第一篇：《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、結合應用實例，對組態(tài)軟件進行分析。

2、字數(shù)不少于3000字。

Project2：

1、集散控制系統(tǒng)的工程設計

2、集散控制系統(tǒng)的控制算法應用

3、集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡構成分析

要求：

1、結合應用實例，對集散控制系統(tǒng)的工程設計、控制算法應用或網(wǎng)絡構成等進行分析。

2、字數(shù)不少于3000字。

Project3：

1、CAN現(xiàn)場總線的應用分析

2、Profibus現(xiàn)場總線的應用分析

3、LonWorks現(xiàn)場總線的應用分析

4、DeviceNet現(xiàn)場總線的應用分析

要求：

1、結合應用實例，對集散控制系統(tǒng)的工程設計、控制算法應用或網(wǎng)絡構成等進行分析。

2、字數(shù)不少于3000字。

第二篇：《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、結合應用實例，對組態(tài)軟件進行分析。

2、字數(shù)不少于3000字。

Project2：

1、集散控制系統(tǒng)的工程設計

2、集散控制系統(tǒng)的控制算法應用

3、集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡構成分析

要求：

1、結合應用實例，對集散控制系統(tǒng)的工程設計、控制算法應用或網(wǎng)絡構成等進行分析。

2、字數(shù)不少于3000字。

第三篇：集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術期末考試總結

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（Computer），通信技術（Communication），圖形顯示技術（CRT）,控制技術（Control）的發(fā)展產(chǎn)物。主要特點：可靠性高，靈活的擴展性，完善的自主控制性，完善的通信網(wǎng)絡。設計思想：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

信號（信號制式），信號電流與電壓轉換成電阻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結構

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)結構

DDC結構

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

DCS主流網(wǎng)絡協(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 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)點內部可以編程 ProfiBus： 應用最廣泛，包括12M的高速總線DP和用于過程控制的低速總線PA，完美結合使其在結構和性能上優(yōu)越于其他總線 FF：

DeviceNet：CAN總線的基礎上建立起來的，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轉化為4-20mA

這個電路叫郝蘭德電路，是典型的電壓電流轉換電路。其特點是負載電阻有一端接地(恒流源通常有這個要求)，而取樣電阻兩端均不接地。之所以能夠實現(xiàn)這個要求，關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,與負載無關。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，其大小與負載電阻RL無關，受輸入電壓V

控制。電流源

4-20mA轉化為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,便在它和單片機復位引腳相連的引腳上送出一個復位信號,使單片機發(fā)生復位,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)了單片機的自動復位.RTOS 當外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，處理的結果又能在規(guī)定的時間內來控制生產(chǎn)過程或度對處理系統(tǒng)做出快速響應，并控制所有實時任務協(xié)調一致運行。特點：

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

? 響應異步實體：能夠接受來自外部的中斷

? 能夠保證任務切換時間：必須有定時系統(tǒng)和實時時鐘

? 必須有盡快的中斷響應時間：即對最高優(yōu)先級中斷的快速響應 ? 可以實現(xiàn)多任務調度功能：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，技術上易實現(xiàn)，網(wǎng)絡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)絡負載增大時，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束后再發(fā)送數(shù)據(jù)。若在上一段信息發(fā)送結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）是一種在總線拓撲結構中利用令牌（Token）作為控制節(jié)點訪問公共傳輸介質的控制方法。在令牌總線網(wǎng)絡中，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都是針對總線拓撲的局域網(wǎng)設計的，而Token Ring 是針對環(huán)型拓撲的局域網(wǎng)設計的。如果從介質訪問控制方法的角度看，CSMA/CD屬于隨機型介質訪問控制方法，而Token Bus 和Token Ring屬于確定型介質訪問控制方法。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)絡層提供數(shù)據(jù)傳送服務

? 網(wǎng)絡層：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的建立和維護應用之間通信的機制。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化為OSI系統(tǒng)內部使用的傳送語法。如數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密。? 應用層：為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡應用程序提供訪問網(wǎng)絡服務的接口。TCP/IP：

