现场总线技术及其在变电所综合自动化中的应用.pptx

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1、目录简介1分类4发展历史2应用5特点3发展状况6第1页/共16页目录页绪论PART ONE第2页/共16页简介历史背景定义 一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS现场总线控制系统。现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。第一代工业控制体系结构(气动信号标准：0.21kgf/cm2)；第二代工业控制体系结构ACS(电气信号：420mA)；第三代工业控制体系结构CCS(集中式控制)；第四代工业控制体系结构DCS(分布式控制体系结构)；第五代工业控制体系结构FCS(现场总线控制系统)。第3页/共

2、16页美国Intel公司提出一种计算机分布式控制系统-位总线成立World FIP制定了FIP协议成立一个专门委员会互操作系统协议（ISP）并制定PROFIBUS协议美国Rosemount 公司开发了一种可寻址的远程传感器（HART）通信协议1984年80年代中期 1985年1987年1994年ISP和WorldFIP宣布合并，融合成现场总线基金会发展历史第4页/共16页特点1系统的开放性2互可操作性与互用性3智能化与功能自治性4系统结构的高度分散性5对现场环境的适应性第5页/共16页分类CAN分类HART国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可

3、分为3类：传感器总线（sensor bus），属于位传输；设备总线（device bus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。基金现场总线LonWorksProfibus第6页/共16页应用现场总线在煤化工控制领域中的应用 现场总线在锅炉控制系统中的应用现场总线在配电自动化中的应用现场总线在智能交通领域中的应用现场总线在楼宇自动化中的应用第7页/共16页目录页现场总线技术在变电所综合自动化中的应用PART TWO第8页/共16页硬件系统设计软件系统设计变电站综合自动化系统AB应用基于现场总线的变电站综合自动化系统的设计变电站综合自动化系统，是集计算机技术、自动控制技术和通讯技术为一体的综

4、合电力装置，是变电站自动化监控管理的重要设备，具有微机监控、监控、保护故障录波、小电流姐弟选线、低频减载、四遥远传等功能。近年来，随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，现场总线控制系统（FCS）逐步发展起来，他在减少系统线缆、简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面都具有优越性。FCS控制系统在硬件结构上大致可分为工程师站、操作员站和现场控制站。相应的系统软件是工程师级软件、操作员级软件和现场控制级软件。其中工程师级组态软件的设计主要分为系统组态、实时数据库组态、历史数据库组态、控制回路组态、属性组态、报表组态等。最后，现场总线系统组态软件的设计比传统 DCS

5、系统软件有更好的可靠性和可移植性,具有良好的人机交互界面,尤其是提供了二次开发平台。这对变电站内各种设备的运行和操作起到了更好的监视和控制作用。系统总体结构首先要求变电站内所有需要监控和监测的设备，都配以单片机获DSP为核心的只能数字电路、智能数据终端，所有的智能终端都与现场中线相连，后台监控主机也挂在总线上，获取有智能终端传递过来的多种运行实时数据，通过其可以建立起实时数据库。而前台监控主机通过串口通信或网络通信从实时数据库读出、分析和处理数据,从而实现变电站的总体实时监视、协调与优化。对于历史数据库,可以用来打印曲线图、趋势图、分析报表等。以此为基础,变电站工程师通过前台主机中的组态软件监

6、控各种设备及各种运行数据,甚至对开关状态的设备可以依据实际情况进行实时的操作。第9页/共16页CAN总线基于CAN总线的牵引变电站综合自动化系统随着现场总线的发展，目前分散式牵引变电站综合自动化系统，其各部件之间已有的串行通信方式(RS232，RS422，RS485总线等)，由于传输速度慢，易受干扰，通信距离受限制且通信方式不灵活，所以无法满足大量实时数据传输的要求。现场总线即是一个开放的通信网络，又是一种全分布控制系统。20世纪80年代中后期出现的CAN总线是一个造价低廉而又适用于电力系统监控的控制网。将CAN用于变电站监控系统，有着BITBUS和RS485无法比拟的特性，能够从根本上改变变

7、电站监控系统的性能，第10页/共16页CAN总线优点优点优点如：(1)网上任一节点可在任一时刻向其他节点发信，而不分主从，这样可构成真正的多主系统。(2)在CAN应用层使用DeviceNet协议，可把优先级别分组，这样满足了不同的实时性要求。(3)CAN采用非破坏性仲裁技术，当2个节点同时向网上发信时，优先级低的报文主动停发送，而不会导致网络瘫痪。(4)CAN采用短帧结构，传输时间短，受干扰少。CAN现场总线完善的网络功能，简单可靠的硬件，使其在面向对象的变电站综合自动化系统中显示了广阔的前景，面向对象的保护控制综合单元均可以被视为CAN网络上的一个节点或子站。采用的CAN现场总线网络，具有良

8、好的开放性、互操作性和7层完整的网络通信协议，提供RS232通信接口。第11页/共16页目录页发展状况PART THREE第12页/共16页NOW多种总线共存总线应用领域不断拓展不断成立总线国际组织每种总线都以企业为支撑在竞争中协调共存一个设备制造商参加多个总线组织以太网成为新热点各种总线相继成为自己国家或地区标准发展现状第13页/共16页早期的MAP模型由7层组成，现在提出了3层结构自动化，2层自动化，甚至1层结构，由以太网一通到底。越来越多的企业采用最流行的TCP/IP协议加以太网，操作设备一般采用工业PC甚至普通PC，控制设备一般采用标准的PLC或者是工业控制计算机等，而控制网络就是各种

9、现场总线的应用领域。现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是很高。从应用状况看，无论是FF和Profibus，还是其他一些现场总线，都能较好地实现速率要求较慢的过程控制高速现场总线主要应用于控制网内的互连，连接控制计算机、PLC等智能程度较高、处理速度快的设备，以及实现低速现场总线网桥间的连接，它是充分实现系统的全分散控制结构所必须的。发展趋势网络结构趋向简单化 大量采用成熟、开放和通用的技术 在管理网的通信协议上低速现场总线领域的继续发展和完善高速现场总线技术的发展发展趋势第14页/共16页致谢THANKS!谢谢观看！第15页/共16页感谢您的观看！第16页/共16页