【正文】 DCS中的分散功能塊 FCS的變革 (1) 現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域的變革 用一對(duì)通信線連接多臺(tái)數(shù)字儀表代替一對(duì)信號(hào)線只能連接一臺(tái)儀表； 用多變量、雙向、數(shù)字通信方式代替單變量、單向、模擬傳輸方式； 用多功能的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字儀表代替單功能的現(xiàn)場(chǎng)模擬儀表； 用分散式的虛擬控制站代替集中式的控制站； 用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) FCS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分散控制系統(tǒng)DCS； 變革傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)； 變革傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法和安裝調(diào)試方法。 (2) FCS對(duì) DCS的變革 ① FCS的信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化，從最底層的傳感器和執(zhí)行器就采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，逐層向上直至最高層均為通信網(wǎng)絡(luò)互連。 ②前面圖示的 FCS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是全分散式，它廢棄了傳統(tǒng)的 DCS的輸入 /輸出單元和控制站，由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表取而代之，即把 DCS控制站的功能化整為零，分散地分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站，實(shí)現(xiàn)徹底的分散控制。 ③ FCS的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有互操作性，不同廠商的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備既可互連也可互換，并可以統(tǒng)一組態(tài)，徹底改變傳統(tǒng) DCS控制層的封閉性和專用性。 ④ FCS的通信網(wǎng)絡(luò)為開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)，既可同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連，用戶可極方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。 ⑤ FCS的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了全開(kāi)放，無(wú)專利許可要求，可供任何人使用。 (1) 模擬儀表的缺點(diǎn) ①一對(duì)一結(jié)構(gòu) ②可靠性差 ③失控狀態(tài) ④互換性差 (2) 現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn) ①一對(duì) N結(jié)構(gòu) ②可靠性高 ③可控狀態(tài) ④互換性 ⑤互操作性 ⑥綜合功能 ⑦分散控制 ⑧統(tǒng)一組態(tài) ⑨開(kāi)放式系統(tǒng) (1) ISA/SP50 (2) PROFIBUS (3) ISP和 ISPF (4) World FIP (5) HART和 HCF (6) FF(現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì) ) 五種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線 1. CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò) ) 2. LONWORKS(局部操作網(wǎng)絡(luò) ) 3. PROFIBUS(過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線 ) 4. HART(可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路 ) 5. FF(現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì) )現(xiàn)場(chǎng)總線 FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) FF現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)共有四層協(xié)議，即 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層和用戶層 。 (Physical Layer) 物理層定義了傳送數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)，信號(hào)波形的幅度限制，以及傳輸介質(zhì)，波特率、功耗和網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 (Data Link Layer) 這一層由上下兩部分組成：下層部分功能是對(duì)傳輸介質(zhì)傳送的信號(hào)進(jìn)行發(fā)送、接收控制；上層部分功能是對(duì)數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行控制，保證數(shù)據(jù)傳送到指定的裝置。 (Application Layer) 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層 FAS和現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范 FMS兩部分構(gòu)成了應(yīng)用層。 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層提供 3類服務(wù)：發(fā)布 /索取，客戶機(jī) /服務(wù)器，報(bào)告分發(fā)，這 3類服務(wù)被稱為虛擬通信關(guān)系 VCR。 用戶層規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的 “ 功能塊 ” 供用戶組態(tài)成為系統(tǒng)。利用功能塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、控制和輸出功能。每一個(gè)功能塊包含一種對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的算法。用戶為每一個(gè)功能塊定義一個(gè)名稱，稱為塊標(biāo)記。在同一網(wǎng)絡(luò)中名稱必須唯一。