MT 中 华 人 民 共 和 国 煤 炭 行 业 标 准 MT/T XXXX-2009 矿用现场总线 Field-bus for a coal mine （送审稿） 2009-XX-XX 发布 2009-XX-XX 实施 国家安全生产监督管理总局 发布 ICS 73.100.99 D 98 备案号
分类：安全管理制度 行业：采矿冶金行业 文件类型：Word 文件大小：236 KB 时间：2026-01-15 价格：¥2.00
现场总线技术综述 现场总线（Fieldbus）是 80 年代末、90 年代初国际上发展形成的，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。它作为工 厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管 理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布 控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合 技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化 系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度 上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的 底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、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。 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。 人们一般把 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 作为新一代控制系统，一方面，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；另一方 面把 DCS 的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。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统 最显著的特征。 现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的 磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有 :FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline 等。它 们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场 总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、 体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后 阐述现场总线的发展趋势与技术展望。 一、现场总线的技术特点 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行 互连并实现信息交换，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。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵 从。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。一个具 有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给 了用户。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。 2、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。而互用性则意味着不 同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与 控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功 能，并可随时诊断设备的运行状态。 4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能， 使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现 有 DCS 集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠 性。 5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线， 是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红 外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可 满足本质安全防爆要求等。
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现场总线技术及控制系统 摘要：文章介绍了现场总线的概念,回顾了其产生及发展历程，分 析了现场总线控制系统相对于集散控制系统的特点和优点。针对当前 流行的几种现场总线，简要介绍了各自的技术特色，指出控制系统的 开放互连是发展的必然。 关键词：现场总线，集散控制系统，分布式控制，FCS，DCS， 开放式互连系统 一、前言 七十年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转 换、传递，其精度差、受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制 效果及系统稳定性都很差。七十年代末，随着大规模集成电路的出现， 微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、 通过适当的接口电路用于控制系统，控制效果得到提高；但是尽管如 此，还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术 和计算机网络技术的成熟和发展，控制领域又发生了一次技术变革。 这次变革使传统的控制系统（如集散控制系统）无论在结构上还是在 性能上都发生了巨大的飞跃，这次变革的基础就是现场总线技术的产 生。 