第一篇：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得

班級：電技131 姓名：楊秋

學(xué)號：20*** 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得

六個星期的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)課程已經(jīng)結(jié)束，通過這段時間的學(xué)習(xí)和老師的耐心講解，我初步了解到了這門課程的基本內(nèi)容。

目前，在連續(xù)型流程生產(chǎn)工業(yè)過程控制中，有三大控制系統(tǒng)，即PLC、DCS和FCS。我們已經(jīng)在以往的學(xué)習(xí)中了解到了PLC和DCS這兩大系統(tǒng)的基本知識，而FCS就是我們這段時間學(xué)習(xí)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。老師分別從以下幾個方面詳細(xì)地向我們講解了這門課程。

1現(xiàn)場總線和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的概念

根據(jù)國際電工委員會IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義，現(xiàn)場總線是指應(yīng)用在制造過程區(qū)域現(xiàn)場裝置和控制室內(nèi)自動控制裝置之間的包括數(shù)字式、多點、串行通信的數(shù)據(jù)總線，即工業(yè)數(shù)據(jù)總線。是開放式、數(shù)字化、多點通信的底層通信網(wǎng)絡(luò)。以現(xiàn)場總線為技術(shù)核心的工業(yè)控制系統(tǒng)，稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS（Fieldbus Control System），它是自20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的新型網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)。

其中，現(xiàn)場總線系統(tǒng)一般被稱為第五代控制系統(tǒng)。第一代控制系統(tǒng)為50年代前的氣動信號控制系統(tǒng)PCS，第二代為4~20mA等電動模擬信號控制系統(tǒng)，第三代為數(shù)字計算機集中式控制系統(tǒng)，第四代為70年代中期以來的集散式分布控制系統(tǒng)DCS。現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)將專用的微處理器置入了傳統(tǒng)的測量控制儀表，使其各自都具有了多多少少的數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，成為能獨立承擔(dān)某些控制、通信任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。它們通過普通雙絞線、光纖、同軸電纜等多種途徑進(jìn)行信息傳輸，這樣就能夠形成以多個測量控制儀表、計算機等作為節(jié)點連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按照規(guī)范和公開的通信協(xié)議，在位于生產(chǎn)現(xiàn)場的多個微機化自控設(shè)備之間，以及現(xiàn)場儀表與用作管理、監(jiān)控的遠(yuǎn)程計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，進(jìn)一步構(gòu)成了各種適應(yīng)實際需要的自動控制系統(tǒng) 現(xiàn)場總線的分類

老師重點講述了現(xiàn)場總線的幾種類別，典型的現(xiàn)場總線技術(shù)包括了基金會現(xiàn)場總線FF（Foudation Fieldbus），LonWork現(xiàn)場總線，Profibu現(xiàn)場總線，CAN現(xiàn)場總線以及HART現(xiàn)場總線。其中FF總線尤為重要，按照基金會總線組織的定義，F(xiàn)F總線是一種全數(shù)字、串行、雙向傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，是一種能連接現(xiàn)場各種現(xiàn)場儀表的信號傳輸系統(tǒng)，其最根本的特點是專門針對工業(yè)過程自動化而開發(fā)的，在滿足要求苛刻的使用環(huán)境、本質(zhì)安全、總線供電等方面都有完善的措施。為此，有人稱FF總線為專門為過程控制設(shè)計的現(xiàn)場總線。現(xiàn)場總線技術(shù)的特點

現(xiàn)場總線技術(shù)具有系統(tǒng)的開放性，互可操作性與互用性，現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性以及對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性等。除此之外，現(xiàn)場總線技術(shù)還具備以下優(yōu)點：節(jié)省硬件數(shù)量與投資，節(jié)省安裝費用，節(jié)省維護(hù)開銷，用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)以及提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。

5現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在兩個方面，一個是高速現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，另外一個是低速現(xiàn)場總線領(lǐng)域的繼續(xù)完善和發(fā)展。就現(xiàn)在而言，現(xiàn)場總線產(chǎn)品主要針對的是低速總線產(chǎn)品，用于運行速率較低的領(lǐng)域，對網(wǎng)絡(luò)的性能要求不高。而高速現(xiàn)場總線主要應(yīng)用于互聯(lián)控制網(wǎng)、連接控制計算機、處理速度快的設(shè)備以及實現(xiàn)低速現(xiàn)場總線網(wǎng)間的連接，是充分實現(xiàn)系統(tǒng)的全分散控制結(jié)構(gòu)所必須的。但是目前高速現(xiàn)場總線這一環(huán)節(jié)還相對薄弱。總體來說，自動化系統(tǒng)與設(shè)備將向現(xiàn)場總線體系的結(jié)構(gòu)改變，并且向著趨于開放統(tǒng)一的方向發(fā)展。同時，在單獨的現(xiàn)場總線體系下不可能只容納單一的標(biāo)準(zhǔn)，加上商業(yè)利益的驅(qū)使，各種現(xiàn)場總線技術(shù)都在十分激烈的市場競爭環(huán)境中求得發(fā)展。所以有理由認(rèn)為，在將來的不久，集中總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備通過路由網(wǎng)關(guān)互聯(lián)并且會實現(xiàn)信息共享的局面。

