1、現(xiàn)場總線技術(shù) 王鑫國 2 聯(lián)系方式 v郵箱： v手機：v辦公室：機電學(xué)科樓d312 3 參考書 v教材：李正軍，現(xiàn)場總線及其應(yīng)用技術(shù)，機 械工業(yè)出版社，2005 v陽憲惠，現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用（第2版）， 清華大學(xué)出版社， 2008 4 課程要求及考核方式 v課程性質(zhì)：專業(yè)選修課 v課時：24學(xué)時 v成績評定方式：平時30%+考試70% 5 教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（江浦） v第1章 現(xiàn)場總線概述（2學(xué)時） v第3章 串行通信接口技術(shù)（1學(xué)時） v第4章 can總線（5學(xué)時） v第5章 lonworks現(xiàn)場總線（6學(xué)時） v第6章 profibus現(xiàn)場總線（5學(xué)時） v第7

2、章 基金會現(xiàn)場總線ff（3學(xué)時） v實驗（2學(xué)時） 6 教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（浦江） v第1章 現(xiàn)場總線概述（2學(xué)時） v第3章 串行通信接口技術(shù)（1學(xué)時） v第4章 can總線（5學(xué)時） v第5章 lonworks現(xiàn)場總線（6學(xué)時） v第6章 profibus現(xiàn)場總線（4學(xué)時） v第7章 基金會現(xiàn)場總線ff（2學(xué)時） v實驗（4學(xué)時） 7 第1章 現(xiàn)場總線概述 1.1 現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀與發(fā)展 1.2 基于現(xiàn)場總線的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系 統(tǒng) 1.3 現(xiàn)場總線簡介 8 1.1 現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀與發(fā)展 現(xiàn)場總線的基本概念 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生 現(xiàn)場總線的本質(zhì) 現(xiàn)場總線的特點和優(yōu)點 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的制定 現(xiàn)場總線的

3、現(xiàn)狀 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn) 現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢 9 現(xiàn)場總線的基本概念現(xiàn)場總線的基本概念 10 11 12 控制系統(tǒng)的五個發(fā)展階段 （1 1）初級控制系統(tǒng)）初級控制系統(tǒng) 時間時間：2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代以前年代以前；特點特點：所用的設(shè)備主要是安裝所用的設(shè)備主要是安裝 在生產(chǎn)現(xiàn)場、具有簡單測控功能的在生產(chǎn)現(xiàn)場、具有簡單測控功能的基地式儀表基地式儀表。此階段的控。此階段的控 制系統(tǒng)均簡單。制系統(tǒng)均簡單。 （2 2）模擬儀表控制系統(tǒng)）模擬儀表控制系統(tǒng) 時間時間：60年代至年代至70年代后期年代后期；特點特點：以電子管、晶體管、以電子管、晶體管、 集成電路為核心的氣動和電動集成電路為核心的氣動和電

4、動單元組合式儀表單元組合式儀表兩大系列兩大系列，它它 們分別以壓縮空氣和直流電源作為動力，在儀表內(nèi)部實行電們分別以壓縮空氣和直流電源作為動力，在儀表內(nèi)部實行電 壓并聯(lián)傳輸，外部實行電流串聯(lián)傳輸壓并聯(lián)傳輸，外部實行電流串聯(lián)傳輸 （采用（采用4-20ma4-20ma的模擬信的模擬信 號標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)），以減小傳輸過程的干擾。），以減小傳輸過程的干擾。 1.1.1 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生現(xiàn)場總線的產(chǎn)生 13 基于調(diào)節(jié)器的單回路自動控制 14 （3 3）集中式數(shù)字控制系統(tǒng)）集中式數(shù)字控制系統(tǒng)（ddcddc） 時間：時間：8080年代初；特點：用數(shù)字計算機代替控制室內(nèi)的年代初；特點：用數(shù)字計算機代替控制室內(nèi)的 儀表

5、來完成控制系統(tǒng)功能。儀表來完成控制系統(tǒng)功能。 （4 4）集散控制系統(tǒng)（）集散控制系統(tǒng)（dcsdcs） 組成：由組成：由現(xiàn)場控制站、現(xiàn)場控制站、以及多臺計算機構(gòu)成；以及多臺計算機構(gòu)成； 在在dcsdcs系統(tǒng)中，測量儀表、變送器一般為模擬儀表，控制系統(tǒng)中，測量儀表、變送器一般為模擬儀表，控制 器為數(shù)字式，因而它又是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)。器為數(shù)字式，因而它又是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)。 各廠家的產(chǎn)品互換與互操作有一定的局限性。各廠家的產(chǎn)品互換與互操作有一定的局限性。 15 變送器 dcs 調(diào)節(jié)閥 dcs傳統(tǒng)控制方式 16 基于dcs的自動控制系統(tǒng) 17 （5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（fcs

6、） 特點：特點：把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化、把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化、 標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，通過現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，通過現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把dcs的集散系的集散系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成了新型全分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成了新型全分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放 到現(xiàn)場，是繼到現(xiàn)場，是繼dcs后的又一代控制系統(tǒng)。后的又一代控制系統(tǒng)。 up to 1900 meters in length 現(xiàn)場總線控制方式 現(xiàn)場智能儀表 現(xiàn)場智能控制設(shè)備 18 現(xiàn)場總線設(shè)備 19 fcsfcs與與dcsdcs的比較的比較 fcsdcs i/o cpu. fcs

