现场总线技术在工业称重仪表中的应用

现场总线技术在工业称重仪表中的应用
江苏省计量科学研究院 江苏省计量科学研究院 胡强 张建
摘要： 摘要：现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化 仪器仪表、控制器等终端设备间的数居通信，以及这些现场控制终端和高级控制系统之间的 信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多 大型工厂和设备厂商的高度重视。本文在阐述现场总线特点的的基础上，结合无锡科丰生产 的 XK3201（F701）系列称重控制仪表，论述几种常见现场总线技术在工业在线称重控制领 域的应用。 一、引言 现场总线（Fieldbus）是 20 世纪 80 年代末、90 年代初国际上发展形成的，用于现场总 线技术过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为 工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间与更高控制管理层次之间的 联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传 感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成 为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、 有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术的产品开发。现场总线设备的工作环 境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、 安全性好、成本低的特点。具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳 定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通 讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。
二、常见现场总线及其特点 目前国际上有 40 多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传 输数据的大小可分为 3 类：传感器总线（Sensor Bus） ，属于位传输；设备总线（Device Bus） ， 属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。 1、基金会现场总线（FF，Fieldbus Foundation）以 ISO/OSI 开放系统互联模式为基础， 、基金会现场总线 取其物理层、数据链层、应用层为 FF 通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。 用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言规 用于完成开放互联 定了通用的功能块集。 基金会现场总线的主要技术内容包括 FF 通信协议、

模式中第 2-7 层通信协议的通信栈、用于描述设备特性、参数、属性及操作接口的 DDL 设备 描述语言、设备描述字典、用于实现测量、控制、工程量转换等功能的功能块、实现系统组 态、调度、管理等功能的系统软件技术以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。 LonWorks 是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、 全数字化、 智能、 2、 、 双向、互联、多变量、多点、多站的通信系统。它采用了 ISO/OSI 模型的全部七层通讯协议， 可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快，系统安全符合环境保护要求 ，造价低廉， 维护成本低是现场总线的特点，完全替代 4－20mA 模拟信号，实现传输信号数字化，从而易 于现场布线，且降低了电缆安装和保养费用，增加了可靠性。支持双绞线、同轴电缆、光纤、 射频、红外线、电源线等多种通信介质，并开发相应的本安防爆产品，被誉为通用控制网络。 3、Profibus 与其它现场总线系统相比，PROFIBUS 的最大优点在于具有稳定的国际标准 、 EN50170 作保证，并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造．过程控 制和自动化等。采用了 OSI 模型，DP 型隐去了 3～7 层，而增加了直接数据连接拟合作为用 户接口，FMS 型只隐去第 3～6 层，采用了应用层。Porfibus 支持主—从系统、纯主站系统、 多主多从混合系统等几种传输方式。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接 127 个站点。 4、CAN（Control Area Network） 、 ，最早由德国 BOSCH 公司推出，用于汽车内部测量与 执行部件之间的数据通信。CAN 协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上 的，不过，其模型结构只有 3 层（物理层、数据链路层和应用层） 。其信号传输介质为双绞线， 可挂接设备最多可达 110 个。 CAN 支持多主方式工作， 网络上任何节点均在任意时刻主动向 其它节点发送信息，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲 裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输信息时，优先级高的节点可继续传输数据，而优 先级低的节点则主动停止发送，从而避免了总线冲突。 5、HART（Highway Addressable Remote Transduer）最早由 Rosemout 公司开发并得到 80 、 多家著名仪表公司的支持， 1993 年成立了 HART 通信基金会。 于 HART 通信模型由 3 层组成 ： 物理层、数据链路层和应用层。物理层采用 FSK(Frequency Shift Keying）技术在 4～20mA 模 拟信号上迭加一个频率信号，频率信号采用 Bell202 国际标准；数据传输速率为 1200bps，逻 辑 0 的信号频率为 2200Hz，逻辑 1 的信号传输频率为 1200Hz。但由于这种模拟数字混信号 制，导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART 能利用总线供电，可满 足本安防爆要求。 6、Modbus 是施耐德公司在 1979 年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协 、 议。 为更好地普及和推动 Modbus 在基于以太网上的分布式应用， 目前施耐德公司已将 Modbus 协议的所有权移交给 IDA（分布式自动化接口，Interface for Distributed Automation）组织， 并成立了 Modbus-IDA 组织，为 Modbus 今后的发展奠定了基础。在中国，Modbus 已经成为 国家标准 GB/T19582-2008。据不完全统计：截止到 2007 年，Modbus 的节点安装数量已经超

