传感器课件第十二课

1、传感器与检测技术第十二讲第十二章 可靠性(Reliability)重点阅读可靠性设计一节牢记可靠性设计原则：1、尽量简单：元件少、结构简单、工艺简单、使用简单、维修简单。2、技术上成熟：选用合乎标准的原材料和元件，采用保守的设计方案。课后阅读“多传感器信息融合技术”、“现代检测系统”两章内容。现场总线1、DCS Distributed Control System 分散控制、集中管理 197080年代发展兴起 现场级的控制系统结构形式上包括：集中式DCSFCSNCS (Network Control System)。Sensor1S2S3S5S6S4通信线路（RS422等）S(i+1)S(i+

2、2)S(i)特点：1、分散特点、降低控制风险；2、布线复杂； 控制器（传感器、执行器）3、兼容性差，各厂家产品不能互联互通；4、系统只能在一定限度下组态，扩充性有限；5、维护代价高，需要长时间培训人员。2、FCS Fieldbus Control System A)突破DCS系统专用通信网络的局限，采用基于公开化、标准化的解决方案，即采用Fieldbus。 B)将DCS系统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。 随着控制功能向现场仪表的转移和数字通讯网络的应用出现了FCS。分散性开放性数字通信C)采用了智能仪表，构成全数字化系统，智能仪表成为能独立承担

3、某些控制、通信任务的网络节点。智能传感器数字仪表调节阀3、Fieldbus 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、执行机构等现场设备间的数字通信以及现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。 它是一种全数字化、串行、双向、多站的通信网络。A)发展过程MCU、MPU、COMPUTER功能，价格，计算机网络技术迅速发展，信息流通的范围，深度；企业生产过程自动化系统现状：仍采用420mA模拟信号传输，或自我封闭式的集散系统，设备之间和系统和外界的信息交换难以实现。厂级网（管理网）车间级网（监控网）现场级网（现场总线网）外界 国际标准化组织、北

4、美、欧洲等国的仪表控制界先后着手进行现场总线标准制定与技术开发，在不同的领域形成了几大总线系列，目前还没有完全统一。B)分类Sensor bus 位传输 例如：ASIDevice bus 字节传输 例如：CANField bus 数据流传输 例如：FF,LonWorks, Profibus,World_FIP 传输数据的格式与以太网等不一样，以满足实时控制，可靠性高的条件。FF(Fieldbus Foundation) H1(低速) 1900m H2(高速) 750m(1Mbit/S)或500m(2.5Mbit/S) 物理传输介质：双绞线、光缆、无线发射 1994年由ISP 基金会和World

5、 FIP(北美)两大集团合并成立FF基金会，其宗旨在于开发出符合IEC和ISO标准的、唯一的国际现场总线（Fundation Fieldbus）。 LonWorks 300 bit/S 1.5Mbit/S 直接通信距离 2700m(78Kbit/S，双绞线) 物理传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线 Echelon+Toshiba+Motorola主要应用：升降机、快餐加工、冷藏业采用了ISO/OSI全部7层协议。 HART Rosemount 在模拟信号上叠加了FSK数字信号，模拟和数字通讯可以同时进行，因而保证420mA模拟系统与数字通讯系统可以兼容，可以在一根双绞线上连

6、接多台现场设备。 数据传输速率低 1200bps Profibus 德国国家标准DIN9245和欧洲标准prEN50170的现场总线。 CAN 德国BOSCH推出，用于汽车内部测量和执行部件之间的数据通信。 已广泛用于离散控制领域。4、FF (Fieldbus Foundation)。现场总线框架模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层用户层应用层数据链路层物理层ISO/OSI模型体系结构 三种拓扑结构:点对点：每个现场仪表可单独接到H1低速总线上，然后连至控制系统。树状:按不同的工作区域，把若干个现场仪表集中，每个区域的仪表通过属于H1性质的现场总线（Home-run）,连至控制设

7、备。带桥：现场仪表H1H2 桥控制设备 一般为总线型，无路由器，该特点由实时控制特点决定。应用层数据管理网络管理功能块DDL（设备描述语言）网络管理a、具有判断功能的中央调度器；b、有效而安全的数据传输；c、具备二层与七层间的接口；d、支持Client/Server模型；e、支持请求/广播/预约模式；f、提供用户层信息的编码和解码；g、对用户层提供出错信息的通告。功能块（Function Blocks）a、DI、DO、AI、AO；b、PID、PD；c、BG(偏差/增益器)、RA(比率)；d、SS(选择器)、ML(手动装载器)；e、离散控制、动态补偿、计算等。DDL（设备描述语言） 类似于C语言，描述对象内容：a、制造商定义部分：与制造者有关的参数；b、用户组定义部分：面向用户的参数；c、FF规范定义部分：现场设备的功能性参数。FF的整体解决方案a、协议监控和诊断工具；b、总线分析器；c、仿真软件；d、DD（数据描述）软件工具；e、评测工具；f、性能测试工具。5、Fieldbus小结是 MUNICATION +AUMATIC CONTROL的产物；遵循公开统一的技术标准，可实现不同厂家，不同品牌的设备的互操作性和互换性；多种物理传输介质，节省线缆