除此之外，老師還向我們介紹了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與以前學(xué)到的DCS系統(tǒng)的關(guān)系。通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，它可以由現(xiàn)場智能設(shè)備和人機接口構(gòu)成兩層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時把常規(guī)的PID在智能變送器中實現(xiàn)。但這種總線控制系統(tǒng)的局限性限制了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的功能，使之不能實現(xiàn)復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制功能，為了實現(xiàn)這個功能，其結(jié)構(gòu)中需要包含控制站，即需要三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔(dān)的功能卻與DCS有很大差別。在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中，控制站可以用來實現(xiàn)包括控制回路的PID運算和控制回路之間的協(xié)調(diào)控制等功能。但在FCS中，底層的PID等基本控制功能卻完全由現(xiàn)場設(shè)備來完成，控制站只完成控制回路之間信息的交流和控制協(xié)調(diào)功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負(fù)荷率，分散了系統(tǒng)的風(fēng)險性，加快了數(shù)據(jù)處理速度。通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，它可以由現(xiàn)場智能設(shè)備和人機接口構(gòu)成兩層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時把常規(guī)的PID在智能變送器中實現(xiàn)。但這種總線控制系統(tǒng)的局限性限制了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的功能，使之不能實現(xiàn)復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制功能，為了實現(xiàn)這個功能，其結(jié)構(gòu)中需要包含控制站，即需要三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔(dān)的功能卻與DCS有很大差別。在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中，控制站可以用來實現(xiàn)包括控制回路的PID運算和控制回路之間的協(xié)調(diào)控制等功能。但在FCS中，底層的PID等基本控制功能卻完全由現(xiàn)場設(shè)備來完成，控制站只完成控制回路之間信息的交流和控制協(xié)調(diào)功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負(fù)荷率，分散了系統(tǒng)的風(fēng)險性，加快了數(shù)據(jù)處理速度。

現(xiàn)場總線技術(shù)自推廣以來，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。現(xiàn)場總線的技術(shù)推廣有了三、四年的時間，已經(jīng)或正在應(yīng)用于冶金、汽車制造、煙草機械、環(huán)境保護(hù)、石油化工、電力能源、紡織機械等各個行業(yè)。應(yīng)用的總線協(xié)議主要包括PROFIBUS、DeviceNet、Foundation、Fieldbus、Interbus_S 等。在汽車行業(yè)，現(xiàn)場總線控制技術(shù)應(yīng)用的非常普遍，近兩年國內(nèi)新的汽車生產(chǎn)線和舊的生產(chǎn)線的改造，大部分都采用了現(xiàn)場總線的控制技術(shù)。國外設(shè)計的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)已應(yīng)用很廣泛，從單機設(shè)備到整個生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)，全部采用現(xiàn)場總線的控制方法。而國內(nèi)的應(yīng)用仍大多集中中生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)、隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和觀念的更新必然會逐步擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。

通過這段時間的現(xiàn)場總線課程的學(xué)習(xí)，讓我對現(xiàn)場總線有了更多的了解，還有更多的是對其工業(yè)各方面應(yīng)用的了解及其前景。自己對自己的這個專業(yè)有了更多的了解和認(rèn)識，自己專業(yè)意識和素養(yǎng)都有很多的增加。特別從老師那里學(xué)到那種精神，要有專業(yè)素養(yǎng)和意識，不僅要學(xué)好書上的知識，自己的那種專業(yè)敏感度，和實際動手能力都要好好培養(yǎng)，我感覺自己受益頗多。

第二篇：淺談電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

淺談電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）

引言

隨著我國電力行業(yè)的高速發(fā)展，DCS的應(yīng)用也越來越廣泛，但DCS主要完成的是汽輪機、鍋爐的自動化過程控制，對電氣部分的自動化結(jié)合較少，DCS一般未充分考慮電氣設(shè)備的控制特點，所以無論是功能上還是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，與網(wǎng)絡(luò)微機監(jiān)控系統(tǒng)相比在開放性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等方面都有較大的差距。1 電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的監(jiān)控對象