过了 1000 万个。Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器 相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工 业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议定义 了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。 （1）标准、开放，用户可以免费、放心地使用 Modbus 协议， Modbus 具有以下几个特点： 不需要交纳许可证费， 也不会侵犯知识产权； Modbus 可以支持多种电气接口， RS-232、 （2） 如 RS-485 等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等； （3）Modbus 的帧格式简 单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。 三、Modbus 总线在 XK3201（F701B/D）仪表中的典型应用 （ ） XK3201（F701）称重控制仪表是科丰公司在 07 年开发的一款高速、高精度称重仪表， 该产品重量采集模块采用 AD 公司 24 位高速 ADC 芯片，采用光电隔离输入，继电器输出， ，率先通过 采用全金属外壳保证其良好的电磁兼容性（EMC，Electro Magnetic Compatibility） 国家 CMC 认证。 软件方面， 该产品自带多种工艺流程工作模式， 应用在单机设备中无需 PLC 等第三方逻辑控制设备即可完成全部生产工艺，有效降低设备厂商生产成本及终端操作人员 使用难度。 在网络通讯方面，XK3201（F701）采用标准 RS485（可选 RS232）物理接口作为 Modbus 总线传输介质，由于采用高性能 1/4 总线负载的 RS485 接口芯片，在同一标准 RS485 总线上 最多允许挂载 127 台 XK3201（F701）仪表。鉴于 Modbus 通讯的轮巡周期，推荐同一总线上 不应超过 32 台仪表。 XK3201（F701）支持 Modbus 协议的 RTU 格式，目前支持 03H、06H 和 10H 功能，更 多的功能在不断的扩展中，XK3201（F701）仪表在 Modbus 网络中属于智能从站设备，能够 直接与支持 RTU 格式的各种主站系统通讯。鉴于目前国内市场上 90%以上的各种组态软件、 触摸屏、PLC 等均支持 Modbus 协议，软件开发人员在不需要详细了解具体通讯指令的情况 下，几乎可以让 XK3201（F701B/D）仪表与目前市场上所有上位机系统进行通讯，大大提高 XK3201（F701）仪表的应用范围。 以下以 XK3201（F701）与支持 Modbus 协议的台达触摸屏通讯为例详细介绍该款仪表在 Modbus 网络中的应用。 1、建立触摸屏与仪表的硬件连接 、 本案例中触摸屏与仪表间采用两线制 RS485 接口， 触摸屏与仪表两端均采用 DB9 航空插 头接口，按照说明书焊接好插头分别插到仪表和触摸屏的接口上，然后将触摸屏和仪表分别 接入 DC24V 和 AC220V 电源，硬件连接到此告一段落。

图 3-1 硬件连接 、 2、配置触摸屏硬件组态 本例使用触摸屏的 COM2 端口与仪表相连，基于 RS485 接口，仪表在 Modbus 网络中的 地址为 1，触摸屏做为主站设备，地址无意义可以任意设置，只要符合系统规则即可。目前 XK3201（F701）支持 1200、2400、4800 和 9600 几种波特率，校验统一采用 8，N，1（8 位 数据位，无校验，1 位停止位）格式，具体的设置方法可以参考图 3-2 至图 3-5
图 3-2 选择 COM2 端口
图 3-3 设置为 Modbus(RTU)主站
图 3-4 设置通讯格式图
3-5 设置时间等其他参数
在设置完以上参数后，即可进入画面编辑状态，一下分别就 03H、06H 和 10H 功能的具 体应用分别做介绍 功能（寄存器读） 2.1、03H 功能（寄存器读） 、

首先添加一个数值显示控件（如图 3-6 显示） ，然后再对该控件的属性进行设置，其中需 要说明的是由于触摸屏系统自身原因，在设置地址时应在实际地址基础上加 1 偏移量，例如 读仪表 40198 地址，在组态时地址应填写 40199（如图 3-7 显示） 。
图 3-6 增加显示控件
图 3-7 连接参数设置
到此，组态设置结束，对软件进行编译并下载到触摸屏中即可将仪表中 40198 系统参数 显示在触摸屏上，如果要读其他参数，按照上述方法重复即可。然而在批量读取数据的时候， 对各个数据分别读取每个数据就显然浪费通讯周期，降低了数据的刷新频率，此时可以利用 宏指令功能，将仪表内数据批量读到触摸屏内存中，然后分项显示，由于触摸屏显示的是已 存在内存中的数据，而触摸屏只用同一指令读仪表，效率大大提高，并且少量增减读取寄存 器数量对通讯周期没有明显影响，下面将以宏指令读取仪表为例作简要描述： 1） 、在 Clock 宏中添加“BMOV($400, (1@W40199), 18)”指令，即将仪表从 40198（加 1 偏移量）开始的 18 个单元寄存器读取到触摸屏从$400 开始的内存单元中 2） 、若需要在触摸屏上显示某个数据，只需要将该数据对应的触摸屏映射地址显示出来 即可，例如要显示仪表 40198 地址数据，触摸屏上只要设置显示$400 地址数据即可，大大增 加编程的灵活性。
图 3-8 宏指令 2.2、06H 功能（单寄存器写） 、 功能（单寄存器写） 一般而言，推荐使用宏指令去执行 06H 功能，需要执行时只需要触发写 W40001 即可， 例如现在需要将 1 写入 4000 地址，只需要在宏指令中执行一次“(1@W40001) = 01H”即可。 功能（寄存器写） 2.3、10H 功能（寄存器写） 、

