輸出文件。描述語言是設(shè)備描述的標(biāo)準(zhǔn)語言，采用設(shè)備描述編譯器可以設(shè)備描述源程序轉(zhuǎn)化為可輸出文件。n（4 4）現(xiàn)場(chǎng)總線通信控制器與智能儀器的接口技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線通信控制器與智能儀器的接口技術(shù)-使現(xiàn)場(chǎng)總線與計(jì)算機(jī)平臺(tái)結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)上的使現(xiàn)場(chǎng)總線與計(jì)算機(jī)平臺(tái)結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)上的各層次設(shè)備能夠共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。各層次設(shè)備能夠共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。n（5 5）系統(tǒng)集成技術(shù)系統(tǒng)

20、集成技術(shù)-通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的集成，包括：網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、配線、通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的集成，包括：網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、配線、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理、控制系統(tǒng)組態(tài)、人機(jī)接口、系統(tǒng)管理維護(hù)等。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理、控制系統(tǒng)組態(tài)、人機(jī)接口、系統(tǒng)管理維護(hù)等。n（6 6）系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)-包括通信系統(tǒng)一致性與可操作性測(cè)試、監(jiān)聽分析、系統(tǒng)功能和性能測(cè)試。包括通信系統(tǒng)一致性與可操作性測(cè)試、監(jiān)聽分析、系統(tǒng)功能和性能測(cè)試。FFFF通信模型通信模型簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化的的ISO/OSI三層結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu) 用戶數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度（位）用戶數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度（位）FMS-PDU 4255FAS-PDU 5256DLL-PDU 8273PH

21、-PDU 11280FF通信模型通信模型RF-P-143-FIG-3-23FF FF 通信模型各層次的功能與結(jié)構(gòu)通信模型各層次的功能與結(jié)構(gòu)物理層：物理層：n主要功能：主要功能：na.a.實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與物理總線的連接；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與物理總線的連接；nb.b.為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與傳輸媒體的連接提供機(jī)械電氣接口；為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與傳輸媒體的連接提供機(jī)械電氣接口；nc.c.為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)總線的收發(fā)提供合乎規(guī)范的物理信號(hào)；為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)總線的收發(fā)提供合乎規(guī)范的物理信號(hào)；nd.d.應(yīng)考慮電氣隔離、信號(hào)濾波、設(shè)備供電等；應(yīng)考慮電氣隔離、信號(hào)濾波、設(shè)備供電等；ne.e.一般使用雙絞線，表明一般使用雙絞線，表明+ +、- - 表

22、示接口處的極性。表示接口處的極性。 （1 1）信號(hào)編碼；）信號(hào)編碼；（2 2）傳輸參數(shù)；）傳輸參數(shù)；（3 3）傳輸介質(zhì)；）傳輸介質(zhì)；（4 4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；（6 6）網(wǎng)絡(luò)信號(hào)波形）網(wǎng)絡(luò)信號(hào)波形 信號(hào)編碼信號(hào)編碼采用曼徹斯特雙相采用曼徹斯特雙相-L-L編碼技術(shù)，數(shù)據(jù)流中包含時(shí)鐘信息編碼技術(shù)，數(shù)據(jù)流中包含時(shí)鐘信息。 曼徹斯特雙相-L編碼技術(shù)n信號(hào)編碼：信號(hào)編碼：n采用曼徹斯特雙相采用曼徹斯特雙相-L-L編碼技術(shù)，數(shù)據(jù)流中包含時(shí)鐘信息。編碼技術(shù)，數(shù)據(jù)流中包含時(shí)鐘信息。na.a.協(xié)議報(bào)文編碼協(xié)議報(bào)文編碼-即數(shù)據(jù)報(bào)文，由上層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元生層，被加載到直即數(shù)據(jù)報(bào)文，由上層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元生層，被加