现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数 字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备控制网络 （INFRANET）。80 年代以来，各种现场总线技术开始出现，人们 要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高，从而使现 场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会(ISA)于 1984 年开始制订现场总线标准，在欧洲有德国的 PROFIBUS 和法国的 FIP 等，各种现场总线标准陆续形成。其中主要的有：基金会现场总线 FF （Foundation Fieldbus）、控制局域网络 CAN（Controller Area Network）、局部操作网络 LonWorks（Local Operating Network）、 过程现场总线 PROFIBUS（Process Field Bus）和 HART 协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。但是，总线标准的制定工作并非 一帆风顺，由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团 受自身利益的驱使，致使现场总线的国际化标准工作进展缓慢。但是 不论如何，制定单一的开放国际现场总线标准是发展的必然。 二、当前流行的几类现场总线 1、基金会现场总线 FF
分类：安全管理制度 行业：其它行业 文件类型：Word 文件大小：66.5 KB 时间：2026-02-25 价格：¥2.00
现场总线技术及控制系统 摘要：文章介绍了现场总线的概念,回顾了其产生及发展历程，分析了现场总线控制 系统相对于集散控制系统的特点和优点。针对当前流行的几种现场总线，简要介绍了各 自的技术特色，指出控制系统的开放互连是发展的必然。 关键词：现场总线，集散控制系统，分布式控制，FCS，DCS，开放式互连系统 一、前言 七十年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差、 受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。七十年代末， 随着大规模集成电路的出现，微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、 可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统，控制效果得到提高；但是尽管如此，还 是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟 和发展，控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统（如集散控制系统） 无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃，这次变革的基础就是现场总线技术的 产生。 现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信 网络，它也被称为现场底层设备控制网络（INFRANET）。80 年代以来，各种现场总线 技术开始出现，人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高，从而使 现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会(ISA)于 1984 年开始制订现场 总线标准，在欧洲有德国的 PROFIBUS 和法国的 FIP 等，各种现场总线标准陆续形成。 其中主要的有：基金会现场总线 FF（Foundation Fieldbus）、控制局域网络 CAN （Controller Area Network）、局部操作网络 LonWorks（Local Operating Network）、过 程现场总线 PROFIBUS（Process Field Bus）和 HART 协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。但是，总线标准的制定工作并非一帆风顺，由于行业与地域发展等历史 原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，致使现场总线的国际化标准工作进展 缓慢。但是不论如何，制定单一的开放国际现场总线标准是发展的必然。 二、当前流行的几类现场总线 1、基金会现场总线 FF 基金会现场总线 FF 是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的一种 技术。其前身是以美国 Fisher－Rosemount 公司为首，联合 Foxboro、横河、ABB、西门 子等 80 家公司制定的 ISP 协议和以 Honeywell 公司为首，联合欧洲等地 150 家公司制定 的 World FIP 协议。这两大集团于 1994 年 9 月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出 国际上统一的现场总线协议。 基金会现场总线分为 H1 和高速 H2 两种通信速率。H1 的传输速率为 31.25Kbps，通 信距离可达 1.9km，可支持总线供电和本质安全防暴环境。H2 的传输速率可为 1Mbps 和 2.5Mbps 两种，通信距离为 750m 和 500m。物理传输介质可为双绞线、光缆和无线， 其传输信号采用曼切斯特编码。基金会现场总线以 ISO/OSI 开放系统互连模型为基础， 取其物理层、数据链路层、应用层为 FF 通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户 层。用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描 述语言规定了通用的功能块集。FF 总线包括 FF 通信协议、ISO 模型中的 2～7 层通信协 议的通栈、用于描述设备特性及操作接口的 DDL 设备描述语言、设备描述字典，用于实 现测量、控制、工程量转换的应用功能块，实现系统组态管理功能的系统软件技术以及 构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。 2、CAN 总线 CAN 总线最早是由德国 Bosch 公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据 通信协议。其总线规范已被 ISO 国际标准组织制定为国际标准，并且广泛应用于离散控 制领域。它也是基于 OSI 模型，但进行了优化，采用了其中的物理层、数据链路层、应 用层，提高了实时性。其节点有优先级设定，支持点对点、一点对多点、广播模式通信。 各节点可随时发送消息。传输介质为双绞线，通信速率与总线长度有关。