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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)場控制站的功能現(xiàn)場控制站的功能現(xiàn)場操作站的組成及主要模塊原理現(xiàn)場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述及操作界面功能簡述及操作界面3.4 DCS3.4 DCS控制系統(tǒng)的通信及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的通信及現(xiàn)場總線CENTUMCENTUM系統(tǒng)的系統(tǒng)的HFHF及其它現(xiàn)場總線及其它現(xiàn)場總線3.5 3.5 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的管理現(xiàn)場總線系統(tǒng)的管理組態(tài)管理

2、軟件的應用及組態(tài)管理軟件的應用及FCSFCS知識更新知識更新第3章 集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線系統(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、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、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：危險過于集中，計算機出現(xiàn)故障時整個生產裝置癱瘓；集中控制方式：危險過于集中，計算機出現(xiàn)故障時整個生產裝置癱瘓；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集散控制中危險分散的方法：將控制功能分散到多臺計

3、算機上，采取雙集散控制中危險分散的方法：將控制功能分散到多臺計算機上，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)場控制站危險分散的設計原則n（以日本橫河CENTUM集散控制系統(tǒng)為例）n1 1、站內一個微處理器控制、站內一個微處理器控制8 84040個回路；個回路；n2 2、自帶程序存儲器和數(shù)據(jù)庫，能脫離操作站（上位機）獨立控制生產、自帶程序存儲器和數(shù)據(jù)庫，能脫離操作站（上位機）獨立控制生產過程；過程；n3 3、可以多個現(xiàn)場操作站組合控制一個大型生產過程，某站故障時只影、可以多個現(xiàn)場操作站組合控制一個大型生產過程，某站故障時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)量與實際要求的關系控制回路的數(shù)量與實際要求的關系-生產裝置中聯(lián)系緊密的控制回生產裝置中聯(lián)系緊密的控制回路數(shù)目約為路數(shù)目約為8 84040個，狀態(tài)量約為個，狀態(tài)量約為100100500500個，集中在一個站內可省去通個，集中在一個站內可省去通信過程，實時性好。信過程，實時性好。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小型機作為上位機，小型機作為上位機，包括現(xiàn)場控制站包括現(xiàn)場控制站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等構成。等構成。上位機可以連接數(shù)個終端和其它外上位機可以連接數(shù)個終端和其它外設?，F(xiàn)場控制站設?，F(xiàn)場控制站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)場監(jiān)視，現(xiàn)場控制站和操作站通過場監(jiān)視，現(xiàn)場控制站和操作站通過HF-BUSHF-BUS相連接。相連接。 1 1、控制站內關鍵部件都采用雙重化冗余；、控制站內關鍵部件都采用雙重化冗余；2 2、冗余備用設備始終處于熱備用待機方式；、冗余備用設備始終處于熱備用待機方式；3 3、設備自診斷監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)故障無間斷平滑切換。、設備自診斷

6、監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)故障無間斷平滑切換。雙重化（熱備用）詳細原理雙重化（熱備用）詳細原理 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）運算控制部件、（）運算控制部件、（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：兩個運算控制插件并聯(lián)相接，某一運算控制插件有雙重化切換原理：兩個運算控制插件并聯(lián)相接，某一運算控制插件有故障時相互切換，同時保證切換時無擾動。故障時相互切換，同時保證切換時無擾動。站內集中控制危險的防范措施雙重化

7、措施示意圖運算控制插件說明：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）必要時需加接隔離電路，例：光隔輸入、磁隔輸出。n（3）插件實際運算工作在計算機（控制部分RF-FIG-3-2）內完成，插件與計算機之間采用站內通信總線交換數(shù)據(jù)。雙重化（熱備用）詳細原理 多路模擬量輸入輸出卡結構示意框圖 運算控制工作流程（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)行電路原理簡圖雙重化控制執(zhí)行電路原理簡圖 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)場控制站的功能現(xiàn)場控制站的功能框圖現(xiàn)場控制站的功能框圖DCS現(xiàn)場控制站概述說明n概述：控制站支持多回路控制，在加強單回路控制器的基礎上增加了順序控制功能。n特點：反饋控制與順序控制由同一CPU操縱，容易完成生產現(xiàn)場的工藝組合，能夠實現(xiàn)生產全過程的自動化。n說明：補充資料具有相同功能的技術手段-PLC現(xiàn)場控制站原理示意圖（配電爐控制彩圖）DCS現(xiàn)場控制站的2大功能n反饋控制功能反饋控制功能n反饋控制功能的實現(xiàn)-由內部儀表完成，用功能自程序模塊實現(xiàn)單回路控制儀表的功能。n名詞解釋：內部儀表能夠完成不同標準功能的程序模塊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，對時間、狀態(tài)等條件進行邏輯判斷，分步驟完成一系列操作控制。n注：復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。反饋控制功能實例數(shù)字調節(jié)器單元內涵緩沖罐的選擇控制框圖反饋控制功能應用實例反饋控制功能應用實例冷卻塔的順序控制順序控制功能應用實例順序控制功能應用實例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、系統(tǒng)完成系統(tǒng)生成、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)測試和系統(tǒng)管理；測試和系統(tǒng)管理；n操作功能操作功能-監(jiān)視、記錄、運行；監(jiān)視、記錄、運行；n通信功能通信功能-完成現(xiàn)場控制站于上位機