電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的監(jiān)控對象主要有:發(fā)電機-變壓器組，其監(jiān)控范圍主要包括發(fā)電機、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)、主變壓器、220kV斷路器；高壓廠用工作及備用電源，其監(jiān)控范圍主要包括高壓廠用工作變壓器、起動-備用變壓器等；主廠房內(nèi)低壓廠用電源，其監(jiān)控范圍主要包括低壓廠用工作和公用變壓器、照明變壓器、檢修變壓器和除塵變壓器等主廠房的低壓廠用變壓器；輔助車間低壓廠用電源；動力中心至電動機控制中心電源饋線；單元機組發(fā)電機和鍋爐DCS控制電動機；保安電源；直流系統(tǒng)；交流不停電電源。電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點

2.1 電氣參數(shù)變化快電氣模擬量一般為電流、電壓、功率、頻率等參數(shù)，數(shù)字量主要為開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)動作等信號，這些參數(shù)變化快，對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的采樣速度要求高。

2.2 電氣設(shè)備的智能化程度高電氣系統(tǒng)的發(fā)電機-變壓器組保護(hù)、起動-備用變壓器保護(hù)、自動同期裝置、廠用電切換裝置、勵磁調(diào)節(jié)器等保護(hù)或自動裝置均為微機型，6kV開關(guān)站保護(hù)為微機綜合保護(hù)，380V開關(guān)站采用智能開關(guān)和微機型電動機控制器，所有的電氣設(shè)備均實現(xiàn)了智能化，能方便地與各種計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用通信方式進(jìn)行雙向通信。另外，電氣設(shè)備的控制一般均為開關(guān)量控制，控制邏輯十分簡單，一般無調(diào)節(jié)或其它控制要求，電氣設(shè)備的控制邏輯簡單。

2.3 電氣設(shè)備的控制頻度較低除在機組起、停過程中，部分電氣設(shè)備要進(jìn)行一些倒閘或切換操作外，在機組正常運行時電氣設(shè)備一般不需要操作。在事故情況下，大多由繼電保護(hù)或自動裝置動作來切除故障或進(jìn)行用電源切換。且電氣設(shè)備具有良好的可控性，這是因為電氣的控制對象一般均為斷路器、空氣開關(guān)或接觸器，其操作靈活，動作可靠，與電廠其它受控設(shè)備相比，具有良好的可控性。

2.4 電氣設(shè)備的安裝環(huán)境較好且布置相對集中電氣設(shè)備大多集中布置在電氣繼電器室和各電氣配電設(shè)備間內(nèi)，設(shè)備布置相對比較集中，且安裝環(huán)境極少有水汽或粉塵的污染，為控制設(shè)備就地布置提供了有利條件。電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)配置

每臺機組配置現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(fieldbusco nt rol sys-tem，F(xiàn)CS)，將機組電氣系統(tǒng)的發(fā)電機-變壓器組、單元機組廠用電系統(tǒng)和公用廠用電系統(tǒng)都納入FCS，F(xiàn)CS作為DCS的一個子系統(tǒng)，在DCS操作員站實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的監(jiān)控，并通過冗余配置的通信服務(wù)器在站控層與DCS進(jìn)行連接。

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電氣FCS采用分層、分布式計算機控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)功能上分層，設(shè)備布置上分散。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為3層設(shè)備2層網(wǎng)方式，3層設(shè)備指監(jiān)控主站層、通信子站層和間隔層，2層網(wǎng)指連接監(jiān)控主站層與通信子站層的以太網(wǎng)以及連接通信子站層與間隔層的現(xiàn)場總線網(wǎng)。監(jiān)控主站層由雙冗余的系統(tǒng)主機、工程師站、網(wǎng)絡(luò)交換機和負(fù)責(zé)與DCS及廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)通信的雙冗余通信服務(wù)器等組成，通信子站層主要由安裝于電氣繼電器室的多串口通信服務(wù)器和安裝在各配電室的通信管理機組成，間隔層設(shè)備主要包括安裝在電氣繼電器室、6kV開關(guān)柜和380V開關(guān)柜的智能測控裝置、綜合保護(hù)測控裝置、電動機控制器和智能儀表等。通信管理機與監(jiān)控主站采用雙冗余的光纖以太網(wǎng)連接，與間隔層設(shè)備可根據(jù)設(shè)備情況采用Profibus，LON，CAN，工業(yè)以太網(wǎng)或其它現(xiàn)場總線進(jìn)行連接，其主要功能除完成對各綜合智能測控單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理外，還完成實時數(shù)據(jù)的加工和分布式數(shù)據(jù)庫的管理工作。公用廠用電系統(tǒng)的站控層以太網(wǎng)獨立組網(wǎng)，通過通信網(wǎng)關(guān)分別與機組自動化系統(tǒng)以太網(wǎng)連接，共用單元機組的工程師站，并通過軟、硬件閉鎖手段只能接受一臺機組控制系統(tǒng)的操作指令。