本功能执行时可参考 06H 功能，在需要写某个寄存器时通过宏指令触发即可，例如现在 向 40100（目标量）写入 100，只需要在宏指令中执行一次“(1@W40101) =100 (DW)”即可。 3、XK3201（F701B/D）在 Profibus 总线上的应用 、 （ ） XK3201（F701）除了能在 Modbus 网络中灵活应用，通过借助第三方网关设备也能够快 速加入到由其他总线组件的网络中，例如通过 Profibus 转 Modbus 网关，XK3201（F701）仪 表能够被映射成一个 Profibus-DP 从站，无需编程 Profibus 主站设备就可以读写 XK3201 （F701B/D）的相关参数，大大简化程序员的工作量，提高系统的灵活性。
图 3-9 Profibus 总线上的应用 自从 XK3201（F701）在 Modbus 网络中的批量应用，该仪表借助总线通讯优势也从同类 型仪表中脱颖而出，分布式的网络结构，对仪表的安装位置不再有严格要求，用户可以根据 现场实际情况灵活布置设备安装。集中式的数据管理让操作人员在中控室就可以对工厂内不 同位置仪表进行统一管理，通过 Modbus 网络将现场实时的生产数据传输到控制室进行管理， 避免人为因素对生产数据的更改，保证生产数据的可靠性，提高企业的生产效率。 四、结束语 随着工业信息化进程的快速发展，工厂自动化的程度越来越高，以及最近的产品质量溯 源跟踪概念，这些都要求工业称重仪表要具有完善的网络管理能力，通过上位机系统对称重 计量的每一批物料质量进行存储备案，管理人员可以通过网络远程实时了解生产情况，现场 操作人员也无需在现场即可灵活调整称重参数，提高产品质量及工作效率。XK3201（F701） 正是顺应这一主流趋势，其自带的 Modbus 总线功能经过四年多的现场考验，稳定的通讯质 量和良好的用户反馈说明 Modbus 总线技术在 XK3201（F701）上应用非常成功。目前科丰的 XK3201 系列其他仪表也都逐渐支持 Modbus 功能，例如在近年 XK3201（F701P/PD）配料仪 表增加了对 Modbus 的支持，该配料仪表所有参数均支持通过 Modbus 协议进行读写，优秀的 称重性能以及良好的用户体验让科丰的 XK3201 系列仪表越来越受到用户欢迎。 参考文献 1、周渡海，何此昂. 现场总线控制技术开发. 中国电力出版社. 2010

2、阳宪惠. 3、朱小囊.
现场总线技术及其应用. Modbus 通信协议及编程.
清华大学出版社. 电子工程师.
2008 2005
4、百度百科 — 现场总线技术（https://www.wendangku.net/doc/fa4554591.html,/view/262570.htm） 5、XK3201（F701）称重控制器技术手册 无锡市科丰自控设备有限公司

智能仪表及现场总线设计平台标书一

智能仪表及现场总线设计 平台标书一 Prepared on 21 November 2021

一、项目概况 1、项目名称：智能仪表及现场总线设计平台设备招标 2、招标单位：大连海事大学规划与资产管理处 商务联系人：衣纯婷传真: 技术联系人：赵永生 地址：辽宁省大连市甘井子区凌海路1号邮编：116026 3、项目技术要求：详见需求清单 4、招标时间安排 发标时间：2009年3月18日 发标地点：大连海事大学规划与资产管理处（综合楼620室） 投标日：2009年4月6日（上午11点前） 二、投标须知 1、投标费用：投标方应承担编制投标文件、考察现场与递交投标文件的一切费用。不管投标结果如何，招标单位概不负责此项费用。 2、投标文件包括投标资格证明文件、技术说明书及报价书。投标单位必须详列设备的规格、型号、厂家及报价。 3、招标单位对未中标方不做任何解释。 4、本招标文件未尽事宜按有关规定执行。 5、合格投标方范围：须为设备生产商或指定代理商，具有设计、安装、调试及维护的能力，具有独立法人资格和相关资质，在法律上和财务方面独立，并具有相应的技术、设备、经济能力和良好的社会信誉。

6、投标文件中应包括投标资格证明文件：营业执照、代理证书、投标方简历和概况、以往业绩、已经做过及正在进行的同类工程资料等。 7、投标时需提供代理资格或授权书的复印件。 8、能够提供商业货物销售发票或增值税普通发票 9、付款方式：设备安装调试完毕，验收合格后付款。 10、中标单位需在中标后30日内签定合同。否则视为放弃。 投标文件的编写与递交 1、投标文件由投标书格式、技术说明书、报价、投标资格证明文件组成。投标方保证所提供的全部资料的真实性，否则，投标可能被拒绝。 2、投标方应将投标文件密封，按规定的投标日期及地点送至招标单位，招标单位拒绝投标截止日期后收到的投标文件。投标方签发正本1份；副本4份。 3、投标截止日期后不得修改投标文件。 4、与技术要求有偏离的设备，请填写技术规范偏离表，否则，视为无偏离。 三、开标评标 1、招标单位届时将组成评标委员会。 2、评标委员会将根据技术说明书、供货期、报价、公司资信及售后服务质量进行综合评价。 3、评标期间，招标单位有权要求投标方答疑。 五.其它要求 1.供方必须满足需方提出的技术要求。