10、之間的完成現(xiàn)場控制站于上位機之間的數(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-運行中的操作畫面運行中的操作畫面（1 1）總貌畫面總貌畫面反映生產過程總體狀況反映生產過程總體狀況 P 132（2 2）分組畫面分組畫面-對應顯示各內部儀表狀態(tài)，在操作中觀察其它回路對應顯示各內部儀表狀態(tài)，在操作中觀察其它回路的關聯(lián)變化。的關聯(lián)變化。 P 133（3 3）回路調整畫面回路調整畫面-細致觀測單元儀表的情況，可用于單回路的細致觀測單元儀表的情況，可用于單回路的PIDPID整定。整定。 P 134 （4 4）報警畫面報警畫面-按時間順序排列顯示報警（總貌種只顯示報警性質按時間順序排列

11、顯示報警（總貌種只顯示報警性質和場所），有聲光配合。和場所），有聲光配合。 P 136（5 5）趨勢分組畫面趨勢分組畫面-顯示過程變化曲線，可出現(xiàn)在總貌畫面和趨勢顯示過程變化曲線，可出現(xiàn)在總貌畫面和趨勢畫面。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)場總線技術應用基礎第第3章章 第第2部分部分現(xiàn)場總線技術的應用 n采用現(xiàn)場總線的必要性采用現(xiàn)場總線的必要性：4-20mA4-20mA模擬信號傳輸無法滿足開放數(shù)字化通信的模擬信號傳輸無法滿足

12、開放數(shù)字化通信的要求。要求。n現(xiàn)場總線的基本描述現(xiàn)場總線的基本描述：連接智能測量與控制設備的全數(shù)字式、雙向傳輸、連接智能測量與控制設備的全數(shù)字式、雙向傳輸、多節(jié)點、多分支結構的通信鏈路。多節(jié)點、多分支結構的通信鏈路。n總結總結：現(xiàn)場總線是以智能化儀表為基礎實現(xiàn)網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)傳送。現(xiàn)場總線是以智能化儀表為基礎實現(xiàn)網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)傳送。n計算機網(wǎng)絡通信的基礎計算機網(wǎng)絡通信的基礎n計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的特征：是一種開放網(wǎng)絡系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和資源共享。計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的特征：是一種開放網(wǎng)絡系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和資源共享。n對開放網(wǎng)絡的要求（開放系統(tǒng)互連參考模型對開放網(wǎng)絡的要求（開放系統(tǒng)互連參考模型OSI

13、OSI）：開放系統(tǒng)中各種設備與網(wǎng)絡連接）：開放系統(tǒng)中各種設備與網(wǎng)絡連接必須制定統(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國際標準。通用參考模型作為一個國際標準。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將兩個終端用戶的通訊過程分為將兩個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，完成節(jié)點之間原始比

14、）：規(guī)定通信介質，完成節(jié)點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)絡層（網(wǎng)絡層（network layernetwork layer）：選擇網(wǎng)絡節(jié)點間信息傳送的路徑。）：選擇網(wǎng)絡節(jié)點間信息傳送的路徑。n4. 4. 傳輸層（傳輸層（ transport layertransport layer）：建立、維護和取消傳輸連接，負責）：建立、維護和取消傳輸連接，負責可靠地傳輸數(shù)據(jù)。可靠地傳輸數(shù)據(jù)。n5. 5. 會話層會

