現場總線控制系統的構成與特點

現場總線控制系統的構成與特點

現場總線控制系統的構成與特點 摘要：文中闡述了現場總線的主要產品及其控制系統的結構和特點，針對網絡拓撲結構論述網絡傳輸的物理介質及網絡協議。 關鍵詞：現場總線 控制系統 網絡拓撲 網絡協議 Fieldbus Control System Constitute and Characteristic :This paper introducing the fieldbus mostly manufacture and control system frame and characteristic，be dead against meshwork topology frame discuss meshwork transmission physics medium and meshwork agree on。 : fieldbus control system meshwork topology meshwork agree on 1.概述 現場總線的技術基礎是一種全數字化、雙向、多站的通信系統，是應用于各種計算機控制領域的工業總線，因現場總線潛在著巨大的商機，世界范圍內的各大公司投入相當大的人力、物力、財力來進行開發研究。當今現場總線技術一直是國際上各大公司激烈競爭的領域，由于現場總線技術的不斷創新，過程控制系統由第四代的DCS發展至今的FCS（Fieldbus Control System）系統,已被稱為第五代過程控制系統。而FCS和DCS的真正區別在于其現場總線技術。現場總線技術以數字信號取代模擬信號，在3C（Computer計算機、Control控制、Commcenication通信）技術的基礎上，大量現場檢測與控制信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現場設備。由于國際上各大公司在現場總線技術這一領域的競爭，仍未形成一個統一的標準，目前，在現場總線網絡互聯都是遵守OSI參考模型。 現場總線控制系統是從八十年代中期發展起來的。經歷了十幾年的時間，現場總線控制技術已經被廣泛應用于汽車、造紙、紡織、煙草、機械、石油化工、電力、樓宇自控等各個控制領域。現場總線控制技術由于其巨大的技術優勢，被認為是工業控制發展的必然趨勢，將逐步取代傳統的PLC點對點接線的控制方法。 2.現場總線的主要產品 連接于總線上的產品，可以分為有源和無源兩大類。 2.1.有源產品 有源產品可以產生通訊信號、響應信號、調整信號或者兼而有之。 有源產品包括以下部件： 　 2.1.1節點（Node）；總線上可以編址的設備。 2.1.2總線模塊(Bus Modulea)；任何形式的現場節點，可以使用端子或接插件連接傳感器、閥門、按鈕等各種現場裝置。
2.1.3網關（Gateway）；一種特殊的節點，用于兩面種不同的總線之間的信號和數據變換。
2.1.4放大器；一種用于實時（加強）信號，以精確復制原始信號。連接同一總線的兩部分，解決通訊信號在通訊線上由于電氣損耗而造成的衰減。當信號變弱而不變形時可以使用放大器。
2.1.5中繼器（Repeater）；用于加強信號，產生不變形的新信號。連接同一總線的兩端，當信號變弱或變形時可以使用中繼器。
2.1.6.橋（Bgridge）；有兩類橋。一種是用于連接同一種協議，不同傳輸速度的兩個段。另一種是一種智能的中繼器，當通訊的源地址和目的地址位于不同總線段時，用于重復兩個段間的數據。橋必須被編程設定地址和相關的段。當橋讀地址時，要有幾個位的等待時間。橋可以應用于設備級總線，但應用并不普遍。
2.1.7路由器（Router）；用于廣域網的高等級橋。這類產品很少應用于設備級總線。
2.1.8有源多端口分接器（Active hub）多端口中繼器或放大器，以增加總線的分支能力。
2.1.9接口卡、接口模塊（Interface card,interface module）；指網關的常用術語，作為PLC或PC到設備及總線的接口。
2.2無源總線產品 無源總線產品包括：
2.2.1T型分支（Tee）；用于產生總線上的一路分支。 　　
2.2.2無源多端口分接器（Passive hub）；多端口T型分支。
2.2.3終端電阻（Terminating Resistor）；安裝在總線的始端和末端的電阻，用于穩定和調整信號。
2.2.4總線電纜（Busline）；連接節點，傳送數據的各種電纜。 3.現場總線控制系統的結構及其特點 國際電工協會（IEC）的SP50委員會對現場總線有以下三點要求：同一數據鏈路上過程控制單元（PCU）、 PLC等與數字1/ O設備互連；現場總線控制器可對總線上的多個操作站、傳感器及執行機構等進行數據存取；通信媒體安裝費用較低。現場總線是一種串行的數字數據通訊鏈路，它溝通了生產過程領域的基本控制設備（即現場級設備）與更高層次自動控制領域的自動化控制設備（即車間級設備）之間的聯系。現場總線控制系統主要包括一些實際應用的設備，如PLC、掃描器、電源、輸入輸出站、終端電阻等。其它系統也可以包括變頻器、智能儀表、人機界面等。 系統中的主控器（Host）可以是PLC或PC，通過總線接口對整個系統進行管理和控制。其總線接口，有時可以稱為掃描器。可以是分別的卡件，也可以集成于PLC中。總線接口作為網絡管理器和作為主控器到總線的網關，管理來自總線節點的信息報告，并且轉換為主控器能夠讀懂的某種數據格式傳送到主控器。總線接口的缺省地址通常設為"0"電源，是網絡上每個節點傳輸和接收信息所必須的。通常輸入通道與內部芯片所用電源為同一個電源，習慣稱為總線電源。而輸出通道使用獨立的電源，稱為輔助電源。

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