工业控制组态与现场总线设计 课程简介

工业控制组态与现场总线设计（Industrial Control HMI and Field Bus Design） 课程编号：01115050 课程性质：专业方向任选课 开设学期及学时分配：第七学期；32学时 适用专业及层次：机械设计制造及其自动化本科 先行课程：无 后继课程：***** 课程目的、内容与要求： 通过本课程的学习，让学生明确现场总线的特点、系统构成、监控组态软件原理；了解现场总线网络准入测试、FF的发展及准入测试、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS 的主要技术特点、LonWorks的收发器技术、结点技术等相关知识；掌握工业网络传输控制方式、常用工业网络互连设备、FF通信模型及主要技术、FF功能块及FF的工业组态、PROFIBUS 总线存取协议、PROFIBUS行规、LonWorks技术特点、LonTalk协议等相关内容；能够根据实际需要对现场总线进行选型；能够设计基于现场总线的一般控制系统。 教材：雷霖：《现场总线控制网络技术（第2版）》，电子工业出版社，2008 推荐参考书： 1.杨卫华，《现场总路线网络》，高等教育出版社，2006 2.甘永梅，《现场总线技术及其应用》，机械工业出版社，2005 3.高安邦，《LonWorks技术开发和应用》，机械工业出版社，2009 4.陈在平，《现场总线及工业控制网络技术》，电子工业出版社，2008 授课教师： 1.主讲教师要具有中级及以上专业技术职称和硕士研究生及以上学历。 2.能履行教师职责，爱岗敬业，为人师表，具有良好的师德教风和较高的业务水平。 3.本课程要求教师应具备现场总线的特点、系统构成、监控组态软件原理，掌握工业网络传输控制方式、常用工业网络互连设备、FF通信模型及主要技术、FF功能块及FF的工业组态，能够根据实际需要对现场总线进行选型；能够设计基于现场总线的一般控制系统。 教学与实验设施： 本课程在多媒体教室开展，多媒体要满足课程教学需要，能同时运行office的课件和相关的仿真软件。 教学方法与手段： 本课程教学方法要灵活，可用多媒体课件与板书相结合的教学形式，有些内容可以通过实物或图片演示。教学要充分发挥学生主体性，与学生建立起平等、民主和对话的师生关系，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识，使学生掌握本课程的核心内容外，指导学生对相关外延知识的获取能力。 课程考核与评价： 本课程的考核应该包括平时成绩、期末考试和期中成绩3个部分，实行百分制。其中平时成绩可以通过个人作业、学习态度、到课率及小组讨论等方式进行评定，期末考试可以采用开卷或闭卷形式，重点考查学生对工业控制组态与现场总线设计基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握程度。

通信与现场总线课程设计报告书

电气工程学院 通信与现场总线课程设计

目录 一：设计任务 (4) 理想模型： (4) 实验中用到的任务模型 (5) 二：力控软件平台建立的实验模型 (5) 三、实验设备与仪器 (6) 四、设计思路与过程 (6) 五、调试和功能 (13) 六、联机调试：C/S方式的远程控制 (26) 七、课设总结与心得 (29)

（一）本次课程设计题目： 通过三维力控组态软件实现对搅拌罐的网络控制 （二）主要容及要求 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 独立完成，承担系统设计、系统分析、组态软件的学习与编程、网络系统调试等任务，要求提供最终的解决程序（验收）和相关文件，并以报告论文方式说明实现的思路及工程应用前景。 （三）进度安排： （1）在第一次课堂上了解并知道了Forecontrol V6.1软件的初步使用。 （2）根据相关资料，熟悉并设计并完成客户端组态软件的实际工艺流程界面界面的绘制。 （3）对搅拌罐工程相关控制进行了编程。 （4）熟悉服务器端通信参数的要求，完成C/S的网络控制。 （4）3月30日在实验室完成整个系统的软件调试及最后联机调试。 （5）撰写设计报告。

通过三维力控组态软件实现 对搅拌罐的网络控制 一：设计任务 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 本次课程设计中，我们主要运用了C/S（客户端/服务器）方式，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 理想模型：

现场总线技术及其应用研究论文

现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势

第一章绪论 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。 （3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、