15、話層 (Session Layer) (Session Layer) ：調度兩個節(jié)點間通信任務的啟動和停止。：調度兩個節(jié)點間通信任務的啟動和停止。n6. 6. 表示層（表示層（ presentation layerpresentation layer）：信息格式的轉換。）：信息格式的轉換。n7. 7. 應用層（應用層（ application layerapplication layer）：召喚底層協(xié)議為其服務。）：召喚底層協(xié)議為其服務。HART總線模型及與標準總線模型及與標準OSI對照對照(模擬/數(shù)字兼容的過渡形式） HARTHART協(xié)議信息結構形式協(xié)議信息結構形式 nHARTHART協(xié)議信

16、息結構屬于協(xié)議信息結構屬于HDLHDL。數(shù)據(jù)長度不恒定，最多可包括。數(shù)據(jù)長度不恒定，最多可包括2525個字節(jié)。個字節(jié)。HARTHART總線各層功能介紹總線各層功能介紹n概述：概述：對應對應ISO/OSIISO/OSI模型的模型的1 1，2 2，7 7層。層。n物理層：物理層：標準標準BELL202 FSKBELL202 FSK信號加載于信號加載于4 420mA20mA信號上信號上, ,其中其中1200HZ1200HZ代表代表邏輯邏輯1 1，2200HZ2200HZ代表邏輯代表邏輯0 0。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)結構。規(guī)定完整的通信數(shù)據(jù)結構。n應用層：應用層：規(guī)定規(guī)定HART

17、HART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、廠名、過程變量及單位等；讀型號、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, ,寫時間常數(shù)、量程標定等；寫時間常數(shù)、量程標定等；n第三類：專用命令第三類：專用命令, ,針對個體設備的特殊性。針對個體設備的特殊性?；饡F(xiàn)場總線技術（FFFF)6點n基金會現(xiàn)場總線的主要技術基金會現(xiàn)場總線的主要技術-技術特色及主要內容：技術特色及主要內容：n（1 1）基金會總線的通信技術基金會總線的通信技術-包括通信模型、通信協(xié)議、通信控制芯片、通信網(wǎng)絡及系統(tǒng)管理包括通信模型、通信協(xié)議、通信控制芯片

18、、通信網(wǎng)絡及系統(tǒng)管理內容，涉及與網(wǎng)絡相關的硬、軟件、各種網(wǎng)關、網(wǎng)橋、中繼器等。；內容，涉及與網(wǎng)絡相關的硬、軟件、各種網(wǎng)關、網(wǎng)橋、中繼器等。；n（2 2）標準化功能模塊與功能應用進程標準化功能模塊與功能應用進程na.a.提供一個通用結構，將控制系統(tǒng)中各種功能劃分為功能模塊，使其公共特征標準化；提供一個通用結構，將控制系統(tǒng)中各種功能劃分為功能模塊，使其公共特征標準化；nb.b.規(guī)定各自的輸入、輸出、算法、時間、參數(shù)及塊控制圖并將其組成設備中的應用進程；規(guī)定各自的輸入、輸出、算法、時間、參數(shù)及塊控制圖并將其組成設備中的應用進程；nc.c.便于實現(xiàn)不同制造商產品的混合組態(tài)與調用。便于實現(xiàn)不同制造商產品

19、的混合組態(tài)與調用。n（3 3）設備描述及描述語言設備描述及描述語言na.a.設備描述為控制系統(tǒng)理解現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)提供必要信息；設備描述為控制系統(tǒng)理解現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)提供必要信息；nb.b.描述語言是設備描述的標準語言，采用設備描述編譯器可以設備描述源程序轉化為可輸出文件。描述語言是設備描述的標準語言，采用設備描述編譯器可以設備描述源程序轉化為可輸出文件。n（4 4）現(xiàn)場總線通信控制器與智能儀器的接口技術現(xiàn)場總線通信控制器與智能儀器的接口技術-使現(xiàn)場總線與計算機平臺結合，在網(wǎng)絡上的使現(xiàn)場總線與計算機平臺結合，在網(wǎng)絡上的各層次設備能夠共享網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。各層次設備能夠共享網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。n（5 5）系統(tǒng)集成技術

