【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書課題名稱：Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計院（系）： 專 業(yè) ： 電氣自動化 班 級： 姓 名：學(xué) 號： 教師(簽字)： 一、畢業(yè)設(shè)計任務(wù)及技術(shù)要求（一）設(shè)計任務(wù)：通過對現(xiàn)場總線的學(xué)習(xí)和分析總結(jié)各種現(xiàn)場總線的技術(shù)熱點，重點對Profibus總線進行研究。（二）技術(shù)要求：分析現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀比較DCS與現(xiàn)場總線的異同并歸納主流現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(Profibus、FF、Lonworks)研究Profibus的結(jié)構(gòu)二、畢業(yè)設(shè)計工作項目： 查閱相關(guān)資料，歸納現(xiàn)場總線的技術(shù)特點 比較主流現(xiàn)場總線特點及應(yīng)用場合 重點以Profibus總線為主進行分析研究 要求：繪制Profibus在當(dāng)今工業(yè)中的結(jié)構(gòu)圖并分析。按照要求，編寫《現(xiàn)場總線技術(shù)—Profibus研究》設(shè)計說明書（含各種圖、表格共計5000字左右）三、畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成技術(shù)文件：一、紙質(zhì)設(shè)計說明書 一份 （打印裝訂成冊）二、電子版設(shè)計說明書 一份（最終電路圖以附錄形式放置最后）三、PPT電子文稿 ， 一份四、畢業(yè)設(shè)計進程的安排 序號設(shè)計（論文）各階段任務(wù)日 期備 注1下達設(shè)計任務(wù)，查閱、整理資料—2分析各種主流現(xiàn)場總線的技術(shù)特點—3分析研究Profibus總線—4撰寫系統(tǒng)說明書，制作PPT—5答 辯67五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻：1. 現(xiàn)場總線技術(shù) 劉澤祥 機械工業(yè)出版社2．現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用 陽憲惠 清華大學(xué)出版社 20083．現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用 甘永梅 等編著 機械工業(yè)出版社 2008　六、任務(wù)執(zhí)行日期：自 2010 年09 月 05日起，至 2011 年 3 月 1 日止。 指導(dǎo)教師（簽字） 教研室主任（簽字） 主 管主 任（簽字） 摘要作為自動化領(lǐng)域的熱點之一，現(xiàn)場總線以成為自動化系統(tǒng)與分散的現(xiàn)場設(shè)備間信息交換的主要技術(shù)，Profibus是國際上應(yīng)用十分廣泛的工業(yè)過程現(xiàn)場總線。它是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全分散、數(shù)字化、雙向、多變量、多點、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。在眾多現(xiàn)場總線標(biāo)準中，過程現(xiàn)場總線以其國際化、開放式、高靈活性、高可靠性等優(yōu)勢，在過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計首先介紹了現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀，然后比較了現(xiàn)場總線與DCS的異同，重點介紹了Profibus現(xiàn)場總線。Profibus現(xiàn)場總線是目前應(yīng)用非常廣的一類總線，已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等領(lǐng)域。最后介紹了Profibus的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；Profibus。DCS；現(xiàn)場總線應(yīng)用目錄第1章 現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀 1 什么是現(xiàn)場總線 1 現(xiàn)場總線的特點 2 現(xiàn)場總線進展?fàn)顩r 3第2章 現(xiàn)場總線與DCS異同 4 profibus總線技術(shù) 4 應(yīng)用實例 5 第二代機控系統(tǒng)DCS集散控制系統(tǒng) 6 對比二者的優(yōu)缺點 7第3章 profibus現(xiàn)場總線 9 profibus的協(xié)議結(jié)構(gòu) 9 profibus控制系統(tǒng)的幾種形式 15 根據(jù)實際應(yīng)用常有以下6種結(jié)構(gòu) 15第4章 profibus現(xiàn)場總線的應(yīng)用 17 profibus現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域 17 profibus現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用實例 18 現(xiàn)場總線應(yīng)用的優(yōu)點 21參考文獻 23結(jié)論 24致謝 25第1章 現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀 計算機控制系統(tǒng)的早期，采用一臺小型機控制幾十條控制回路，目的是降低每條回路的成本。但由于計算機的故障將導(dǎo)致所有控制回路失效，所以后來發(fā)展成分布式控制（DCS），即由多臺微機進行數(shù)據(jù)采集和控制，微機間用局域網(wǎng)（LAN）連接起來成為一個統(tǒng)一系統(tǒng)。DCS沿用了二十多年，其優(yōu)點和缺點均充分顯露。最主要的問題仍然是可靠性：一臺微機壞了，該微機管轄下的所有功能都失效；一塊AD板上的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器壞了，該板上的所有通道（8或16個）全部失效。曾有過采用雙機雙I/O等冗余設(shè)計，但這又增加了成本，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。