Lonworks总线及其应用

Lonworks 总线及其应用
2008-2-27 17:03:00 来源：
一、现场总线 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着微处理器与计算机功能的不断增强和价 格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自 动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产 现场与外界的信息交换。现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点 数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 迄今为止，比较成熟的并且比较有影响力的现场总线则有以下几种类型： 1.FF，2.Profibus，3.CAN，4.Lonworks，5.Devicenet，6.Interbus，7.WorldFIP，8.Swiftnet，9.P-net， https://www.wendangku.net/doc/fa4554591.html,-link，11.AS-i，12.controllnet。 由于现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求， 设备一对一的分别进行连线的结构 形式。把原先 DCS 系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有 通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底 的分散控制。 现场总线系统在技术上具有以下特点： (1)系统具有开放性和互用性 通信协议遵从相同的标准，设备之间可以实现信息交换，用户可按自己的需要，把不同供应商的产 品组成开放互连的系统。 系统间、 设备间可以进行信息交换， 不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。 (2)系统功能自治性 系统将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，现场设备可以完成 自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。 (3)系统具有分散性 现场总线构成的是一种全分散的控制系统结构，简化了系统结构，提高了可靠性。 (4)系统具有对环境的适应性 现场总线支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采 用两线制实现供电和通信，并可以满足安全防爆的要求。 由于现场总线结构简化，不再需要 DCS 系统的信号调理、转换隔离等功能单元及其复杂的接线， 节省了硬件数量和投资。简单的连线设计，节省了安装费用。设备具有自诊断与简单故障处理能力，减 少了维护工作量。设备的互换性、智能化、数字化提高了系统的准确性和可靠性。还具有设计简单，易 于重构等优点。 下面本文对 Lonworks 总线和其技术特点及原理进行详细阐述： 1. Lonworks 总线及 Lonworks 系统特点 Lonworks 是由美国 Echelon 公司于 20 世纪 90 年代初推出的现场总线， 它采用 ISO/OSI 模型的全部 7 层通讯协议， 这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线， 在工业控制系统中可同时应用在 Sensor Bus、Device Bus、Field Bus 等任何一层总线中。它除了具有上面说提到的现场总线的公共的特点外， 另外，在一个 Lonworks 控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通

DCS与现场总线课程设计

课程设计说明书 名称DCS与现场总线技术典型工程应用案例分析 ——DCS在锅炉系统中的应用2012年6月11日至2012年6月15日共1 周 院系电子信息工程系 班级10电气2 姓名 学号 系主任张红兵 教研室主任邓建平 指导教师

目录 第一章绪论 (2) 1.1 DCS与现场总线技术 (2) 1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用 (2) 1.1.2现场总线控制系统（FCS）及其应用 (5) 1.2 典型工程应用案例介绍 (6) 第二章 DCS在锅炉系统中的应用案例分析 (8) 2.1方案的总体设计分析 (8) 2.2案例的系统结构和硬件配置分析 (8) 2.2.1 系统硬件配置 (8) 2.2.2 现场控制站设备配置 (10) 2.3案例的可靠性设计及组态分析 (12) 2.3.1 DCS系统的可靠性原理 (12) 2.3.2 锅炉系统中DCS组态 (13) 2.4案例的抗干扰措施 (13) 2.4.1电源系统的干扰及应采取的措施 (14) 2.4.2电磁干扰及应采取的措施 (14) 2.4.3信号线的传送干扰及应采取的措施 (14) 2.4.4防止静电干扰的措施 (14) 第三章总结 (16) 3.1对上述系统分析 (16) 3.2 心得体会 (16) 参考文献 (17) 附录 (18)

第一章绪论 1.1 DCS与现场总线技术 DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量控制、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。 1.1.1 集散控制系统（DCS）及其应用 集散型控制系统(DCS)的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和现场前端分散控制相统一的新型控制技术。它的出现是工业控制的一个里程碑。工业过程控制的发展逐步从单机监控、直接数字控制发展到集散控制，也必将由集散控制进展到拥有更广阔应用前景的计算机集成制造，近几年的计算机集成制造(CIMS)技术的成就足以证明这一点。 1、集散控制系统 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成： 一、现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 二、过程控制级 又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠

现场总线综述及应用实例.

现场总线技术综述 一.概述 现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC 和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。 1.现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性2.现场总线的优点 由于现场总线以上的特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计，安装，投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出优越性。 1.节省硬件数量与投资， 2.节省安装费用 3.节省维护开销 4.用户具有高度的系统集成主动权 5.提高了系统的准确性与可靠性 3.现场总线的应用领域 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。

二．现场总线的标准 1.IEC61158的制定 1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。 发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus 为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP 立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业 利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。 在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）

现场总线技术论文

总线技术论文 1．引言 1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。 现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2 现场总线结构模型 现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。 IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。 ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。 1.3 现场总线主要特点 1) 系统可靠性高； 2) 实现开放式互连网络； 3) 安装与接线费用低； 4) 调节性能提高； 5) 系统组态简单。 1.4现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的推广更加容易。

现场总线技术在电力自动化中的应用

现场总线技术在电力自动化中的应用 1、概述 现场总线（Fieldbus）是当前自动化领域的热门话题，被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，随着工业电网的日益复杂，人们对电网的安全要求也越来越高，现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 2、现场总线 现场总线是80年代末、90年代初国际上形成的，用于生产现场、在微机化测量控制设备之间的实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 现场总线系统FCS称为第五代控制系统，人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DSC系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。

