现场总线控制系统设计.pdf

摘要

基于现场总线的控制系统是热工控制系统的发展方向，目前基于现场总线的控制

系统在电厂中还没有应用.本文介绍了现场总线控制系统FCS（Field-busControl

System）的发展，以及FCS的结构及主要技术特点。全面分析了CAN底层协议和应

用层协议DeviceNet的技术特点、协议规范，根据现场对系统的要求，设计出一个

基于CAN总线的控制系统，系统充分利用CAN总线的优点，具有较高的可靠性、良

好的开放性和互换性。并且针对这种系统存在的问题进行了分析并提出措施.

ABSTRACT

Fieldbuscontrolsystemisthedevelopmentdirectionofthethermal

controlsystem,fieldbuscontrolsysteminthepowerplanthasnotbeen

applied.Thispaperintroducesafieldbuscontrolsystem(FCSField-bus

ControlSystem),aswellasthestructureandmaintechnicalfeaturesofFCS.

CANbottomofacomprehensiveanalysisoftheapplicationlayerprotocol

agreementandthetechnicalfeaturesDeviceNet,norm,thesceneofthesystem

requirements,designofacontrolsystembasedonCANbus,CANbussystem

totakefulladvantageofthemeritsofimprovingthesystemreliabilityand

openness.Thissystemalsoanalyzestheproblemsandproposedmeasures.

前言

一般把现场总线系统FieldbusControlSystem，FCS）称为第五代控制系统。

把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制

系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来

的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统（FCS）是融合现场总

线这一开放的，具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连，突破了DCS

系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封

闭系统所造成的缺陷；形成的一种全新的分布式控制系统。FCS是网络技术、计算机

软硬件技术、控制技术发展的产物。目前应用不多，仍然在不断完善中。

一现场总线控制系统概述

（一）现场总线（Fieldbus）

根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会(ISA)的定义：现场总线是连接智

能现场设备和自动化系统的数字、双向传输、多分支结构的通信网络。它的关键标

志是能支持双向多节点、总线式、全数字通讯。是80年代末、90年代初国际上发展

形成的，主要用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互

连通讯网络。

作为工厂设备级基础通讯网络，具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本

低的特点:具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数

为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通

讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。具有以下特点：

开放性，指通信协议公开，相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。

现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。对一个开放

系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。用户可按自己的需要

和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。

互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息

传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性