CAN 总线采用 短消息报文，每一帧有效字节数为 8 个；当节点出错时，可自动关闭，抗干扰能力强， 可靠性高。 3、LonWorks 总线 LonWorks 技术是美国 ECHELON 公司开发，并与 Motorola 和东芝公司共同倡导的 现场总线技术。它采用了 OSI 参考模型全部的七层协议结构。LonWorks 技术的核心是具 备通信和控制功能的 Neuron 芯片。Neuron 芯片实现完整的 LonWorks 的 LonTalk 通信协议。其上集成有三个 8 位 CPU。一个 CPU 完成 OSI 模 型第一和第二层的功能，称为介质访问处理器。一个 CPU 是应用处理器，运行操作系统 与用户代码。还有一个 CPU 为网络处理器，作为前两者的中介，它进行网络变量寻址、 更新、路径选择、网络通信管理等。由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。 LonWorks 支持多种物理介质并支持多种拓扑结构，组网方式灵活，其 IS－78 本安物理 通道使得它可以应用于危险区域。LonWorks 应用范围主要包括楼宇自动化、工业控制等， 在组建分布式监控网络方面有较优越的性能。 4、PROFIBUS 总线 PROFIBUS 是符合德国国家标准 DIN19245 和欧洲标准 EN50179 的现场总线，包括 PROFIBUS－DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA 三部分。它也只采用了 OSI 模型 的物理层、数据链路层、应用层。PROFIBUS 支持主从方式、纯主方式、多主多从通信 方式。主站对总线具有控制权，主站间通过传递令牌来传递对总线的控制权。取得控制
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现场总线技术在电力自动化中的应用 1、概述 现场总线（Fieldbus）是当前自动化领域的热门话题，被誉为自动化 领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变 革，随着工业电网的日益复杂，人们对电网的安全要求也越来越高，现场 总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用 在电力自动化中。 2、现场总线 现场总线是 80 年代末、90 年代初国际上形成的，用于生产现场、在 微机化测量控制设备之间的实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称 为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 现场总线系统 FCS 称为第五代控制系统，人们一般把 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 作为新一代控制系统，一方面，突破了 DSC 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；另一方面把 DCS 的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。可以说，开放性、分散性与 数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 2.1 特点 现场总线技术是计算机，网络通讯、超大规模集成电路、仪表和测试、 过程控制和生产管理等现代高科技迅猛发展的综合产物，因此现场总线的 内涵现在已远远不是指这一根通讯线或一种通讯标准。现场总线的控制系 统在精度、可靠性、经济性等许多方面都要比传统的控制系统要优越得多， 其主要特点如下。 A 系统的开放性。 传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或 并口对外通讯。在ＦＣＳ中, 工作站同时靠挂于现场总线和局域网两层 网络，通过后者可以与其它计算机系 统或网络进行高速信息交换，以实 现资源共享。另外，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的， 没有专利许可要求，实行技术共享。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。 B 可操作性与互用性 不同厂家生产的 DCS 产品不能互换，要想更新技术和设备，只能全 部更换。FCS 可实现互连设备间、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。不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换 而实现互用。
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现场总线技术综述 现场总线（Fieldbus）是 80 年代末、90 年代初国际上发展形成的，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。它作为工厂数字通信网络 的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它 不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、 控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成 为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实 力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设 备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、 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。 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。人们一 般把 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 作为新一代控制系统，一方 面，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；另一方面把 DCS 的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。可以说，开放性、分散性与数 字通讯是现场总线系统最显著的特征。 现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合 并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有 :FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline 等。