23、載到直流電壓或電流上形成物理信號(hào)，每幀協(xié)議報(bào)文的長(zhǎng)度為流電壓或電流上形成物理信號(hào)，每幀協(xié)議報(bào)文的長(zhǎng)度為8 8273273個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。nb.b.前導(dǎo)碼前導(dǎo)碼-用于接收器內(nèi)部時(shí)鐘與現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)同步，為特別規(guī)定的用于接收器內(nèi)部時(shí)鐘與現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)同步，為特別規(guī)定的8 8位位數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)。nc.c.幀前定界碼幀前定界碼-表明信息的起點(diǎn)，其長(zhǎng)度為表明信息的起點(diǎn)，其長(zhǎng)度為8 8個(gè)時(shí)鐘周期，含特殊的個(gè)時(shí)鐘周期，含特殊的N+N+、N-N-碼和正負(fù)跳變脈沖按規(guī)定序列組成。碼和正負(fù)跳變脈沖按規(guī)定序列組成。nd.d.幀結(jié)束碼幀結(jié)束碼-表示信息的終點(diǎn)，長(zhǎng)度為表示信息的終點(diǎn)，長(zhǎng)度為8 8個(gè)時(shí)鐘周期，含特殊的個(gè)時(shí)

24、鐘周期，含特殊的N+N+、N-N-碼碼和正負(fù)跳變脈沖按規(guī)定序列組成。和正負(fù)跳變脈沖按規(guī)定序列組成?，F(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接線圖現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接線圖 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)-現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接線圖 傳輸參數(shù)：傳輸參數(shù)：a.a.信號(hào)電壓：速率：信號(hào)電壓：速率：31.25kbps31.25kbps、回路電路、回路電路10mA10mA、等效負(fù)載：、等效負(fù)載：5050產(chǎn)生產(chǎn)生1V1V峰峰- -峰值峰值電壓。電壓。b.b.供電電壓：供電電壓：DC-932VDC-932V。使用于本安場(chǎng)合時(shí)電壓由安全柵額定值決定。使用于本安場(chǎng)合時(shí)電壓由安全柵額定值決定。傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)：支持雙絞線、同軸電纜、光纜、無線介質(zhì)等。支持雙絞

25、線、同軸電纜、光纜、無線介質(zhì)等。RF-TAB-7-1RF-TAB-7-131.25kbps現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-實(shí)際電路實(shí)際電路網(wǎng)絡(luò)信號(hào)波形 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)波形網(wǎng)絡(luò)信號(hào)波形(1)(1)信號(hào)與電源疊加。（信號(hào)與電源疊加。（2 2）以）以7.5 10mA等效終端上獲得等效終端上獲得0. 75 1.V電壓信號(hào)。電壓信號(hào)。數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層：n位置：處于物理層于總線訪問子層之間；位置：處于物理層于總線訪問子層之間；n作用：為總線上個(gè)鏈路傳輸活動(dòng)生成協(xié)議控制信息、作用：為總線上個(gè)鏈路傳輸活動(dòng)生成協(xié)議控制信息、對(duì)傳送的數(shù)據(jù)實(shí)行幀校驗(yàn)；對(duì)傳送的數(shù)據(jù)實(shí)行幀校驗(yàn)；n功能：鏈路活動(dòng)調(diào)度

26、、數(shù)據(jù)接收與發(fā)送、活動(dòng)狀態(tài)探功能：鏈路活動(dòng)調(diào)度、數(shù)據(jù)接收與發(fā)送、活動(dòng)狀態(tài)探測(cè)與響應(yīng)、總線設(shè)備與鏈路時(shí)間同步；測(cè)與響應(yīng)、總線設(shè)備與鏈路時(shí)間同步；n描述：每個(gè)總線段描述：每個(gè)總線段-有一個(gè)媒體訪問控制中心有一個(gè)媒體訪問控制中心-稱稱為鏈路活動(dòng)調(diào)度器（為鏈路活動(dòng)調(diào)度器（LASLAS），），nLAS-LAS-按照鏈路活動(dòng)調(diào)度表控制與設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸按照鏈路活動(dòng)調(diào)度表控制與設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。n鏈路活動(dòng)調(diào)度器鏈路活動(dòng)調(diào)度器n作用：擁有總線所有設(shè)備的清單，掌管總線段上各設(shè)備作用：擁有總線所有設(shè)備的清單，掌管總線段上各設(shè)備對(duì)總線的操作；對(duì)總線的操作；n權(quán)利：總線段上的設(shè)備只有得到權(quán)利：總線段上的設(shè)備只有得到L