3.2 數(shù)據(jù)采集對發(fā)電機-變壓器組、高壓廠用變壓器及起動-備用變壓器，除少量模擬量信號、高壓側(cè)斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)位置信號、控制回路斷線及允許遠(yuǎn)方操作信號、發(fā)電機-變壓器組及起動-備用變壓器所有控制量信號采用硬接線直接與DCS連接外，其它監(jiān)測信號均通過專設(shè)的測控裝置接入FCS，再以通信方式送DCS。電氣專用裝置如發(fā)電機-變壓器組及起動-備用變壓器保護(hù)、電壓自動調(diào)整裝置(AVR)、同期裝置、故障錄波、廠用電快速切換、柴油機、直流系統(tǒng)以及交(直)流不停電電源(UPS)系統(tǒng)等均設(shè)有通信接口，通過多串口通信服務(wù)器接入FCS。

電廠廠用電源分高壓廠用工作及備用電源、主廠房低壓廠用電源系統(tǒng)和輔助車間低壓廠用電源系統(tǒng)，主廠房低壓廠用電源包括低壓廠用工作和公用變壓器、照明變壓器、檢修變壓器和除塵變壓器及其380V配電裝置等，輔助車間低壓廠用電源包括輸煤系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理站、翻車機、循環(huán)水系統(tǒng)、補給水系統(tǒng)變壓器及其380V配電裝置等。為與本工程水、煤、灰輔助系統(tǒng)集中控制的思路相適應(yīng)，輔助車間廠用電源系統(tǒng)均納入機組DCS監(jiān)控。針對熱控水、煤、灰單獨設(shè)置控制點的方案，輔助車間380V電源系統(tǒng)也可納入相應(yīng)可編程序控制器(PLC)控制。

為使控制系統(tǒng)接線更加簡單，對主廠房重要廠用電源如6kV廠用電系統(tǒng)及鍋爐、汽輪機、主廠房公用系統(tǒng)等，采用硬接線和現(xiàn)場總線相結(jié)合的采集方式，即重要DI信號(如斷路器合閘位置、斷路器跳閘位置、允許操作、故障)和DO信號(如斷路器合閘指令、斷路器跳閘指令等)保留硬接線，回路其它所有信息均通過現(xiàn)場總線以通信方式送入FCS及DCS；而對機組不重要廠用電源如檢修、照明、電除塵及輔助車間廠用電系統(tǒng)等，取消廠用電電源系統(tǒng)全部的硬接線，完全采用通信方式進(jìn)行監(jiān)視和控制。

對單元機組電動機，由于與機組熱工系統(tǒng)聯(lián)系緊密，采用硬接線和現(xiàn)場總線相結(jié)合的采集方式，同時，要保留和監(jiān)控邏輯有關(guān)的重要信息，采用硬接線的方式，接入DCS中進(jìn)行監(jiān)控。FCS采集的供電氣系統(tǒng)分析管理的信息如各保護(hù)整定值、故障時電流和電壓波形等數(shù)據(jù)，送入FCS的工程師站進(jìn)行分析處理，不送入DCS，但可以通過獨立的通信接口送入SIS和管理信息系統(tǒng)(MIS)。4 結(jié)束語

隨著電廠自動化水平的不斷提高，電氣系統(tǒng)采用計算機控制已成為當(dāng)前設(shè)計的主流，控制方式也從單純的DCS監(jiān)控逐步向具備故障分析、信息管理、設(shè)備管理、自動抄表、仿真培訓(xùn)等高等級運行管理功能的方向發(fā)展，由此又推動了現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。將FCS應(yīng)用到火力發(fā)電廠控制過程有利于提高火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的自動化水平，節(jié)約工程投資，值得大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李虞文.火電廠計算機控制技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京:水利水電出版社.2003.[2]張建.計算機測控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社.2004.[3]周其節(jié).自動控制原理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社.1989.

第三篇：集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)期末考試總結(jié)

縮寫詞全稱：

（1）SCC：Supervisory Computer Control 計算機監(jiān)督控制（2）DDC: Direct Digital Control 直接數(shù)字控制（3）DCS：Distributed Control System 集散控制系統(tǒng)

（4）CIMS：Computer Integrated Manufactured System 計算機集成制造系統(tǒng)（5）FCS：Fieldbus Control System 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

（6）CIPS：Computer Integrated Process System 計算機集成過程系統(tǒng)（7）PLC：Programmable Logic Controller 可編程邏輯控制器