數(shù)據(jù)被分解成輸入、輸出和內(nèi)部變量。 工業(yè)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，組建于七十年代早期。 Ether(以太網(wǎng)）是一種傳輸速率為 10Mbps的常用局域網(wǎng)（ LAN）標(biāo)準(zhǔn)。 所謂工業(yè)以太網(wǎng) (Industrial Ether)，就是應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)。 工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議有多種，如 HSE、 ProfiNet、Ether/IP、 Modbus TCP等，它們?cè)诒举|(zhì)上仍基于以太網(wǎng)技術(shù)（即 ）。 應(yīng)用層 表示層 會(huì)話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 ISO/OSI 模型 TCP/UDP IP IEEE 傳輸層 應(yīng)用層 工業(yè)以太網(wǎng) 圖 816 工業(yè)以太網(wǎng)通信模型 系統(tǒng)集成與集成自動(dòng)化系統(tǒng) 系統(tǒng)集成的含義與框架 集成自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 綜合自動(dòng)化技術(shù) 系統(tǒng)集成的含義與框架 系統(tǒng)集成 (System Integration)可理解為：按系統(tǒng)整體性原理，將原來(lái)沒(méi)有聯(lián)系或聯(lián)系不緊密的元素組成為具有一定功能的，滿足一定目標(biāo)、相互聯(lián)系、彼此協(xié)調(diào)工作的新系統(tǒng)的過(guò)程、技術(shù)與科學(xué)。由而引出系統(tǒng)集成工程，系統(tǒng)集成技術(shù)，系統(tǒng)集成方法或理論，系統(tǒng)集成體系結(jié)構(gòu)或框架以及系統(tǒng)集成商（者）等。 （ 1）控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的集成框架 FCS和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的集成技術(shù)可以有以下兩種框架： ①網(wǎng)間連接技術(shù) （如下圖所示） ② OPC技術(shù) OPC是用于過(guò)程控制的對(duì)象鏈接嵌入技術(shù)。 FCS和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的集成 （ 2）控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成框架 1）現(xiàn)場(chǎng)總線與分布控制系統(tǒng)（ DCS） 輸入輸出總線 的集成 DCS FCS 2）現(xiàn)場(chǎng)總線與分布式控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 的集成 3）現(xiàn)場(chǎng)總線與分布式控制 系統(tǒng) 的集成 DCS FCS 集成自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 所有系統(tǒng)集成都包括系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、物理集成、信息集成、功能集成、經(jīng)營(yíng)集成和人機(jī)集成等方面的內(nèi)容。 (1) 系統(tǒng)集成的核心 信息集成 (2) 系統(tǒng)集成的基礎(chǔ) 物理集成 (3) 系統(tǒng)集成的目標(biāo) 功能集成 (4) 系統(tǒng)集成的關(guān)鍵 人機(jī)集成 (5) 系統(tǒng)集成的靈魂 經(jīng)營(yíng)集成 (6) 系統(tǒng)集成的約束 價(jià)值集成 (7) 系統(tǒng)集成的保證 技術(shù)集成 綜合自動(dòng)化技術(shù) 1. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS） CIMS 應(yīng)用到流程工業(yè)又稱 CIPS，也叫流程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，體系結(jié)構(gòu)可按功能劃分為五層，自下而上依次是控制層、監(jiān)控層、調(diào)度層、管理層、決策層，各層之間的聯(lián)系如下圖所示。 三層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于： （ 1）更適合于扁平化 的現(xiàn)代企業(yè)結(jié)構(gòu) （ 2）生產(chǎn)成本較低 （ 3）適用范圍廣 計(jì)劃（ ERP）系統(tǒng)的 功能和特點(diǎn) （ MES）的功能和特點(diǎn) 分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)舉例 基于 PLC的 Profibus分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò) 基于 PC串行總線的測(cè)控網(wǎng)絡(luò) 測(cè)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例 基于 PLC的 Profibus分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò) 基于 PC串行總線的測(cè)控網(wǎng)絡(luò) RS485總線的測(cè)控網(wǎng)絡(luò) ADAM6000模塊的工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu) 測(cè)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例 習(xí) 題 工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)通常有哪 4種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？各有什么特點(diǎn)？ 工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)常用的傳輸訪問(wèn)控制方式有哪 3種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 敘述集散系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)控制站的功能是什么？ 集散系統(tǒng)有那些主要特點(diǎn)？ 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)？現(xiàn)場(chǎng)總線與集散控制系統(tǒng)的區(qū)別？ 現(xiàn)場(chǎng)總線的體系結(jié)構(gòu)是什么？