习题课1-2现场总线

______________________燕山大学电气工程学院现场总线习题课1-2

主讲人：何群______________________燕山大学电气工程学院1、什么是现场总线？

一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间进行双向、串行、多节点、数字式的数据交换的通信技术。______________________燕山大学电气工程学院2、与DCS系统相比，FCS有哪些特点？有哪些优越性？

现场总线的技术特点：

（1）系统的开放性

通信协议公开，各不同厂商的设备之间可实现信息交换。

（2）互可操作性与互用性

互可操作性是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通；而互用性则意味着不同制造商性能类似的设备可进行更换，实现相互替换。

（3）现场设备的智能化与功能自治性

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总线设备中完成。

（4）系统结构的高度分散性

现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构，提高了可靠性。

（5）对现场环境的适应性

可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等多种传输介质，具有较强的抗干扰能力，采用两线制实现供电与通信，并可满足本质安全防爆要求。______________________燕山大学电气工程学院现场总线的优点(优越性)

：（1）FCS实现全数字化通信

DCS采用层次化的体系结构，通信网络分布于各层并采用数字通信方式，唯有生产现场层的常规模拟仪表仍然是—对一模拟信号(如4～20

mA

DC)传输方式，因此DCS是一个“半数字信号”系统。

FCS采用全数字化、双向传输的通信方式。从最底层的传感器、变送器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直到最高层均为通信网络互联。多条分支通信线延伸到生产现场，用来连接现场数字仪表，采用一对N连接。

（2）FCS实现彻底的全分散式控制

在DCS中，生产现场的多台模拟仪表集中接于输入／输出单元，每台仪表只有单一的信号变换功能，而与控制有关的输入、输出、控制、运算等功能块都集中于DCS的控制站内。从这个意义上讲，DCS只是一个“半分散”系统。

FCS废弃了DCS的输入／输出单元，由现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，功能块分散地分配给现场总线上的数字仪表。从而构成虚拟控制站，实现彻底的分散控制。______________________燕山大学电气工程学院（3）FCS实现不同厂商产品互联、互操作DCS系统的硬件、软件甚至现场级设备都是各制造商自行研制开发的，不同厂商的产品由于通信协议的专有与不兼容，彼此难以互联、互操作。而FCS的现场设备只要采用同一总线标准，不同厂商的产品既可互联也可互换，并可以统一组态，从而彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性。FCS允许用户选用各制造商性能价格比最优的产品集成控制系统，因而具有很好的可集成性。（4）FCS增强系统的可靠性、可维护性

FCS采用总线连接方式替代传统的DCS一对一的I/O连线，对于大规模的I/O系统来说，减少了DCS由接线点造成的不可靠因素。同时，数字化的现场设备替代模拟仪表，FCS具有现场设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、参数修改等工作，因而增强系统的可维护性。

______________________燕山大学电气工程学院（5）FCS降低系统工程成本FCS对于大范围、大规模分布式控制系统来说，节省了电缆、I/O装置及电缆敷设费用。以每2～3台现场仪表接到一根电缆计算，平均可减少1/2到2/3的输入输出卡、输入输出柜和隔离器等。因此，现场总线仪表与控制室间的电缆连接和安装等费用估计可节约50％。______________________燕山大学电气工程学院3、何谓现场总线的主设备、从设备？

可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”(busmaster)。也就是说，主设备具备在总线上主动发起通信的能力，又称命令者。不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、

对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(busslaver)，也称基本设备。______________________燕山大学电气工程学院4、通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能?通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输介质几部分组成。信息源和接收者是信息的产生者和使用者。发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。______________________燕山大学电气工程学院5、差错控制的作用是什么?分布控制系统的通信网络是在条件比较恶劣的工业环境下工作的，因此，在信息传输过程中，各种各样的干扰可能造成传输错误。这些错误轻则会使数据发生变化，重则会导致生产过程事故。因此必须采取一定的措施来检测错误并纠正错误，检错和纠错统称为差错控制。

突发错误；由突发噪声引起的，误码连续成片出现；

随机错误：由随机噪声引起的，误码与其前后的代码是否出错无关。

差错控制方法：

在传输信息中附加冗余度，在传输方法中附加冗余度。______________________燕山大学电气工程学院6、简述PROFIBUS三部分的通信模型？______________________燕山大学电气工程学院PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层（物理层）和第2层（数据链路层），其中FMS还采用了第7层（应用层）,另外增加了用户层。PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS的第1层和第2层相同，

PROFIBUS-FMS有第7层，PROFIBUS－DP无第7层。PROFIBUS－PA有第1层和第2层，但与DP/FMS有区别，无第7层。______________________燕山大学电气工程学院7、PROFIBUS的总线存取控制中介质控制的基本要求？（1）主站（PLC或PC）