它们具有 各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点 的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术 及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后阐述现场总线的发展趋势与 技术展望。 一、现场总线的技术特点 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实 现信息交换，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。这里 的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。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。一个具有总线功能的现场总线网络系 统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。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。 2、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。而互用性则意味着不同生产厂家的性 能类似的设备可进行互换而实现互用。 3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功 能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断 设备的运行状态。 4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得现场 总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有 DCS 集中与分 散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。 5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为 在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等， 具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。 二、现场总线的优点 由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计、安装、 投运到正常生产运行及其检修维护，都体现出优越性。 1、节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多 种传感、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制器、 计算单元等，也不再需要 DCS 系统的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接 线，还可以用工控 PC 机作为操作站，从而节省了一大笔硬件投资，由于控制设备的减少， 还可减少控制室的占地面积。
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基于 Profibus 现场总线的煤矿井下胶带监控系统 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。它应用在生产现场，实现微 机化测量设备之间的双向串行多节点数字通信，它适应了工业控制系统向分散化、网络 化、智能化方向的发展，一经产生便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普 遍关注。自 80 年代末以来，几种现场总线技术如 FF、Lonworks、Canbus、Profibus 等已 逐渐成熟并对工业自动化进程形成影响。Profibus 是 Process FieldBus 的缩写，是一种用 于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，可实现现场设 备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信，从而为实现工厂综合自动化和现场设 备智能化提供可行的解决方案。胶带运输是煤矿生产中十分重要的环节，监控系统在该 环节的投入是煤矿现代化生产的趋势。本文以皖北矿务局祁东煤矿的井下胶带监控系统 为例，简介 Profibus 现场总线技术在监控系统中的应用。 一、Profibus 现场总线技术 1、Profibus 概貌 Profibus 是一种国际化、开放式、不依赖于生产商的现场总线标准，广泛应用于工业 自动化。Profibus 根据应用特点分为 Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA 三个兼容 版本。其中 Profibus-DP 是一种高速(数据传输速率 9.6kbit/s~12Mbit/s)的经济的设备级网 络，主要用于现场控制器与分散 I/O 之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时 间要求；Profibus-PA 采用 IECII58-2 标准，传输速率为 31.25kbit/s，并提供本质安全特性， 适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合；Profibus-FMS 主要解决车间级通信问题， 完成中等传输速度的循环或非循环数据交换任务。 2、总线拓朴结构 根据现场设备到控制器的连接方式，现场总线的拓扑结构可有多种形式，通常采用 以下三种：线形、树形和环形。Profibus 采用的是线形结构，其特点是简明，用一根总干 线从控制器连接到机械装置(控制对象)，总线电缆从主干电缆分支到现场设备处，控制器 扫描所有 I/O 站上的输入，必要时还可发送信息到输出通道。在这种总线结构下，可实 现多主式和对等式通信，可以两个控制器共享同一个系统中的信息和 I/O 站。另外，不 需关闭总线系统就可以把一个 I/O 设备从总线上拆下，这给总线系统的维修带来了很大 方便。 3、Profibus-DP 的设备类型 根据实际设计需要，本系统采用 Profibus-DP。每个 Profibus-DP 系统包括以下三种 不同类型的设备： （1）DP 主站类型 1 它是 Profibus-DP 应用的中心部件，在一个规定的、重复的信息周期内，中央控制器 或 PC 机与分布式从站(DP 从站)交换信息。