第八章 现场总线控制系统
18
5．现场总线供电
现场总线除了传输信息之外，还可以完成为现场 设备供电的功能。总线供电不仅简化了系统的安 装布线，而且还可以通过配套的安全栅实现本质 安全系统 ，为现场总线控制系统在易燃易爆环境 中应用奠定了基础。
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
模拟量输入 功能块
现场总线
差压变送器
调节阀
PID 控 制 功 能 块
PID110
FC
AO110
模拟量输出 功能块
网 桥
......
现场设备
现场总线 现场总线
第八章 现场总线控制系统
17
FF PT PIC FF 101 101
FF PV 101
LAS
AI AO
PID
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
现场总线有两种应用方式，分别用代码H1和H2表示。
H1方式主要用于代替直流0～10mA或4～20mA以实现数字 传输，它的传输速度较低，每秒几千波特，但传输距离较 远，可达1900米，称为低速方式；
H2方式主要用于高性能的通信系统，它的传输速度高，达 到 1兆波特，传输距离一般不超过750米，称为高速方式。
2020/9/24Βιβλιοθήκη 能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
13
常用现场设备
服务器和网桥
服务器下接 H1和 H2，上接局域网 LAN（Local Area Network）；网桥上接H2，下接H1。 辅助设备
辅助设备有 H1/气压转换器、H1/电流转换器、电 流/H1转换器、安全栅、总线电源、便携式编程器 等。
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
6
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
7
根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF （Fieldbus Foundation）的定义：现场总线是连接智 能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分 支结构的通信网络。
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
15
4．分散功能块
FCS废弃了传统的DCS输入/输出单元和控制站， 把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从 而构成虚拟控制站。由于功能分散在多台现场仪表 中，并可统一组态，用户可以灵活选用各种功能块 构成所需控制系统，实现彻底的分散控制。
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
8
由现场总线与现场智能设备组成的控制系统称为现 场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。
把这一集通信、计算机、控制技术和现场智能设备 作为一个整体的技术，称为现场总线技术。
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
20
二、 IEC 61158现场总线标准
Type 1 IEC61158技术规范，基金会现场总线 （FF）的H1为其子集
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
12
常用现场设备
变送器 常用的变送器有温度、压力、流量、物位、分析等， 每类又有多个品种。这种智能型变送器既有检测、 变换和补偿功能，又有PID控制和运算功能。
执行器 常用的执行器有电动和气动两大类，每类又有多个 品种。执行器的基本功能是控制信号的驱动和执行， 还内含调节阀的输出特性补偿、PID控制和运算， 另外还有阀门特性自动校验和自动诊断功能。
19
6．开放式互连网络
现场总线为开放式互连网络，既可与同层网络 互连，也可与不同层网络互连。现场总线协议 不象DCS那样采用封闭专用的通信协议，而是 采用公开化、标准化、规范化的通信协议，只 要符合现场总线协议，就可以把不同制造商的 现场设备互连成系统。开放式互连网络还体现 在网络数据库的共享，通过网络对现场设备和 功能块统一组态。
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
14
3．互操作性
现场设备种类繁多，没有任何一家制造厂可以 提供一个工厂所需的全部现场设备。所以，不 同厂商产品的交互操作与互换是不可避免的。 用户不希望为选用不同的产品而在硬件或软件 上花力气，而希望选用各厂商性能价格比最优 的产品集成在一起，实现“即接即用”，能对 不同品牌的现场设备统一组态，构成所需要的 控制回路。
第八章 现场总线控制系统
9
一、现场总线的特点
现场通信网络 现场设备互连 互操作性 分散功能块 现场总线供电 开放式互联网络
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
10
1．现场通信网络
现场总线作为一种数字式通信网络一直 延伸到生产现场中的现场设备，使以往（包 括DCS）采用点到点式的模拟量信号传输或 开关量信号的单向并行传输变为多点一线的 双向串行数字式传输。
第八章 现场总线控制系统
第一节 现场总线概述
第八章 现场总线控制系统
3
随着控制技术、计算机技术和通信技术的飞 速发展，数字化作为一种趋势正在从工业生产过 程的的决策层、管理层、监控层和控制层一直渗 透到现场设备。现场总线的出现，是数字通信技 术迅速占领工业过程控制系统中模拟量信号的最 后一块领地。一种全数字化、全分散式、可互操 作的和全开放式的新型控制系统——现场总线控 制系统（FCS）已经成为当今的热点。
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
第八章 现场总线控制系统
11
2．现场设备互连
现场设备是指连接在现场总线上的各种仪表设 备，按功能可分为变送器、执行器、服务器和 网桥、辅助设备等，这些设备可以通过一对传 输线即现场总线直接在现场互连，相互交换信 息，这在DCS中也是不可以的。
2020/9/24
虚拟控制站其中差压变送器除了含有模拟量输入功 能块（AI110），还含有PID控制功能块，调节阀 除了含有模拟量输出功能块（AO110），还含有 PID控制功能块（PID110），这3个功能块即构成 流量控制回路。
2020/9/24
能源与动力工程学院集控教研室
操作员站 局域网
（ LAN）
服务器
AI110