關(guān)于DCS: 集散型控制系統(tǒng)，又稱分布式控制系統(tǒng)。是計算機技術(shù)（Computer），通信技術(shù)（Communication），圖形顯示技術(shù)（CRT）,控制技術(shù)（Control）的發(fā)展產(chǎn)物。主要特點：可靠性高，靈活的擴(kuò)展性，完善的自主控制性，完善的通信網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計思想：危險分散，控制功能分散，操作和管理集中。

DDZ_II DDZ_III:電動單元組合儀表

II特點：

（1）采用0-10mA的直流電流為統(tǒng)一的聯(lián)絡(luò)信號（信號制式），只有電流輸出。

方便各單元聯(lián)系

（2）將整套儀表分為若干能單獨完成某項功能的典型單元

（3）信號下限從0開始，便于模擬量的加減乘除開方等數(shù)學(xué)運算，并能使用通

用刻度的指示、記錄儀表。

III特點：

（1）采用國際上統(tǒng)一使用的4-20mA的直流電流或者1-5V的直流電壓作為聯(lián)絡(luò)

信號（信號制式），信號電流與電壓轉(zhuǎn)換成電阻250歐姆。現(xiàn)場與控制室之 間的信號傳輸采用電流傳輸方式，控制室內(nèi)的儀表之間使用電壓傳輸方式。（2）信號下限不是從0開始，使儀表的電氣零點和機械零點得以分開，便于檢驗信號傳輸線是否斷線以及儀表是否斷電，并為現(xiàn)場送變器實現(xiàn)兩線制（既是電源線又是信號線）提供可能性。（3）集中統(tǒng)一供電，采用線性集成電路

SCC結(jié)構(gòu)

計算機定時采集生產(chǎn)過程參數(shù)，按指定的控制算法求出輸出關(guān)系和控制量，并通過一定方式提供現(xiàn)場信息。可以不經(jīng)過人員的參與而直接對生產(chǎn)過程施加影響。閉環(huán)結(jié)構(gòu)

DDC結(jié)構(gòu)

計算機對被控參數(shù)進(jìn)行檢測，再根據(jù)設(shè)定值和控制算法經(jīng)過運算輸出到執(zhí)行機構(gòu)，是參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。

DCS主流網(wǎng)絡(luò)協(xié)議： OSI：七層

TCP/IP：TCP（傳輸控制協(xié)議）和IP（網(wǎng)際協(xié)議）FF:Fieldbus Foundation現(xiàn)場總線基金會 FCS主流協(xié)議：

CAN: Controller Area Network 一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò) 性能高，可靠性高，傳輸速率高。采用一種稱作廣播式的傳輸工作方式，其特點是廢除了傳統(tǒng)的以節(jié)點地址為中心的編碼方式，而代之以基于數(shù)據(jù)塊的編碼方式 LonWorks：Local Operation Networks 特色是智能節(jié)點，可以脫離上層的管理工具自行完成數(shù)據(jù)采集和處理，并能與其他節(jié)點共享數(shù)據(jù)。節(jié)點內(nèi)部可以編程 ProfiBus： 應(yīng)用最廣泛，包括12M的高速總線DP和用于過程控制的低速總線PA，完美結(jié)合使其在結(jié)構(gòu)和性能上優(yōu)越于其他總線 FF：

DeviceNet：CAN總線的基礎(chǔ)上建立起來的，開放，低成本，高效率，高可靠性

AI采集溫度信號

現(xiàn)場PLC電源電源rCRRRRrBRTDRTADrRrRr 1-5V轉(zhuǎn)化為4-20mA

這個電路叫郝蘭德電路，是典型的電壓電流轉(zhuǎn)換電路。其特點是負(fù)載電阻有一端接地(恒流源通常有這個要求)，而取樣電阻兩端均不接地。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這個要求，關(guān)鍵就是上面一個運放和電阻的匹配。上面一個運放顯然是跟隨器，其輸入阻抗很高，可以看成開路，其輸出阻抗很低，可以看成電壓源，而電位與Rs右端相同。這樣就避免了R2中電流對輸出的影響(R2不從輸出端取用電流)。利用運放的虛短和虛斷可以退出加在RL兩端的電壓是 V*RL*R2/R1/RS,因此流過RL的電流IL為V/RS*R2/R1,與負(fù)載無關(guān)。由運放虛短概念可知，V2=V1,V5=V4 V3=V2+(V2/R3)*R4 ―> V3=V2*(1+R4/R3)=V1*(1+R4/R3)V1=R1*(V5-V)/(R1+R2)+ V －> V5=V1*(1+R2/R1)–V*(R2/R1)

= V3

–V*(R2/R1)= V4 采樣電阻RS兩端的電壓為：V4-V3= V*(R2/R1)流過RS的電流為：(V*(R2/R1))/RS，其大小與負(fù)載電阻RL無關(guān)，受輸入電壓V