非循环传输的数据与循环的测量值相比不是 经常变动的，因此这种数据与快速循环的有用数据一起传输，但它以较低的优先级传输。 主站中的中断确认保证由 DP 从站来的中断可靠传输。 （2）DP 主站类型 2 这种类型的设备(如编程器、组态设备或操作设备)用于 DP 系统的启动、组态或用于 正常运行过程（如诊断）中的系统操作。此类型的主站可以读取由设备来的输入、输出、 诊断和组态数据。 （3）DP 从站 一个 DP 从站是一个 I/O 设备，它读取输入信息并向 I/O 提供输出信息，输入和输出 信息数取决于设备类型，最大为 244 字节。 4、Profibus-DP 的通信协议 Profibus 现场总线采用了 OSI 模型的物理层、数据链路层，如图 1 所示。其传输速 率为 9.6kbps~12Mbps，最大传输距离在 12Mbps 时为 100m，在 1.5Mbps 时为 400m，可 用中继器延长至 10km。其传输介质既可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接 127 个 站点。 Profibus-DP 物理层与 ISO/OSI 参考模型的第一层相同，采用 EIA-RS485 协议，根据 数据传输速率的不同，可选用双绞线和光纤两种传输介质。 Profibus-DP 数据链路层协议媒体访问控制(MAL)部分采用受控访问的令牌总线 (Token Bus)和主从方式。令牌总线与局域网 IEEE8024 协议一致，令牌在总线上的各主站 间传递，持有令牌的主站获得总线控制权，该主站依照关系表与从站或与其它主站进行 通信。主从方式的数据链路协议与局域网标准不同，它符合 HDLC 中的非平衡正常响应 模式(NRM)。该模式的工作特点是：总线上一个主站控制着多个从站，主站与每一个从 站建立一条逻辑链路；主站发出命令，从站给出响应；从站可以连续发送多个帧，直到 无信息发送、达到发送数量或被主站停止为止。数据链路中帧的传输过程分为三个阶段：
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西门子的过程控制系统 PCS7 和 Profibus-DP 现场总线技术在垃圾焚烧发电厂中的应用 一系统概述 随着经济高速发展，城市化步伐速度也日益加快，城市生活垃圾和工业垃圾处理问题正 变得日益突出。每年全国城市垃圾清运量达数亿吨，在各大城市中，垃圾包围城市的现象非 常普遍。垃圾已对大气环境及地表和地下水及江河、湖泊等造成了严重污染，生态环境正在 遭到严重破坏。因此，结合城市具体情况，对垃圾的处理技术和处理系统及其控制策略等相 关问题进行探讨，找出处理效果好、经济上可行的处理方案已成为目前城市垃圾处理问题研 究的热点之一。 焚烧处理垃圾的主要优点是垃圾减量最大，无害化比较彻底。如焚烧垃圾发电是现有垃 圾处理方法中占地较小，效果较好的方法。另外，建立垃圾焚烧发电厂，可解决垃圾渗沥液 引起的污染地下水问题，垃圾焚烧后的废渣进入制砖厂，既减少了对环境的污染，还可产生 一定的经济效益。城市生活垃圾、工业垃圾、淤泥和废橡胶轮胎等垃圾焚烧处理技术，利用 垃圾焚烧的余热发电，变废为宝，将是今后环保技术的一个重要发展方向。 垃圾焚烧工作原理：垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥，然后送入炉排，炉 排在脉冲空气动力装置的推动下抛动垃圾，垃圾与炉排片上的均匀气孔喷出的助燃空气混合 燃烧，燃烧产生的热量进入余热锅炉，将锅炉给水加热到压力约 4Mpa，温度 400℃左右的蒸汽， 再推动汽机发电机组发电。由主燃烧室挥发和裂解出来的烟气进入第二、三级燃烧室，进行 进一步燃烧，使烟气的温度高达 1000℃，烟气在此稍作停留，使有毒烟气迅速分解，后经烟 气处理设备和除尘设备处理合格后排入大气。 垃圾焚烧发电厂主要技术参数： 焚化炉锅炉 2 台，垃圾处理量 350t/天，蒸汽量 35t/h，过热汽压 4.0Mpa，过热汽温 400℃，炉膛温度 980℃，给水温度 145℃ 。 汽轮机发电机组一套，主蒸汽压力 3.9Mpa，主蒸汽温度 390℃，发电功率 12MW。 二 系统要求 1．提供完善的垃圾焚烧、余热发电 DCS 控制系统； 2．控制系统采用全冗余配置，保证系统高效、可靠、安全； 3．监控功能友好易用，汉化操作界面； 4．提供方便易学的功能组态，和专用功能块和图库，方便系统功能扩展或修改。 三 系统配置与功能实现 该控制系统采用西门子最先进的过程控制系统 PCS7 和 Profibus-DP 现场总线技术，控制 系统不仅要承担起全厂的生产过程控制，还要根据垃圾成分的变化快速调整控制程序，以保 证焚烧工艺的安全性，使其不再产生二次污染。Profibus-DP 总线的通讯速率可达 12Mbps，S7- 414H 双机热备系统和 ET200M 分布式 I/O 组成的 Profibus-DP 总线网构成切换结构，实现故障 时的无扰自动切换。上位机采用 WinCC V6.0 组态软件进行系统组态。该厂的垃圾焚烧工艺引 进加拿大 RICHWAY 公司专利技术，采用四级脉冲炉排，各项指标均达到国际环保要求。 控制系统提供的主要回路控制功能有：炉膛压力控制、干燥炉排温度控制、再循环烟气 温度控制、锅炉汽包水位控制、过热蒸汽温度控制、热井水位控制、除氧器水位控制。 1．操作员站(OS 站)和工程师站(ES 站) DCS 系统配置 4 套独立的操作员站（OS 站），其中两台焚烧炉配两个 OS 站，汽机和辅机 控制配两个 OS 站。每套 OS 均采用成熟、可靠的 DELL 商用计算机。 OS 站为操作员提供图形、列表、操作、历史数据再现等，可在打印机上输出。运行 Windows 2000 多任务网络操作系统下的 PCS7 OS 站应用软件。所有 OS 站均为全能值班配置，图像、操 作、数据一致，实现机、炉、电的运行操作。 系统配置 1 套工程师站（ES 站），采用成熟、可靠的 DELL 商用电脑。 ES 站主要完成实时数据库、控制块、图形、趋势、报表等系统数据的生成和下装，完成 对系统的详细自诊断和系统数据的列表和后备。运行 Windows 2000 多任务网络操作系统下的 PCS7 ES 站应用软件。 可由专业人员通过工程师站对系统进行组态、维护。专业工程师在授权的情况下，可以 在现场对系统进行在线或离线修改。同时，所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看， 增加了用户对系统掌握的程度，以及系统软件、硬件的透明度。当不需组态时，可运行与操 作员站完全相同的软件。 整个系统配置 2 台网络打印机，用于记录打印和 CRT 图象拷贝。打印机选用 DELL 网络打 印机。 2．冗余的 CPU414H 中央控制单元 本自控系统现场控制站的中央控制器采用冗余设计，它由 2 套 AS-400 型中央控制器组成。 它们预装有冗余软件，并通过一个通讯接口实现相互连接。在系统正常的运行中，当某个中
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