______________________燕山大學電氣工程學院現場總線習題課1-2

主講人：何群______________________燕山大學電氣工程學院1、什么是現場總線？

一種應用于生產現場，在現場設備之間、現場設備與控制裝置之間進行雙向、串行、多節點、數字式的數據交換的通信技術。______________________燕山大學電氣工程學院2、與DCS系統相比，FCS有哪些特點？有哪些優越性？

現場總線的技術特點：

（1）系統的開放性

通信協議公開，各不同廠商的設備之間可實現信息交換。

（2）互可操作性與互用性

互可操作性是指實現互連設備間、系統間的信息傳送與溝通；而互用性則意味著不同制造商性能類似的設備可進行更換，實現相互替換。

（3）現場設備的智能化與功能自治性

將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現場總線設備中完成。

（4）系統結構的高度分散性

現場總線已構成一種新的全分散性控制系統的體系結構，提高了可靠性。

（5）對現場環境的適應性

可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等多種傳輸介質，具有較強的抗干擾能力，采用兩線制實現供電與通信，并可滿足本質安全防爆要求。______________________燕山大學電氣工程學院現場總線的優點(優越性)

：（1）FCS實現全數字化通信

DCS采用層次化的體系結構，通信網絡分布于各層并采用數字通信方式，唯有生產現場層的常規模擬儀表仍然是—對一模擬信號(如4～20

mA

DC)傳輸方式，因此DCS是一個“半數字信號”系統。

FCS采用全數字化、雙向傳輸的通信方式。從最底層的傳感器、變送器和執行器就采用現場總線網絡，逐層向上直到最高層均為通信網絡互聯。多條分支通信線延伸到生產現場，用來連接現場數字儀表，采用一對N連接。

（2）FCS實現徹底的全分散式控制

在DCS中，生產現場的多臺模擬儀表集中接于輸入／輸出單元，每臺儀表只有單一的信號變換功能，而與控制有關的輸入、輸出、控制、運算等功能塊都集中于DCS的控制站內。從這個意義上講，DCS只是一個“半分散”系統。

FCS廢棄了DCS的輸入／輸出單元，由現場儀表取而代之，即把DCS控制站的功能化整為零，功能塊分散地分配給現場總線上的數字儀表。從而構成虛擬控制站，實現徹底的分散控制。______________________燕山大學電氣工程學院（3）FCS實現不同廠商產品互聯、互操作DCS系統的硬件、軟件甚至現場級設備都是各制造商自行研制開發的，不同廠商的產品由于通信協議的專有與不兼容，彼此難以互聯、互操作。而FCS的現場設備只要采用同一總線標準，不同廠商的產品既可互聯也可互換，并可以統一組態，從而徹底改變傳統DCS控制層的封閉性和專用性。FCS允許用戶選用各制造商性能價格比最優的產品集成控制系統，因而具有很好的可集成性。（4）FCS增強系統的可靠性、可維護性

FCS采用總線連接方式替代傳統的DCS一對一的I/O連線，對于大規模的I/O系統來說，減少了DCS由接線點造成的不可靠因素。同時，數字化的現場設備替代模擬儀表，FCS具有現場設備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現場設備的遠程參數設定、參數修改等工作，因而增強系統的可維護性。

______________________燕山大學電氣工程學院（5）FCS降低系統工程成本FCS對于大范圍、大規模分布式控制系統來說，節省了電纜、I/O裝置及電纜敷設費用。以每2～3臺現場儀表接到一根電纜計算，平均可減少1/2到2/3的輸入輸出卡、輸入輸出柜和隔離器等。因此，現場總線儀表與控制室間的電纜連接和安裝等費用估計可節約50％。______________________燕山大學電氣工程學院3、何謂現場總線的主設備、從設備？

可在總線上發起信息傳輸的設備叫做“總線主設備”(busmaster)。也就是說，主設備具備在總線上主動發起通信的能力，又稱命令者。不能在總線上主動發起通信、只能掛接在總線上、

對總線信息進行接收查詢的設備稱為總線從設備(busslaver)，也稱基本設備。______________________燕山大學電氣工程學院4、通信系統由哪幾部分組成?各自具有什么功能?通信系統是傳遞信息所需的一切技術設備的總和。它一般由信息源和信息接收者，發送、接收設備，傳輸介質幾部分組成。信息源和接收者是信息的產生者和使用者。發送設備的基本功能是將信息源和傳輸媒介匹配起來，即將信息源產生的消息信號經過編碼，并變換為便于傳送的信號形式，送往傳輸媒介。傳輸介質指發送設備到接收設備之間信號傳遞所經媒介。接收設備的基本功能是完成發送設備的反變換，即進行解調、譯碼、解密等。______________________燕山大學電氣工程學院5、差錯控制的作用是什么?分布控制系統的通信網絡是在條件比較惡劣的工業環境下工作的，因此，在信息傳輸過程中，各種各樣的干擾可能造成傳輸錯誤。這些錯誤輕則會使數據發生變化，重則會導致生產過程事故。因此必須采取一定的措施來檢測錯誤并糾正錯誤，檢錯和糾錯統稱為差錯控制。

突發錯誤；由突發噪聲引起的，誤碼連續成片出現；

隨機錯誤：由隨機噪聲引起的，誤碼與其前后的代碼是否出錯無關。

差錯控制方法：

在傳輸信息中附加冗余度，在傳輸方法中附加冗余度。______________________燕山大學電氣工程學院6、簡述PROFIBUS三部分的通信模型？______________________燕山大學電氣工程學院PROFIBUS通信模型參照了ISO/OSI參考模型的第1層（物理層）和第2層（數據鏈路層），其中FMS還采用了第7層（應用層）,另外增加了用戶層。PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS的第1層和第2層相同，

PROFIBUS-FMS有第7層，PROFIBUS－DP無第7層。PROFIBUS－PA有第1層和第2層，但與DP/FMS有區別，無第7層。______________________燕山大學電氣工程學院7、PROFIBUS的總線存取控制中介質控制的基本要求？（1）主站（PLC或PC）