现场总线技术及其应用PPT学习教案.pptx

现场总线技术是一种在工业控制领域广泛应用的通信技术，它主要连接现场级的仪表和控制设备，实现设备间的数字化、双向通信。现场总线技术的发展经历了从气动信号、电气信号、集中式控制、分布式控制到现在的现场总线控制系统（FCS）的演变。FCS的出现极大地提高了系统的可靠性和效率，降低了安装和维护成本。 现场总线的主要特点包括： 1. 高系统可靠性：由于其数字化通信，减少了信号干扰和错误的可能性。 2. 开放式互连网络：允许不同厂商的设备互相通信，增强了系统的兼容性和扩展性。 3. 低成本安装和接线：简化了布线，减少了硬件需求。 4. 调节性能提升：通过实时数据交换，提高了控制精度。 5. 系统组态简便：简化了设备配置和网络管理。 在国际标准化方面，IEC和ISA都在推动现场总线的标准制定，如FieldBus、FF（基金会现场总线）、Profibus、LonWorks、CAN、HART、P-Net等。现场总线的模型通常包括物理层、链路层和应用层，有的还包括用户层，这些层对应于ISO的OSI七层模型的一部分。 现场总线在煤化工控制领域的应用尤其重要，特别是在固定床间歇式造气炉的控制中。传统的控制方法包括机械式水压自动机、单回路数字调节器、PLC以及DCS。随着FCS的应用，控制精度和效率得到显著提升。例如，CAN（Controller Area Network）现场总线被用于间歇造气炉的控制系统，它通过工业控制机（IPC）、CAN适配器、传感器和执行器构建了一个网络，实现了对炉况、温度、阀门等的精确监控和控制。硬件节点包括RRCAN驱动器、CAN控制器和常规仪表，软件节点则由多个控制软件包组成，如雷达信号处理、基本I/O管理、造气过程控制和氢氮比控制等，共同确保了整个工艺流程的高效运行。 现场总线技术以其优势在工业自动化中扮演着关键角色，尤其是在能源密集型行业如煤化工中，它通过优化生产过程、提高能效和减少资源浪费，对企业的经济效益和环境可持续性具有深远影响。