? 網(wǎng)絡接口層：定義物理介質的各種特性。

? 網(wǎng)絡層：負責相鄰計算機之間的通信。Ip協(xié)議是網(wǎng)絡層的核心

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

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，相當于只使用比例作用。然后觀察其階躍響應，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，在偏差大之前調整

IEC標準編程語言： 1 梯形圖：適合于邏輯控制 功能塊圖：合適于典型固定復雜算法控制如PID調節(jié) 3 順序功能圖：適合于多進程時序混合型復雜控制 4 指令表：適合于簡單文本自編專用程序 結構化文本：適合于復雜自編專用程序，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用來提高效率，創(chuàng)造性地開發(fā)出模型技術，并將這一技術集成到KingView7.0中。這一技術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)設備前端的智能設備能執(zhí)行多種功能，可以減少變送器的數(shù)量，也不需要信號的調理轉換、隔離技術等，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備，所以電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少。當需要增加現(xiàn)場控制設備時，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：

?適應工業(yè)應用環(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。

結構：全分布、網(wǎng)絡集成式控制系統(tǒng)。企業(yè)的底層網(wǎng)絡

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 ? 系統(tǒng)結構的高度分散

? 數(shù)字儀表在生產(chǎn)現(xiàn)場構成虛擬控制站(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，即接受或發(fā)送相應的報文。

? 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，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、廣泛的技術支持基礎和強大的發(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。? 設備成本下降。

? 用戶擁有成本下降。（維護）? 易與Internet集成。? 廣泛的開發(fā)技術支持。? 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)境適應性與可靠性（結構、連接器）? 總線供電（5類線中的空閑線，10-36V）? 本質安全（防爆安全柵）

本質安全是指通過設計等手段使生產(chǎn)設備或生產(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（誤操作不會導致事故發(fā)生或自動阻止誤操作）、故障—安全功能（設備、工藝發(fā)生故障時還能暫時正常工作或自動轉變安全狀態(tài)）。

本質安全防爆方法是利用安全柵技術將提供給現(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，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.注重應用系統(tǒng)設備間的互操作性 ?3.注重控制網(wǎng)絡與公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的結合 ?4.注重使測控設備具備網(wǎng)絡瀏覽功能 ?5.以太網(wǎng)已直接進入控制網(wǎng)絡

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

PLC 優(yōu)點：

1.編程方法簡單易學 2.功能強，性能價格比高

3.硬件配套齊全．用戶使用方便。適應性強 4.可靠性高。抗干擾能力強

5.系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少

6.維修工作量小，維修方便 7.體積小，能耗低

區(qū)別：

第四篇：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)學習心得

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)學習心得

班級：電技131 姓名：楊秋

學號：20*** 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)學習心得

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

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)在以往的學習中了解到了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習的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。老師分別從以下幾個方面詳細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標準的定義，現(xiàn)場總線是指應用在制造過程區(qū)域現(xiàn)場裝置和控制室內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。以現(xiàn)場總線為技術核心的工業(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80年代末發(fā)展起來的新型網(wǎng)絡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)場總線技術現(xiàn)場總線技術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，成為能獨立承擔某些控制、通信任務的網(wǎng)絡節(jié)點。它們通過普通雙絞線、光纖、同軸電纜等多種途徑進行信息傳輸，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)絡系統(tǒng)。該網(wǎng)絡系統(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備之間，以及現(xiàn)場儀表與用作管理、監(jiān)控的遠程計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，進一步構成了各種適應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計的現(xiàn)場總線。現(xiàn)場總線技術的特點