27、ASLAS的許可才能傳輸數(shù)據(jù)。的許可才能傳輸數(shù)據(jù)。FFFF總線通信活動(dòng)的歸類：（分總線通信活動(dòng)的歸類：（分2 2類）類）n兩類通信活動(dòng)均由兩類通信活動(dòng)均由LASLAS控制?？刂?。 RF-P147148-FIG-3-283-24na a受調(diào)度通信受調(diào)度通信-按預(yù)定時(shí)間表周期性發(fā)起的通信活動(dòng)；按預(yù)定時(shí)間表周期性發(fā)起的通信活動(dòng)；n過程：過程：LASLAS按預(yù)定調(diào)度時(shí)間表周期性依次發(fā)起通信活動(dòng)，用于在設(shè)備之間周期性地傳送控按預(yù)定調(diào)度時(shí)間表周期性依次發(fā)起通信活動(dòng)，用于在設(shè)備之間周期性地傳送控制數(shù)據(jù)；例：現(xiàn)場(chǎng)變送器與執(zhí)行器之間傳送測(cè)量或控制信號(hào)。制數(shù)據(jù)；例：現(xiàn)場(chǎng)變送器與執(zhí)行器之間傳送測(cè)量或控制信號(hào)。n方法

28、：調(diào)度表對(duì)應(yīng)設(shè)備時(shí)刻到，方法：調(diào)度表對(duì)應(yīng)設(shè)備時(shí)刻到，LASLAS發(fā)發(fā)CDCD，設(shè)備受到，設(shè)備受到CDCD向總線廣播或發(fā)布緩沖器中的數(shù)據(jù)。向總線廣播或發(fā)布緩沖器中的數(shù)據(jù)。nb b非調(diào)度通信非調(diào)度通信-通過得到令牌的機(jī)會(huì)發(fā)送信息的通信活動(dòng)。通過得到令牌的機(jī)會(huì)發(fā)送信息的通信活動(dòng)。-LAS-LAS具有以下具有以下5 5種功能：種功能：n* * 向設(shè)備發(fā)送強(qiáng)制數(shù)據(jù)向設(shè)備發(fā)送強(qiáng)制數(shù)據(jù)CDCD（Compel dataCompel data），指示受調(diào)度設(shè)備傳送信息；），指示受調(diào)度設(shè)備傳送信息； n* * 向設(shè)備發(fā)送傳遞令牌向設(shè)備發(fā)送傳遞令牌PT (Pass token)PT (Pass token)，為設(shè)備

29、提供發(fā)送非周期數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)；，為設(shè)備提供發(fā)送非周期數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)；n* * 為新入網(wǎng)的設(shè)備探測(cè)未被采用過的地址，用于加入活動(dòng)表；為新入網(wǎng)的設(shè)備探測(cè)未被采用過的地址，用于加入活動(dòng)表；n* * 定期向總線段發(fā)布數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間和調(diào)度時(shí)間；定期向總線段發(fā)布數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間和調(diào)度時(shí)間；n* * 監(jiān)視設(shè)備對(duì)傳遞令牌的響應(yīng)，不隨令牌順序進(jìn)入和不返還令牌的設(shè)備刪除。監(jiān)視設(shè)備對(duì)傳遞令牌的響應(yīng)，不隨令牌順序進(jìn)入和不返還令牌的設(shè)備刪除。 鏈路活動(dòng)調(diào)度器的調(diào)度方法鏈路活動(dòng)調(diào)度器的調(diào)度方法LAS的算法說明的算法說明nb b連路活動(dòng)的調(diào)度算法連路活動(dòng)的調(diào)度算法-按調(diào)度表執(zhí)行或發(fā)按調(diào)度表執(zhí)行或發(fā)2 2種令牌；種令牌；nc c活動(dòng)表的維