2.1 特点 现场总线技术是计算机，网络通讯、超大规模集成电路、仪表和测试、过程控制和生产管理等现代高科技迅猛发展的综合产物，因此现场总线的内涵现在已远远不是指这一根通讯线或一种通讯标准。现场总线的控制系统在精度、可靠性、经济性等许多方面都要比传统的控制系统要优越得多，其主要特点如下。 A 系统的开放性。 传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或并口对外通讯。在ＦＣＳ中, 工作站同时靠挂于现场总线和局域网两层网络，通过后者可以与其它计算机系统或网络进行高速信息交换，以实现资源共享。另外，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的，没有专利许可要求，实行技术共享。它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。 B 可操作性与互用性 不同厂家生产的DCS产品不能互换，要想更新技术和设备，只能全部更换。FCS可实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。

DCS与FF现场总线仪表兼容性测试探讨

DCS与FF现场总线仪表兼容性测试探讨 发表时间：2018-09-11T14:29:02.727Z 来源：《科技研究》2018年7期作者：金五岳 [导读] 本次研究主要是对DCS和FF现场总线仪表之间的兼容性相关问题进行测试和分析。 (中铝东南铜业有限公司 352106) 摘要：本次研究主要是对DCS和FF现场总线仪表之间的兼容性相关问题进行测试和分析，从基本要求，到所需设备再到最终的集成和测试，通过分析为今后实际项目的应用奠定基础。 关键词：DCS、FF；现场总线仪表；兼容性；测试 1引言 在现场总线系统当中一般会采用不同的方式把控制设备和智能仪表等连接在一起，包含FF总线接收器、电源调节器等[1]。在现场总线仪表当中放置有总线控制模块，和DCS当中的模块属于一一对应的关系[2]。本次结合某炼化厂的项目，该项目的现场总线标准为，采用FF 现场总线，整合DCS系统。 2总线设计基本要求 某炼化厂项目采用的是FF现场总线系统，具体为FF-H1，执行与FF相关的系列标准。所使用的总线电缆为专用的电缆，型号为A型，电缆的总长度需要控制在一定的范围之内，本次设定为低于1900m。另外，基准电流设定为10mA，通信波特率则是控制在31.00kbit/s,使用树形拓扑网络结构。在电缆使用过程当中，单根分支电缆的长度需要控制在120m以下，所接入的设备最多不能超过32个，但是因为受到设备网段通信性能以及物理方面的限制，安装的设备数量应当低于12台，网段连接现场总线设备应当控制在9台以下。 在本次具体开展测试的过程中，主要是对FF总线网段的负载能力进行检测，同时还需要对整体设备的运行与工作情况进行检测。 3测试系统的设备及结构 3.1 所需设备 根据总线设计使用的相关要求，结合网段设计的相关原则，在对系统进行配置时需要对FF电源调节器的配电能力进行考虑，同时还需要考虑到总线的电缆长度、配电能力以及可挂仪表的总数等，对电压电流的限制等相关运行参数进行检测。本次使用的设备包含：爱默生DELTA VDCS控制系统一套，FF智能仪表E+H热式流量计一台，FISHER阀门定位器3台，横河EJA110A型号变送器4台，横河YTA320型号变送器4台，主干线电缆的长度为1000m。 3.2 系统配置结构分析 本次所设计的测试系统采用的是树状网络拓扑结构，按照事先设计好的设计图，来对测试系统的仪表设备完成搭建和连接。所设计的树状拓扑结构应当符合相关的要求，如下：H1通信卡位于DCS控制柜当中，需要借助于FF系统电缆将其连接到电源调整器当中，再在主干电缆当中进行连接，继而可以和现场总线接线箱实现连接。分支所有电缆都需要通过FF现场接线箱完成接线工作。 3.3 理论计算 我们对于MTL电源调整器的输出电流比较熟悉，可以明确500mA是其最大输出电流[3]。FF总线电流消耗以及电压压降所采用的具体计算方式如下： 总线长度为所有分线和主干电缆的长度。 网段工作最大电流是所有线缆设备总电流加上1个分支短路的电流。 本次采用的是A型FF总线，而这一型号的总线直流电阻设定为22Ω/km。 假设在本次的FF总线当中连接了12台设备，干线长度设置为1km，工作电流控制在25mA，分支电缆的长度分为120m和60m两种。那么其电源调整器的额定电流应当比最大工作电流更大。 公式为（12-1）×25mA+60mA=335mA。 可以计算得出，额定电流335mA。 4、集成及测试分析 4.1 组态程序 DCS系统可以提供现场总线编辑器以及控制图的编辑器功能。这些功能的实现还需要AMS组态和调试现场的总线设备，同时还需要对现场总线设备功能在在线的状态下完成安装。本次所开展的措施是在现场总线当中创建FF仪表，数量为12块。再创设新的节点单元、H1网段接口以及现场控制站等，再进行安装，实现无缝集成。 4.2 测试及结果 本次需要借助于DCS现场总线编辑器以及设备自身所带的相关功能，FF网段连接的仪表信息和基本的相关状态可以借助于设备面板窗口观察到。比如总线仪表的设备好，制造商、设备版本、类型以及注册日期等重要的信息都可以观察到。这就说明了DCS系统和现场总线