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

5現(xiàn)場總線技術的發(fā)展

現(xiàn)場總線技術的發(fā)展體現(xiàn)在兩個方面，一個是高速現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，另外一個是低速現(xiàn)場總線領域的繼續(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域，對網(wǎng)絡的性能要求不高。而高速現(xiàn)場總線主要應用于互聯(lián)控制網(wǎng)、連接控制計算機、處理速度快的設備以及實現(xiàn)低速現(xiàn)場總線網(wǎng)間的連接，是充分實現(xiàn)系統(tǒng)的全分散控制結構所必須的。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)與設備將向現(xiàn)場總線體系的結構改變，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準，加上商業(yè)利益的驅使，各種現(xiàn)場總線技術都在十分激烈的市場競爭環(huán)境中求得發(fā)展。所以有理由認為，在將來的不久，集中總線標準的設備通過路由網(wǎng)關互聯(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)與以前學到的DCS系統(tǒng)的關系。通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構可以發(fā)現(xiàn)，它可以由現(xiàn)場智能設備和人機接口構成兩層的網(wǎng)絡結構，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)復雜的協(xié)調控制功能，為了實現(xiàn)這個功能，其結構中需要包含控制站，即需要三層的網(wǎng)絡結構。這樣，三層網(wǎng)絡結構的現(xiàn)場總線系統(tǒng)網(wǎng)絡就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔的功能卻與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)調功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負荷率，分散了系統(tǒng)的風險性，加快了數(shù)據(jù)處理速度。通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構可以發(fā)現(xiàn)，它可以由現(xiàn)場智能設備和人機接口構成兩層的網(wǎng)絡結構，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)復雜的協(xié)調控制功能，為了實現(xiàn)這個功能，其結構中需要包含控制站，即需要三層的網(wǎng)絡結構。這樣，三層網(wǎng)絡結構的現(xiàn)場總線系統(tǒng)網(wǎng)絡就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔的功能卻與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)調功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負荷率，分散了系統(tǒng)的風險性，加快了數(shù)據(jù)處理速度。

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

通過這段時間的現(xiàn)場總線課程的學習，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。特別從老師那里學到那種精神，要有專業(yè)素養(yǎng)和意識，不僅要學好書上的知識，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。

第五篇：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合較少，DCS一般未充分考慮電氣設備的控制特點，所以無論是功能上還是系統(tǒng)結構上，與網(wǎng)絡微機監(jiān)控系統(tǒng)相比在開放性、先進性和經(jīng)濟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)字量主要為開關狀態(tài)、保護動作等信號，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 電氣設備的智能化程度高電氣系統(tǒng)的發(fā)電機-變壓器組保護、起動-備用變壓器保護、自動同期裝置、廠用電切換裝置、勵磁調節(jié)器等保護或自動裝置均為微機型，6kV開關站保護為微機綜合保護，380V開關站采用智能開關和微機型電動機控制器，所有的電氣設備均實現(xiàn)了智能化，能方便地與各種計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用通信方式進行雙向通信。另外，電氣設備的控制一般均為開關量控制，控制邏輯十分簡單，一般無調節(jié)或其它控制要求，電氣設備的控制邏輯簡單。

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

2.4 電氣設備的安裝環(huán)境較好且布置相對集中電氣設備大多集中布置在電氣繼電器室和各電氣配電設備間內，設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器在站控層與DCS進行連接。

3.1 網(wǎng)絡結構電氣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，設備布置上分散。網(wǎng)絡結構為3層設備2層網(wǎng)方式，3層設備指監(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)絡交換機和負責與DCS及廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)通信的雙冗余通信服務器等組成，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器和安裝在各配電室的通信管理機組成，間隔層設備主要包括安裝在電氣繼電器室、6kV開關柜和380V開關柜的智能測控裝置、綜合保護測控裝置、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，與間隔層設備可根據(jù)設備情況采用Profibus，LON，CAN，工業(yè)以太網(wǎng)或其它現(xiàn)場總線進行連接，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、高壓側斷路器、隔離開關、接地開關位置信號、控制回路斷線及允許遠方操作信號、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、電壓自動調整裝置(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)等均設有通信接口，通過多串口通信服務器接入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，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、灰單獨設置控制點的方案，輔助車間380V電源系統(tǒng)也可納入相應可編程序控制器(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)場總線相結合的采集方式，同時，要保留和監(jiān)控邏輯有關的重要信息，采用硬接線的方式，接入DCS中進行監(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前設計的主流，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、設備管理、自動抄表、仿真培訓等高等級運行管理功能的方向發(fā)展，由此又推動了現(xiàn)場總線技術在電廠電氣控制系統(tǒng)中的應用。將FCS應用到火力發(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，值得大力推廣應用。

參考文獻：

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