30、護(hù)活動(dòng)表的維護(hù)-活動(dòng)表：含響應(yīng)活動(dòng)表：含響應(yīng)PTPT的設(shè)備，定期發(fā)的設(shè)備，定期發(fā)PNPN添入或添入或?qū)⒉挥谜邉h除；將不用者刪除；nd d數(shù)據(jù)鏈路的時(shí)間同步數(shù)據(jù)鏈路的時(shí)間同步-周期性向總線廣播時(shí)間發(fā)布（周期性向總線廣播時(shí)間發(fā)布（TDTD）；）；ne e令牌的傳遞令牌的傳遞-向活動(dòng)表中設(shè)備發(fā)向活動(dòng)表中設(shè)備發(fā)PTPT，收到，收到PTPT者允許傳輸非調(diào)者允許傳輸非調(diào)度報(bào)文；度報(bào)文；na a鏈路活動(dòng)權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)過程與鏈路活動(dòng)權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)過程與LASLAS轉(zhuǎn)交轉(zhuǎn)交-競(jìng)爭(zhēng)后某主設(shè)備成為競(jìng)爭(zhēng)后某主設(shè)備成為L(zhǎng)ASLAS，原則：最低節(jié)點(diǎn)地址；原則：最低節(jié)點(diǎn)地址；nf fLASLAS冗余冗余-LAS-LAS失效時(shí)，其它鏈路

31、主設(shè)備可成為失效時(shí)，其它鏈路主設(shè)備可成為L(zhǎng)ASLAS?？偩€應(yīng)用層 n功能：為用戶程序訪問現(xiàn)場(chǎng)總線通信環(huán)境提供必要手段或與相關(guān)功能：為用戶程序訪問現(xiàn)場(chǎng)總線通信環(huán)境提供必要手段或與相關(guān)應(yīng)用程序之間的應(yīng)用程序之間的“窗口窗口”。n分層：現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范子層（分層：現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范子層（FMSFMS用戶命令的編解碼）；現(xiàn)場(chǎng)用戶命令的編解碼）；現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層（總線訪問子層（FASFAS管理數(shù)據(jù)傳輸）管理數(shù)據(jù)傳輸）n現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層（現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層（FASFAS）n作用：為作用：為FMSFMS提供邏輯通信通道（稱為：應(yīng)用關(guān)系），是提供邏輯通信通道（稱為：應(yīng)用關(guān)系），是VCRVCR管理管理的最重要的部分

32、。的最重要的部分。n現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范（現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范（FMSFMS）子層）子層n作用：是用戶應(yīng)用的接口，提供一組服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文格式，用作用：是用戶應(yīng)用的接口，提供一組服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文格式，用戶應(yīng)用采用這種格式在總線上傳送信息。戶應(yīng)用采用這種格式在總線上傳送信息。附加層-用戶應(yīng)用層 n另設(shè)用戶應(yīng)用層的原因：另設(shè)用戶應(yīng)用層的原因：na.a.應(yīng)用層的定義比較籠統(tǒng)，即：為開放不同的應(yīng)用提應(yīng)用層的定義比較籠統(tǒng)，即：為開放不同的應(yīng)用提供服務(wù)；供服務(wù)；nb.b.現(xiàn)場(chǎng)總線的特殊性，即：為自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)儀表實(shí)現(xiàn)互現(xiàn)場(chǎng)總線的特殊性，即：為自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)儀表實(shí)現(xiàn)互聯(lián)而設(shè)立的總線；聯(lián)而設(shè)立的總線；nc.c.借鑒集散控制的

33、經(jīng)驗(yàn)，將過控領(lǐng)域的應(yīng)用層模型化借鑒集散控制的經(jīng)驗(yàn)，將過控領(lǐng)域的應(yīng)用層模型化- -功能塊。功能塊。FFFF現(xiàn)場(chǎng)儀表的功能塊現(xiàn)場(chǎng)儀表的功能塊 n功能塊的基本概念：功能塊的基本概念：RF-P156159 FIG3-3236na.a.由功能塊的參數(shù)實(shí)現(xiàn)某一功能；由功能塊的參數(shù)實(shí)現(xiàn)某一功能；nb.b.功能塊的參數(shù)可在總線上訪問；功能塊的參數(shù)可在總線上訪問；nc.c.單一功能塊可駐留在某一總線設(shè)備內(nèi)；單一功能塊可駐留在某一總線設(shè)備內(nèi)；nd.d.特定的成組功能塊可駐留在一個(gè)或多個(gè)總線特定的成組功能塊可駐留在一個(gè)或多個(gè)總線設(shè)備內(nèi)；設(shè)備內(nèi)；ne.VFDe.VFD中的功能塊可以分為中的功能塊可以分為3 3類類-資源塊、功資源塊、功能塊、轉(zhuǎn)換塊。能塊、轉(zhuǎn)換塊。功能塊說明na a資源塊：表示資源塊：表示VFDVFD中的表示內(nèi)容，包括：中