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PLC技术培训班现场总线介绍第1页/共120页 2023/5/92现场总线技术介绍1. 现场总线技术产生的背景2. 现场总线技术概念 3. 现场总线技术的主要特点 4. 现场总线的主要优点 5. 成熟的现场总线应该具有的技术特点 6. 现场总线技术对自动控制及自动化技术的影响 7. 使用Profibus-DP进行数据通信的实例第2页/共120页 2023/5/93第3页/共120页 2023/5/94第4页/共120页 2023/5/95现场总线技术产生的背景 现场总线技术自20世纪80年代产生以来，一直受到人们的关注，被誉为自动化控制领域的一次新的革命．进入90年代以后，现场总线技术一度成为人们研究的热点． 现场总线技术的产生是由多方面因素共同作用的结果，首先，现场总线技术的产生反映了当时仪器仪表自身发展的需要，同时也反映了用户实现企业综合自动化，信息化的实际应用的要求，是工业自动化技术和仪器仪表发展的必然趋势，其次由于计算机技术，通信技术和控制技术的迅速发展，为实现上述要求提供了技术基础．因此，用户的需要是产生现场总线技术的动力，而计算机，网络通信和自动控制三种技术的发展则为研究开发现场总线提供了技术基础．第5页/共120页 2023/5/96现场总线技术产生的背景 传统控制系统有诸多不足：控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20 ma模拟量信号或24V DC等开关量信号，并以此监控现场设备．这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数，故障及故障记录等数据很难得到．底层数据不全，信息集成能力不强，不能完全满足自动化系统对底层数据的要求；除现场设备均靠标准4-20 ma／24V DC连接外，系统其它软，硬件通常只能使用一家产品．不同厂家产品之间缺乏互操作性，互换性，因此开放性，可集成性差． 第6页/共120页 2023/5/97现场总线技术产生的背景 这种系统很少留出接口允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法，工艺流程，配方等集成到通用系统中去，因此，面向行业的监控系统很少；对于大范围的分布式系统，使用大量的I/O电缆，以及敷设施工，不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性；由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断，报警，记录功能不强，也很难完成现场设备的远程参数设定，修改等参数化功能，影响了系统的可维护性等． 第7页/共120页 2023/5/98现场总线技术产生的背景 由于大规模集成电路的发展，许多传感器，执行机构，驱动装置等现场设备智能化，即内置CPU控制器，完成诸如线性化，量程转换，数字滤波甚至回路调节等功能．因此，对于这些智能现场设备增加一个串行数据接口（如RS-232/485）是非常方便的．有了这样的接口控制器就可以按其规定协议，通过串行通信方式（而不是I/O方式）完成对现场设备的监控．如果设想全部或大部分现场设备都具有串行通信接口，并具有统一的通信协议，控制器只需一根通信电缆就可与分散的现场设备连接，采用数字通信方式，完成对所有现场设备的监控和信息集成，这就是现场总线技术的初始想法． 第8页/共120页 2023/5/99现场总线技术产生的背景 随着控制，计算机，通信，网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制，管理的各个层次，覆盖从工段，车间，工厂，企业乃至世界各地的市场．信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统．现场总线就是顺应这一形式发展起来的新技术． 第9页/共120页 2023/5/910现场总线技术产生的背景 20世纪末，世界最重大的变化是全球市场的逐步形成，从而导致竞争空前加剧，产品技术含量高，更新换代快．处于全球市场之中的工业生产必须加快新产品的开发，按市场需求调整产品的上市时间T，改善质量Q，降低成本C，并不断完善售前售后服务S，才能在剧烈的竞争之中立于不败之地．追求完善的T.Q.C.S是一个永无止境的过程，它能不断地促进技术进步与管理改革．为了适应市场竞争需要，在追求TQCS的过程中逐渐形成了计算机集成制造系统CIMS． 第10页/共120页 2023/5/911现场总线技术产生的背景 它采用系统集成，信息集成的观点来组织工业生产．把市场，生产计划，制造过程，企业管理，售后服务看做要统一考虑的生产过程，并采用计算机，自动化，通信等技术来实现整个过程的综合自动化，以改善生产加工，管理决策等．由于它把整个生产过程看做是信息的采集，传送及加工处理的过程，因而信息技术成为工业生产制造过程的重要因素．综合自动化就是在信息采集，加工的基础上，运用网络和数据库技术，实现信息集成，在集成信息的基础上进一步优化生产与操作，增加产量，改善T.Q.