20、系統(tǒng)集成技術-通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的集成，包括：網(wǎng)絡通信系統(tǒng)組態(tài)、網(wǎng)絡拓撲、配線、通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的集成，包括：網(wǎng)絡通信系統(tǒng)組態(tài)、網(wǎng)絡拓撲、配線、網(wǎng)絡系統(tǒng)管理、控制系統(tǒng)組態(tài)、人機接口、系統(tǒng)管理維護等。網(wǎng)絡系統(tǒng)管理、控制系統(tǒng)組態(tài)、人機接口、系統(tǒng)管理維護等。n（6 6）系統(tǒng)測試技術系統(tǒng)測試技術-包括通信系統(tǒng)一致性與可操作性測試、監(jiān)聽分析、系統(tǒng)功能和性能測試。包括通信系統(tǒng)一致性與可操作性測試、監(jiān)聽分析、系統(tǒng)功能和性能測試。FFFF通信模型通信模型簡化簡化的的ISO/OSI三層結構三層結構 用戶數(shù)據(jù)的長度（位）用戶數(shù)據(jù)的長度（位）FMS-PDU 4255FAS-PDU 5256DLL-PDU 8273

21、PH-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構通信模型各層次的功能與結構物理層：物理層：n主要功能：主要功能：na.a.實現(xiàn)現(xiàn)場設備與物理總線的連接；實現(xiàn)現(xiàn)場設備與物理總線的連接；nb.b.為現(xiàn)場設備與傳輸媒體的連接提供機械電氣接口；為現(xiàn)場設備與傳輸媒體的連接提供機械電氣接口；nc.c.為現(xiàn)場設備對總線的收發(fā)提供合乎規(guī)范的物理信號；為現(xiàn)場設備對總線的收發(fā)提供合乎規(guī)范的物理信號；nd.d.應考慮電氣隔離、信號濾波、設備供電等；應考慮電氣隔離、信號濾波、設備供電等；ne.e.一般使用雙絞線，表明一般使用雙絞線，表明+ +、- -

22、 表示接口處的極性。表示接口處的極性。 （1 1）信號編碼；）信號編碼；（2 2）傳輸參數(shù)；）傳輸參數(shù)；（3 3）傳輸介質；）傳輸介質；（4 4）拓撲結構；）拓撲結構；（6 6）網(wǎng)絡信號波形）網(wǎng)絡信號波形 信號編碼信號編碼采用曼徹斯特雙相采用曼徹斯特雙相-L-L編碼技術，數(shù)據(jù)流中包含時鐘信息編碼技術，數(shù)據(jù)流中包含時鐘信息。 曼徹斯特雙相-L編碼技術n信號編碼：信號編碼：n采用曼徹斯特雙相采用曼徹斯特雙相-L-L編碼技術，數(shù)據(jù)流中包含時鐘信息。編碼技術，數(shù)據(jù)流中包含時鐘信息。na.a.協(xié)議報文編碼協(xié)議報文編碼-即數(shù)據(jù)報文，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)報文，由上層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元生層，

23、被加載到直流電壓或電流上形成物理信號，每幀協(xié)議報文的長度為流電壓或電流上形成物理信號，每幀協(xié)議報文的長度為8 8273273個字節(jié)。個字節(jié)。nb.b.前導碼前導碼-用于接收器內部時鐘與現(xiàn)場總線信號同步，為特別規(guī)定的用于接收器內部時鐘與現(xiàn)場總線信號同步，為特別規(guī)定的8 8位位數(shù)字信號。數(shù)字信號。nc.c.幀前定界碼幀前定界碼-表明信息的起點，其長度為表明信息的起點，其長度為8 8個時鐘周期，含特殊的個時鐘周期，含特殊的N+N+、N-N-碼和正負跳變脈沖按規(guī)定序列組成。碼和正負跳變脈沖按規(guī)定序列組成。nd.d.幀結束碼幀結束碼-表示信息的終點，長度為表示信息的終點，長度為8 8個時鐘周期，含特殊的

24、個時鐘周期，含特殊的N+N+、N-N-碼碼和正負跳變脈沖按規(guī)定序列組成。和正負跳變脈沖按規(guī)定序列組成?，F(xiàn)場總線設備網(wǎng)絡接線圖現(xiàn)場總線設備網(wǎng)絡接線圖 拓撲結構拓撲結構-現(xiàn)場總線設備網(wǎng)絡接線圖 傳輸參數(shù)：傳輸參數(shù)：a.a.信號電壓：速率：信號電壓：速率：31.25kbps31.25kbps、回路電路、回路電路10mA10mA、等效負載：、等效負載：5050產生產生1V1V峰峰- -峰值峰值電壓。電壓。b.b.供電電壓：供電電壓：DC-932VDC-932V。使用于本安場合時電壓由安全柵額定值決定。使用于本安場合時電壓由安全柵額定值決定。傳輸介質傳輸介質：支持雙絞線、同軸電纜、光纜、無線介質等。支持