控制。電流源

4-20mA轉(zhuǎn)化為0-5V

看門狗電路原理

看門狗芯片和單片機的一個I/O引腳相連,該I/O引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平(或低電平),這一程序語句是分散地放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段不進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時,寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行,這個時候,看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號,便在它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號,使單片機發(fā)生復(fù)位,即程序從程序存儲器的起始位臵開始執(zhí)行,這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復(fù)位.RTOS 當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時間內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或度對處理系統(tǒng)做出快速響應(yīng)，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致運行。特點：

? 實時：每個可執(zhí)行的任務(wù)都能及時響應(yīng)，都可享用“時間片”。? 多任務(wù)：多個程序并行執(zhí)行。

? 響應(yīng)異步實體：能夠接受來自外部的中斷

? 能夠保證任務(wù)切換時間：必須有定時系統(tǒng)和實時時鐘

? 必須有盡快的中斷響應(yīng)時間：即對最高優(yōu)先級中斷的快速響應(yīng) ? 可以實現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度功能：循環(huán)、優(yōu)先級 ? 必須可以實現(xiàn)同步和互斥功能：資源共享

CSMA/CD 優(yōu)點：原理比較簡單，技術(shù)上易實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)中各工作站處于平等狀態(tài)，不需要集中控制，不提供優(yōu)先級控制

缺點：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時，發(fā)送時間增加，發(fā)送效率急劇下降。

原理：發(fā)送數(shù)據(jù)前先偵聽信道是否空閑。如果空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。如果忙碌，則等待一段時間至信道中的信息傳輸結(jié)束后再發(fā)送數(shù)據(jù)。若在上一段信息發(fā)送結(jié)束后有兩個或以上的節(jié)點都提出發(fā)送請求，則判定為沖突。沖突的話就立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等待一段時間后再重新嘗試。先聽先發(fā)，邊發(fā)變聽，沖突停發(fā)，隨機延遲后重發(fā)。Token Bus/Token Ring 令牌總線（Token Bus）是一種在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中利用令牌（Token）作為控制節(jié)點訪問公共傳輸介質(zhì)的控制方法。在令牌總線網(wǎng)絡(luò)中，任何一個節(jié)點只有在拿到令牌后才能在共享總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。若節(jié)點不需發(fā)送數(shù)據(jù)，則將令牌交給下一個節(jié)點。

CSMA/CD與Token Bus都是針對總線拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)設(shè)計的，而Token Ring 是針對環(huán)型拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)設(shè)計的。如果從介質(zhì)訪問控制方法的角度看，CSMA/CD屬于隨機型介質(zhì)訪問控制方法，而Token Bus 和Token Ring屬于確定型介質(zhì)訪問控制方法。Token Bus適用于實時性要求較高的場合。OSI的七層：

? 物理層:數(shù)據(jù)單位為比特。為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路 ? 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)單位為幀。為網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)傳送服務(wù)

? 網(wǎng)絡(luò)層：數(shù)據(jù)單位為數(shù)據(jù)包。選擇合適的網(wǎng)間路由和交換節(jié)點，確保數(shù)據(jù)及時傳送。主要設(shè)備是路由器 ? 傳輸層：數(shù)據(jù)單位為數(shù)據(jù)段。

? 會話層：以后單位均為報文。不參與具體的傳輸，提供包括訪問驗證和會話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機制。如用戶登錄驗證。

? 表示層：主要解決用戶信息的語法表示問題。將某一用戶使用的抽象語法轉(zhuǎn)化為OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法。如數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密。? 應(yīng)用層：為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。TCP/IP：

? 網(wǎng)絡(luò)接口層：定義物理介質(zhì)的各種特性。

? 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)相鄰計算機之間的通信。Ip協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心

? 傳輸層：提供應(yīng)用程序之間的通信；格式化信息流，提供可靠傳輸。接收端必須發(fā)回確認(rèn)，并且假如分組丟失，必須重新發(fā)送 ? 應(yīng)用層：提供常用的應(yīng)用程序

PID：

U(t)?Kc[e(t)?1Ti?t0e(t)dt?Tdde(t)]dt

?U(k)?U(k)?U(k?1)?Kc{[e(k)?e(k?1)]?TTe(k)?d[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]}TiT

PID整定方法：

（1）臨界比例度法/閉環(huán)震蕩法

通過試驗得到臨界比例度PB和臨界周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗公式求出控制器各參考值。被控系統(tǒng)穩(wěn)定后，首先將積分時間放大最大，微分時間放到0，相當(dāng)于只使用比例作用。然后觀察其階躍響應(yīng)，從大到小逐步把控制器的比例度減小，看測量值震蕩的變化情況，當(dāng)產(chǎn)生恒定幅度和周期的震蕩波形時，記下PB，Tk。然后根據(jù)經(jīng)驗公式求得PID參數(shù)。