现场总线技术的现状及其发展前景

现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：+++ 班级：电气112 班 学号：11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年11 月17 日

现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。 1.2现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时

现场总线设计报告

# 重庆科技学院 课程设计报告 院（系）:_电气与信息工程学院专业班级: 测控普2007-01 学生姓名: 黄亮学号: 99 设计地点（单位）__ I502________ __ ______ 设计题目:__基于WinCC和S7-300的温度测控系统__ * 完成日期：2010年 12 月 10 日 指导教师评语: _______________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ________________________________ __________ _ 成绩（五级记分制）:______ __________ 指导教师（签字）:________ ________ <

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1课程设计任务书 设计题目：基于WinCC和S7-300的温度测控系统 教研室主任：指导教师：胡文金、刘显荣 2010 年 11月 26 日

2温度控制对象概述 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温控系统的控制技术得到了迅速发展，能否成功地将温度控制在所需范围内，关系到整个活动的成败，由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性，且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点，给控制带来一定难度。 在本次设计中采用的是TKPLC-2型温度加热器。 功能特点与技术参数 TKPLC-2型温度加热器是包括三个模块，电压驱动模块、电阻丝加热模块以及电流输出模块，温度加热器功率为50W。电压输入为0-5V，电流采用标准的DDZⅢ型4-20mA输出信号，温度传感器采用Pt100，测温范围0-200℃，Pt100采用电桥连接。电阻丝温度变化大概为0-100℃，因此满足实验的要求。 控制手段 温度控制对象由于存在比较大的滞后，控制快速性以及控制精度较难权衡，因此控制比较复杂。针对各种温度控制对象，已经有了各种不同的温度控制方法，包括最经典的PID控制算法，模糊控制算法，神经网络控制，最优控制等等，这些控制算法各有各自的特点及优势。 由于实验的条件以及自身的知识水平，采用最经典的PID控制算法作为本次课程设计的核心温度控制算法。整个控制流程为：由温度加热器的自带的温度传感器Pt100实时测量温度，再由温度加热器内部调理电路，将温度信号转换为4-20mA的电流信号，电流信号通过电缆传送到S7300型号PLC的模拟量输入端，通过PLC内部自带的FB58温度控制PID模块控制，然后通过PLC的模拟量输出口采用0-10V（实际程序控制只需输出0-5V）方式电压输出控制温度加热器的加热电压，达到控制温度的目的。此外实验中还通过WinCC组态软件来实时监控温度控制过程，包括实时温度，PID三个参数（Kp、Ti、Td），以及输出控制流量，绘制实时曲线，棒图等。PLC通过DP总线与PC连接，WinCC组态软件通过配置PG接口与PLC连接，达到数据传输的目的。 以此，一个PID温度控制以及实施监控的控制的系统叙述完毕。

现场总线及现场总线智能仪表的发展

现场总线及现场总线智能仪表的发展 现场总线及现场总线智能仪表的发展 【摘要】现场总线技术及现场总线智能仪表是计算机技术、控制技术及通讯技术发展的必然结果。现场总线仪表近年来发展极为迅速, 已成为自动化仪表发展的方向, 应用前景是十分广阔的，现场总线控制系统(FCS)是分散型控制系统(DCS)的继承完善和进一步发展,终将取代分散控制系统(DCS)。现场总线智能仪表,含各种变送器执行器调节阀调节器等,都附有微处理器,都是全数字化标准化智能型的。 【关键词】现场总线智能仪表发展 中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号： 现场总线是生产现场的测量控制设备与控制室内的自控装置之 间的串行、多点、全数字的通信总线，也被称为控制领域的计算机局域网。这里所说的测量控制设备包括: 过程变量( 流量、温度、压力、物位等) 的转换器或变送器、积算装置、指示器、控制阀、On- Off 开关、电子驱动马达( 包括机械手的步进电机等) 以及安装在现场的简单PLC 和调节器等。目前, 国际电工委员会( IEC) 已经推出了由8 个部分组成的现场总线标准IEC61158。这虽然不是一个统一的标准, 但对其未来工业自动化领域网络技术的发展和产品的更新换代, 将 产生意义深远的影响。 智能现场总线仪表简称现场仪表, 是指由微处理器控制的、符合现场总线标准的仪表。鉴于目前多个标准共存, 且一台仪表难以作到兼容多种总线规范, 现场仪表只能有选择的针对某种总线标准进行 设计。 一、现场总线特点及其发展 现场总线是一种双向串行数字化传输的通讯总线, 是国际上80年代末兴起的新技术, 进入90年代走向实用化。它的出现使仪器仪表实现智能化、串行数字化传输, 改变了传统现场仪表装置与主控系统点对点的联系方式, 大量节省了现场布线缆；同时由于现场仪表装