為了克服系統(tǒng)可靠性、成本和復(fù)雜性之間的矛盾，更為了適應(yīng)廣大用戶要求的系統(tǒng)開放性、互操作性要求，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，一種新型控制技術(shù)──現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）正迅速發(fā)展起來。 什么是現(xiàn)場總線從名詞定義來講，現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場電器、現(xiàn)場儀表及現(xiàn)場設(shè)備與控制室主機系統(tǒng)之間的一種開放的、拳術(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。而現(xiàn)場總線標(biāo)準規(guī)定某個控制系統(tǒng)中一定數(shù)量的現(xiàn)場設(shè)備之間如何交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì)可以是電線電纜、光纜、電話線、無線電等等。通俗地講，現(xiàn)場總線是用在現(xiàn)場的總線技術(shù)。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的接線方式是一種并聯(lián)接線方式，從PLC控制各個電器元件，對應(yīng)每一個元件有一個I/O口，兩者之間需用兩根線進行連接，作為控制或電源。當(dāng)PLC所控制的電器元件數(shù)量達到數(shù)十個甚至數(shù)百個時，整個系統(tǒng)的接線就顯得十分復(fù)雜，容易搞錯，施工和維護都十分不便。為此，人們考慮怎樣把那么多的導(dǎo)線合并到一起，用一根導(dǎo)線來連接所有設(shè)備，所有的數(shù)據(jù)和信號都在這根線上流通，同時設(shè)備之間的控制和通信可任意設(shè)置。因而這根線自然而然地稱為了總線，就如計算機內(nèi)部的總線概念一樣。由于控制對象都在工礦現(xiàn)場，不同于計算機通常用于室內(nèi)，所以這種總線被稱為現(xiàn)場的總線，簡稱現(xiàn)場總線。 現(xiàn)場總線的特點現(xiàn)場總線技術(shù)實際上是采用串行數(shù)據(jù)傳輸和連接方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的并聯(lián)信號傳輸和連接方式的方法，它依次實現(xiàn)了控制層和現(xiàn)場總線設(shè)備層之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時在保證傳輸實時性的情況下實現(xiàn)信息的可靠性和開放性。一般的現(xiàn)場總線具有以下幾個特點：（1） 布線簡單這是大多現(xiàn)場總線共有的特性，現(xiàn)場總線的最大革命是布線方式的革第1頁 共25頁命，最小化的布線方式和最大化的網(wǎng)絡(luò)拓撲使得系統(tǒng)的接線成本和維護成本大大降低。由于采用串行方式，所以大多數(shù)現(xiàn)場總線采用雙絞線，還有直接在兩根信號線上加載電源的總線形式。這樣，采用現(xiàn)場總線類型的設(shè)備和系統(tǒng)給人明顯的感覺就是簡單直觀。（2） 開放性　一個總線必須具有開放性，這指兩個方面：一方面能與不同的控制系統(tǒng)相連接，也就是應(yīng)用的開放性；另一方面就是通訊規(guī)約的開放，也就是開發(fā)的開放性。只有具備了開放性，才能使得現(xiàn)場總線既具備傳統(tǒng)總線的低成本，又能適合先進控制的網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化要求。（3） 實時性總線的實時性要求是為了適應(yīng)現(xiàn)場控制和現(xiàn)場采集的特點。一般的現(xiàn)場總線都要求在保證數(shù)據(jù)可靠性和完整性的條件下具備較高的傳輸速率和傳輸效率?？偩€的傳輸速度要求越快越好，速度越快，表示系統(tǒng)的響應(yīng)時間就越短，但是傳輸速度不能僅靠提高傳輸速率來解決，傳輸?shù)男室埠苤匾?。傳輸效率主要是有效用戶?shù)據(jù)在傳輸幀中的比率還有成功傳輸幀在所有傳輸幀的比率。（4） 可靠性一般總線都具備一定的抗干擾能力，同時，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障是，具備一定的診斷能力，以最大限度的保護網(wǎng)絡(luò)，同時較快的查找和更換故障節(jié)點。總線故障診斷能力的大小是由總線所采用的傳輸?shù)奈锢砻浇楹蛡鬏數(shù)能浖f(xié)議決定的，所以不同的總線具有不同的診斷能力和處理能力。 現(xiàn)場總線技術(shù)展望與發(fā)展趨勢 發(fā)展現(xiàn)場總線技術(shù)已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域廣為關(guān)注的焦點課題，國際上現(xiàn)場總線的研究、開發(fā)、使監(jiān)控系統(tǒng)沖破了長期封閉系統(tǒng)的禁錮，走上開放發(fā)展的征程。自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展的大趨勢，現(xiàn)場總線技術(shù)受計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響是十分深刻的。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，發(fā)展十分迅猛，一些具有重大影響的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)必將進一步融合到現(xiàn)場總線技術(shù)之中，這些具有發(fā)展前景的現(xiàn)場總線技術(shù)有：智能儀表與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)的軟硬件技術(shù)；組態(tài)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)；人機接口，軟件技術(shù)；現(xiàn)場總線系統(tǒng)集成技術(shù)。 現(xiàn)場總線屬于尚在發(fā)展之中的技術(shù)，我國在這一技術(shù)領(lǐng)域還剛剛起步，了解國際上該項技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展動向，對我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對自動化技術(shù)、設(shè)備的更新，無疑具有重要的作用?？傮w來說，自動化系統(tǒng)與設(shè)備將朝著現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)的方向前進，這一發(fā)展趨勢是肯定的。既然是總線，就要向著趨于開放統(tǒng)一的方向發(fā)展，成為大家都遵守的