特點：不需要求得控制對象的特性，而可以直接在閉合的系統(tǒng)中進(jìn)行整定，適用于一般的系統(tǒng)。對于臨界比例度比較小的系統(tǒng)不適用，而且有的系統(tǒng)是不容許震蕩的。

（2）衰減曲線法

跟1差不多，只是不是等幅振蕩，而是衰減4:1或者10:1的時候記下衰減比例度Ps和衰減周期Ts，然后根據(jù)經(jīng)驗公式求得

特點：簡單實用，適用于一般的控制系統(tǒng)。但是對于干擾頻繁，記錄曲線不規(guī)則，不斷有小擺動時，難以獲取有效參數(shù)，不適合用。（3）經(jīng)驗湊試法

選取一個合適的P，Ti作為起始值；改變參數(shù)觀察曲線變化形狀，不斷改變參數(shù)滿足需求。然后在此基礎(chǔ)上加入微分作用，選取微分參數(shù)后試著減小P，Ti湊試，得到最佳結(jié)果為止。Pid各參數(shù)的作用：

Kp越大，被控曲線越平穩(wěn)。但是會產(chǎn)生余差，需要引入積分作用。Ti：消除余差

Td：超前控制，在偏差大之前調(diào)整

IEC標(biāo)準(zhǔn)編程語言： 1 梯形圖：適合于邏輯控制 功能塊圖：合適于典型固定復(fù)雜算法控制如PID調(diào)節(jié) 3 順序功能圖：適合于多進(jìn)程時序混合型復(fù)雜控制 4 指令表：適合于簡單文本自編專用程序 結(jié)構(gòu)化文本：適合于復(fù)雜自編專用程序，如特殊的模型算法 未來組態(tài)的發(fā)展：

組態(tài)就是利用工控軟件中提供的工具和方法來完成工程中某一具體任務(wù)的過程，這個軟件就叫做組態(tài)軟件。

組態(tài)軟件作為一種工業(yè)信息化的管理工具，其發(fā)展方向必然是不斷降低工程開發(fā)工作量，提高工作效率。易用性是提高效率永恒的主題，但是提高易用性對于提高開發(fā)效率是有限的，亞控科技則率先提出通過復(fù)用來提高效率，創(chuàng)造性地開發(fā)出模型技術(shù)，并將這一技術(shù)集成到KingView7.0中。這一技術(shù)能將客戶的工程開發(fā)周期縮短到原來的30%或更低，將組態(tài)軟件為客戶創(chuàng)造價值的能力提高到了一個新的境界，代表了組態(tài)軟件的未來。

組態(tài)軟件的發(fā)展必將沿著更好的人機交互、更加逼真的畫面、能滿足客戶個性化需求、具備行業(yè)特征和區(qū)域特征、具有很好的開放性、信息唾手可得和更高的可靠性以及大型SCADA的方向發(fā)展。

FCS：

減少接線和安裝的原因：由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)備前端的智能設(shè)備能執(zhí)行多種功能，可以減少變送器的數(shù)量，也不需要信號的調(diào)理轉(zhuǎn)換、隔離技術(shù)等，節(jié)省了一大筆硬件投資。

現(xiàn)場總線的接線非常簡單，由于一對雙絞線或一條電纜上通常可以掛接多個設(shè)備，所以電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少。當(dāng)需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時，無需增加新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，這樣可以節(jié)省大量的電纜。特點：

?適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，?要求實時性強，可靠性高，安全性好。?多為短幀傳送，?通信的傳輸速率相對較低。

結(jié)構(gòu)：全分布、網(wǎng)絡(luò)集成式控制系統(tǒng)。企業(yè)的底層網(wǎng)絡(luò)

FCS區(qū)別于DCS的特點

? 系統(tǒng)的開放性、互用性 ? 擺脫了傳統(tǒng)常規(guī)模擬儀表的束縛 ? 在各個層次上都采用了數(shù)字通信技術(shù) ? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散

? 數(shù)字儀表在生產(chǎn)現(xiàn)場構(gòu)成虛擬控制站(Virtual control station)

CAN總線： 特點：

? CAN不采用節(jié)點地址編碼，而是對報文編碼，節(jié)點通過報文濾波決定是否與其有關(guān)，即接受或發(fā)送相應(yīng)的報文。

? CAN采用多主工作方式，節(jié)點不分主從。

? CAN總線節(jié)點報文分成不同的優(yōu)先級，滿足不同的實時需求。? CAN總線采用總線仲裁技術(shù)，保證優(yōu)先級高的節(jié)點實時傳輸報文。