25、雙絞線、同軸電纜、光纜、無線介質等。RF-TAB-7-1RF-TAB-7-131.25kbps現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結構現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結構 網(wǎng)絡結構網(wǎng)絡結構-實際電路實際電路網(wǎng)絡信號波形 網(wǎng)絡信號波形網(wǎng)絡信號波形(1)(1)信號與電源疊加。（信號與電源疊加。（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。電壓信號。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：為總線上個鏈路傳輸活動生成協(xié)議控制信息、作用：為總線上個鏈路傳輸活動生成協(xié)議控制信息、對傳送的數(shù)據(jù)實行幀校驗；對傳送的數(shù)據(jù)實行幀校驗；n功能：鏈路活動

26、調度、數(shù)據(jù)接收與發(fā)送、活動狀態(tài)探功能：鏈路活動調度、數(shù)據(jù)接收與發(fā)送、活動狀態(tài)探測與響應、總線設備與鏈路時間同步；測與響應、總線設備與鏈路時間同步；n描述：每個總線段描述：每個總線段-有一個媒體訪問控制中心有一個媒體訪問控制中心-稱稱為鏈路活動調度器（為鏈路活動調度器（LASLAS），），nLAS-LAS-按照鏈路活動調度表控制與設備間的數(shù)據(jù)傳輸按照鏈路活動調度表控制與設備間的數(shù)據(jù)傳輸。n鏈路活動調度器鏈路活動調度器n作用：擁有總線所有設備的清單，掌管總線段上各設備作用：擁有總線所有設備的清單，掌管總線段上各設備對總線的操作；對總線的操作；n權利：總線段上的設備只有得到權利：總線段上的設備只有得

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

28、方法：調度表對應設備時刻到，方法：調度表對應設備時刻到，LASLAS發(fā)發(fā)CDCD，設備受到，設備受到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非調度通信非調度通信-通過得到令牌的機會發(fā)送信息的通信活動。通過得到令牌的機會發(fā)送信息的通信活動。-LAS-LAS具有以下具有以下5 5種功能：種功能：n* * 向設備發(fā)送強制數(shù)據(jù)向設備發(fā)送強制數(shù)據(jù)CDCD（Compel dataCompel data），指示受調度設備傳送信息；），指示受調度設備傳送信息； n* * 向設備發(fā)送傳遞令牌向設備發(fā)送傳遞令牌PT (Pass token)PT (Pass token)，為

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

30、的維護活動表的維護-活動表：含響應活動表：含響應PTPT的設備，定期發(fā)的設備，定期發(fā)PNPN添入或添入或將不用者刪除；將不用者刪除；nd d數(shù)據(jù)鏈路的時間同步數(shù)據(jù)鏈路的時間同步-周期性向總線廣播時間發(fā)布（周期性向總線廣播時間發(fā)布（TDTD）；）；ne e令牌的傳遞令牌的傳遞-向活動表中設備發(fā)向活動表中設備發(fā)PTPT，收到，收到PTPT者允許傳輸非調者允許傳輸非調度報文；度報文；na a鏈路活動權的競爭過程與鏈路活動權的競爭過程與LASLAS轉交轉交-競爭后某主設備成為競爭后某主設備成為LASLAS，原則：最低節(jié)點地址；原則：最低節(jié)點地址；nf fLASLAS冗余冗余-LAS-LAS失效時，其它

31、鏈路主設備可成為失效時，其它鏈路主設備可成為LASLAS。總線應用層 n功能：為用戶程序訪問現(xiàn)場總線通信環(huán)境提供必要手段或與相關功能：為用戶程序訪問現(xiàn)場總線通信環(huán)境提供必要手段或與相關應用程序之間的應用程序之間的“窗口窗口”。n分層：現(xiàn)場總線報文規(guī)范子層（分層：現(xiàn)場總線報文規(guī)范子層（FMSFMS用戶命令的編解碼）；現(xiàn)場用戶命令的編解碼）；現(xiàn)場總線訪問子層（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)場總線訪問子層（現(xiàn)場總線訪問子層（FASFAS）n作用：為作用：為FMSFMS提供邏輯通信通道（稱為：應用關系），是提供邏輯通信通道（稱為：應用關系），是VCRVCR管理管理的最重要的