现场总线课程设计本科论文

第一章实训装置说明 第一节系统概述 一、概述 “TH JDS-1A型过程自动化控制系统实训平台”是由对象系统实训平台、S7-200PLC控制系统、智能仪表及远程数据采集控制系统和上位监控PC机四部分组成。本装置是专门为高等院校、职业院校开设的自动化、过程控制装置及自动化、自动控制等专业而研制的，可满足各大高校所开设的《传感器检测与转换技术》、《过程控制》、《自动化仪表》、《自动控制理论》、《计算机控制》、《PLC可编程控制》等课程实训的教学要求。装置选用当前工业现场的典型的被控对象、被控参量和控制流程，可开展现场仪表的调校、被控对象流程的组建、控制系统线路连接、控制算法及组态软件的编程以及控制系统的分析等工作任务，适合职业学校、本科院校的技能训练和研究。 学生通过本实训装置进行综合实训后可掌握以下内容： 1．传感器特性的认识和零点迁移； 2．自动化仪表的初步使用； 3．变频器的基本原理和初步使用； 4．电动调节阀的调节特性和原理； 5．测定被控对象特性的方法； 6．单回路控制系统的参数整定； 7．串级控制系统的参数整定； 8．复杂控制回路系统的参数整定； 9．控制参数对控制系统的品质指标的要求； 10．控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力培养； 11．各种控制方案的生成过程及控制算法程序的编制方法。 二、系统特点 ●真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场。 ●被控参数全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数。 ●具有广泛的扩展性和后续开发功能，所有I/O信号全部采用国际标准IEC信号。 ●具有控制参数和控制方案的多样化。通过不同被控参数、动力源、控制器、执行器及工艺管路的组合可构成几十种过程控制系统实训项目。 ●各种控制算法和调节规律在开放的实训软件平台上都可以实现。实训数据及图表在上位机软件系统中很容易存储及调用，以便实训者进行实训后的比较和分析。 ●多种控制方式：可采用AI智能仪表控制、S7-200PLC控制、远程数据采集模块控制。 ●充分考虑了各大高校自动化专业的大纲要求，完全能满足教学实训、课程设计、毕业设计的需要，同时学生可自行设计实训方案，进行综合性、创造性过程控制系统实训的设计、调试、分析，培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的能力。 三、实训装置的安全保护体系 1.三相四线制总电源输入经带漏电保护装置的三相四线制断路器进入系统电源后分为一个三相电源支路和一个单相支路，每一支路都带有各自三相、单相断路器。总电源设有三相通电指示灯和380V三相电压指示表。 2.各种电源及各种仪表均有可靠的自保护功能。 3.强电接线插头采用封闭式结构，以防止触电事故的发生。 4.强弱电连接线采用不同结构的插头、插座，防止强弱电混接。

现场总线仪表的特点及应用

现场总线仪表的特点及应用 随着社会的不断进步和发展，越来越多的科学技术应用到人们的日常生活当中。现场总线是现代工业自动化控制系统的核心技术之一，现场总线实现了工业生产自动化。现场总线具有分布式、开放性、高度智能化的特征，使得不同类型、不同规格的工业测控产品数据信息得以互享，提高了工厂的工作效率、稳定性。与此同时，还使工厂的生产成本大大的降低，为生产企业增加了经济效益。文章对现场总线仪表的特点及应用，进行了详细的探讨。 标签：现场总线；工作效率；生产现场 前言 随着社会的进步，高新技术呈现了迅猛发展的态势，现代化建设实践中非工业自动化已经成为社会广泛关注的话题。现场总线仪表技术是将智能化技术与工业生产相结合的重要技术保障，通过现场总线仪表的支持能够使得工业控制自动化技术有效的提升，从而实现工业生产由粗放式向集约化的转变，实现成本精细化管理，促进能源消耗的有效降低，保证生产社会实践活动的效率提升，同时对于生产安全的维护具有极大的推动作用。因此，作者针对“现场总线仪表的特点及应用”一题的研究具有现实意义。 1 现场总线仪表的概述 现场总线是应用在生产现场的一种系统，这种系统是在为基数测量控制设备之间实现的，具有双向性串行性的多字节数字通信系统，也被成为称为开放式、数字化、多点通信的控制网络。现场总线被社会各界广泛地应用，主要应用于生产制造业、流程工业、交通运输行业和房产建筑行业[1]。现场总线是工厂数字通信网络的基础系统，现场总线能实现生产现场和控制设备之间的共同的对话[1]。 现场总线是工业控制和先进计算机网络技术结合的产物，现场总线将智能传感器、计算机、数字通信等技术的综合，形成了新兴的技术系统。现场总线目前受到国际范围内的关注。随着信息时代的到来，计算机技术的不断更新，现场总线这一新兴的自动化技术，成为当下热议的焦点，现场总线的出现，将引起自动化系统的又一次变革。现场总线网络是一种总线型结构的局域网，数据信息较少，实时性较强、具有较强的可靠性。能满足众多的具有实际需求的自动化系统。总之，现场总线是一项集嵌入式系统、控制、计算机、数字通信网络为一体的综合性技术。 2 现场总线仪表的特点 2.1 数字化通信