工業(yè)以太網(wǎng)與商業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別：

商用以太網(wǎng)具有價格低、通信速率和帶寬高、兼容性好、軟件資源豐富、廣泛的技術(shù)支持基礎(chǔ)和強大的發(fā)展?jié)摿Φ葍?yōu)點。但是以太網(wǎng)采用了載波偵聽多路訪問/碰撞（沖突）檢測（CSMA/CD）的傳輸規(guī)范，這無法滿足工業(yè)控制中的實時性、確定性、可重復(fù)性等方面的要求；此外，現(xiàn)有的高層協(xié)議也無法滿足工業(yè)控制要求。工業(yè)以太網(wǎng)需要應(yīng)對更為惡劣的環(huán)境需求。工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢

? 可滿足控制系統(tǒng)各個層次的要求，利于管控一體化。? 設(shè)備成本下降。

? 用戶擁有成本下降。（維護(hù)）? 易與Internet集成。? 廣泛的開發(fā)技術(shù)支持。? 大量的現(xiàn)有軟件資源。以太網(wǎng)的優(yōu)勢：

工業(yè)以太網(wǎng)面臨的問題

? 通信實時性

? 環(huán)境適應(yīng)性與可靠性（結(jié)構(gòu)、連接器）? 總線供電（5類線中的空閑線，10-36V）? 本質(zhì)安全（防爆安全柵）

本質(zhì)安全是指通過設(shè)計等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故的功能。具體包括失誤—安全（誤操作不會導(dǎo)致事故發(fā)生或自動阻止誤操作）、故障—安全功能（設(shè)備、工藝發(fā)生故障時還能暫時正常工作或自動轉(zhuǎn)變安全狀態(tài)）。

本質(zhì)安全防爆方法是利用安全柵技術(shù)將提供給現(xiàn)場儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆的儀表表面溫升的安全范圍內(nèi)，從而消除引爆源的防爆方法。

現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢： ?1.注重系統(tǒng)的開放性

?2.注重應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備間的互操作性 ?3.注重控制網(wǎng)絡(luò)與公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合 ?4.注重使測控設(shè)備具備網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能 ?5.以太網(wǎng)已直接進(jìn)入控制網(wǎng)絡(luò)

?6.多種通信方式下的數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)集成，管控一體化目標(biāo)下的數(shù)據(jù)綜合利用

PLC 優(yōu)點：

1.編程方法簡單易學(xué) 2.功能強，性能價格比高

3.硬件配套齊全．用戶使用方便。適應(yīng)性強 4.可靠性高。抗干擾能力強

5.系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少

6.維修工作量小，維修方便 7.體積小，能耗低

區(qū)別：

第四篇：《集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線》課程過程考核題目2013-2014-2

《集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線》過程考核題目

2013---2014(1)

專業(yè)：2010級自動化1,2班

Project1：

1、組態(tài)王軟件使用分析

2、wincc5.0組態(tài)軟件使用分析

3、力控組態(tài)軟件使用分析

4、其他組態(tài)軟件使用分析

要求：

1、結(jié)合應(yīng)用實例，對組態(tài)軟件進(jìn)行分析。

2、字?jǐn)?shù)不少于3000字。

Project2：

1、集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計

2、集散控制系統(tǒng)的控制算法應(yīng)用

3、集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分析

要求：

1、結(jié)合應(yīng)用實例，對集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計、控制算法應(yīng)用或網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成等進(jìn)行分析。

2、字?jǐn)?shù)不少于3000字。

第五篇：《集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線》課程過程考核題目2013-2014

《集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線》過程考核題目

2013---2014(1)

專業(yè)：2010級自動化1,2班

Project1：

1、組態(tài)王軟件使用分析

2、wincc5.0組態(tài)軟件使用分析

3、力控組態(tài)軟件使用分析

4、其他組態(tài)軟件使用分析

要求：

1、結(jié)合應(yīng)用實例，對組態(tài)軟件進(jìn)行分析。

2、字?jǐn)?shù)不少于3000字。

Project2：

1、集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計

2、集散控制系統(tǒng)的控制算法應(yīng)用

3、集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分析

要求：

1、結(jié)合應(yīng)用實例，對集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計、控制算法應(yīng)用或網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成等進(jìn)行分析。

2、字?jǐn)?shù)不少于3000字。

Project3：

1、CAN現(xiàn)場總線的應(yīng)用分析

2、Profibus現(xiàn)場總線的應(yīng)用分析

3、LonWorks現(xiàn)場總線的應(yīng)用分析

4、DeviceNet現(xiàn)場總線的應(yīng)用分析

要求：

1、結(jié)合應(yīng)用實例，對集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計、控制算法應(yīng)用或網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成等進(jìn)行分析。

2、字?jǐn)?shù)不少于3000字。