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

33、制的經驗，將過控領域的應用層模型化借鑒集散控制的經驗，將過控領域的應用層模型化- -功能塊。功能塊。FFFF現(xiàn)場儀表的功能塊現(xiàn)場儀表的功能塊 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)實現(xiàn)某一功能；由功能塊的參數(shù)實現(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備內；單一功能塊可駐留在某一總線設備內；nd.d.特定的成組功能塊可駐留在一個或多個總線特定的成組功能塊可駐留在一個或多個總線設備內；設備內；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

34、-資源塊、功資源塊、功能塊、轉換塊。能塊、轉換塊。功能塊說明na a資源塊：表示資源塊：表示VFDVFD中的表示內容，包括：中的表示內容，包括：n* * 制造商名、設備名、序列號、設備描述等特征；制造商名、設備名、序列號、設備描述等特征；n* * 在允許下載是提供在允許下載是提供CPUCPU的時間、內存及硬件情況。的時間、內存及硬件情況。nb b功能塊：與過程相關的數(shù)據(jù)結構，說明如下：功能塊：與過程相關的數(shù)據(jù)結構，說明如下：n* * 基本要數(shù)：一個或多個基本要數(shù)：一個或多個“輸入輸入”；數(shù)據(jù)庫；算法；一個或多個；數(shù)據(jù)庫；算法；一個或多個“輸出輸出”。n* * 功能塊啟用：時間觸發(fā)、外部事件驅動

35、、根據(jù)最新數(shù)據(jù)輸入更新。功能塊啟用：時間觸發(fā)、外部事件驅動、根據(jù)最新數(shù)據(jù)輸入更新。nc c轉換塊：傳感器與執(zhí)行器的模型轉換塊：傳感器與執(zhí)行器的模型n* * 傳送隔離：轉換塊與功能塊之間有傳送隔離：轉換塊與功能塊之間有I/OI/O硬件隔離，采用特定方法訪問；硬件隔離，采用特定方法訪問；n* * 傳送路徑：轉換塊通過功能塊的通道參數(shù)傳送路徑：轉換塊通過功能塊的通道參數(shù)“CHANNELCHANNEL”鏈接；鏈接；n* * 使用方式：通常每個輸入或輸出功能塊內部都有一個轉換塊。使用方式：通常每個輸入或輸出功能塊內部都有一個轉換塊。nd d用戶應用中定義的附加對象用戶應用中定義的附加對象n* * 連接對

36、象連接對象-用于定義功能塊之間的關系；用于定義功能塊之間的關系；n* * 趨勢對象趨勢對象-允許將功能塊參數(shù)進行局部化；允許將功能塊參數(shù)進行局部化；n* * 報警對象報警對象-允許對報警狀態(tài)和現(xiàn)場總線的事件進行報告；允許對報警狀態(tài)和現(xiàn)場總線的事件進行報告；常用功能塊n5 5種：種：AIAI、DIDI、PIDPID、AOAO、DODO，過程控制最常用的，過程控制最常用的3 3種：種：AIAI、DIDI、PIDPIDn- AI- AI功能塊：模擬輸入，根據(jù)通道參數(shù)（功能塊：模擬輸入，根據(jù)通道參數(shù)（CHANNELCHANNEL）既收轉換塊測量）既收轉換塊測量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)；nRF-RF-自動化儀表與過程

37、控制自動化儀表與過程控制P-158-FIG-3-34P-158-FIG-3-34n- AO- AO功能塊：模擬輸出（連接閥門、定位器等），輸入接前級功能塊：模擬輸出（連接閥門、定位器等），輸入接前級CAS-INCAS-IN，輸出通過輸出通過CHANNELCHANNEL至轉換塊；至轉換塊；nRF-RF-自動化儀表與過程控制自動化儀表與過程控制P-158-FIG-3-35P-158-FIG-3-35n- PID- PID功能塊：為控制器標準化模塊，功能塊：為控制器標準化模塊，ININ參數(shù)輸入，參數(shù)輸入，OUTOUT參數(shù)輸出。參數(shù)輸出。 溫馨提示：本PPT課件下載后，即可編輯修改，也可直接使用。（希望本課件對您有所幫助）