7、fcs控制在現(xiàn)場中完成控制在現(xiàn)場中完成dcsdcs控制在控制站中完成控制在控制站中完成 fcsdcs ai ao pid aiaiaopidpid 20 fcs是網(wǎng)絡(luò)化、全分布式控制系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化、全分布式控制系統(tǒng) ai pid ao las pt 101 pv 101 pic 101 ff ff ff 21 fcsdcsddc 遠(yuǎn)程傳感器 和執(zhí)行機構(gòu) 遠(yuǎn)程傳感器 和執(zhí)行機構(gòu) . . . 遠(yuǎn)程傳感器 和執(zhí)行機構(gòu) 現(xiàn)場總線 智能自治節(jié)點 工控機 控制器控制器. . . 遠(yuǎn)程傳感器 和執(zhí)行機構(gòu) 控制器控制器 現(xiàn)場總線 智能自治節(jié)點 現(xiàn)場總線 智能自治節(jié)點 不同類型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較 22 現(xiàn)場總線的

8、產(chǎn)生背景現(xiàn)場總線的產(chǎn)生背景 23 1.1.2 現(xiàn)場總線的本質(zhì)現(xiàn)場總線的本質(zhì) v現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò) v現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián) v互操作性 v分散功能塊 v通信線供電 v開放式互連網(wǎng)絡(luò) 24 1.1.3 現(xiàn)場總線的特點和優(yōu)點 vdcs：一對一的物理連接 vfcs：總線連接 vfcs簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)約硬件設(shè)備、節(jié)約連 接電纜與各種安裝、維護(hù)費用創(chuàng)造了條件 vfcs與dcs結(jié)構(gòu)比較 現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)特點 25 26 v表1-1 fcs與dcs的詳細(xì)對比 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 可靠性 失控狀態(tài) 互換性 儀表功能 控制方式 27 現(xiàn)場總線的技術(shù)特點 v系統(tǒng)的開放性 通信協(xié)議公開 v互操作性與互換性 v現(xiàn)場設(shè)備的智能性與功能自治性 v

9、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 v對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性 28 現(xiàn)場總線的優(yōu)點 v節(jié)省硬件數(shù)量與投資 v節(jié)省安裝費用 v節(jié)省維護(hù)開銷 v用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán) v提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性 29 fcsdcs fcsdcs fcs fcs 下裝下裝 fcs dcs fcsdcsfcsdcs dcs classic i/odigital busses foxborofcsdcs fcsdcs fcs 下裝下裝 dcs fcsdcsfcsdcs dcs現(xiàn)場控制機柜 foxborofcsdcs fcsdcs fcs 下裝下裝 dcs fcsdcsfcsdcs 256 i/o dcs控制機柜接線端子 fcsd

10、cs fcsdcs fcs 下裝下裝 fcs dcs fcsdcsfcsdcs dcs 256 i/o256 i/o 機柜內(nèi)部對比 fcsdcs fcsdcs fcs 下裝下裝 dcs fcsdcsfcsdcs 256 i/o256 i/o dcs現(xiàn)場布線現(xiàn)場布線 fcsdcs fcsdcs fcs 下裝下裝 dcs fcsdcsfcsdcs fcs現(xiàn)場布線現(xiàn)場布線 35 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的劣勢 v在現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)成為控制系統(tǒng)不可缺少的 組成部分之一。 v網(wǎng)絡(luò)通信中數(shù)據(jù)包的傳輸延遲、通信系統(tǒng)的瞬時錯 誤和數(shù)據(jù)包丟失，發(fā)送與到達(dá)次序的不一致等，都 會破壞傳統(tǒng)控制系統(tǒng)原本具有的確定性。 v如何使

11、控制網(wǎng)絡(luò)滿足控制系統(tǒng)對通信實時性、確定 性的要求，是現(xiàn)場總線系統(tǒng)在設(shè)計和運行中應(yīng)該關(guān) 注的重要問題。 36 現(xiàn)場總線的適用場合 v現(xiàn)場設(shè)備與主控制器之間的通訊距離長現(xiàn)場設(shè)備與主控制器之間的通訊距離長 v現(xiàn)場被控設(shè)備高度分散現(xiàn)場被控設(shè)備高度分散 v系統(tǒng)對底層設(shè)備有信息集成要求系統(tǒng)對底層設(shè)備有信息集成要求 v系統(tǒng)對底層設(shè)備有較高的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)對底層設(shè)備有較高的遠(yuǎn)程診斷、故障報故障報 警及參數(shù)化要求警及參數(shù)化要求 v對現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性要求高對現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性要求高 37 1.1.4 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的制定 viec的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn) 用于工業(yè)控制系統(tǒng)的iec61158現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn) 用于低壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備、控

12、制器與電氣 設(shè)備接口的iec62026標(biāo)準(zhǔn) viso的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn) 用于道路車輛數(shù)字信息交換的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn) iso11898 38 iec61158采用以下采用以下8種種現(xiàn)場總線：現(xiàn)場總線： 類型類型1：iec61158技術(shù)報告技術(shù)報告 (即低速即低速ff h1) 類型類型2：controlnet (美國美國rockwell 公司公司) 類型類型3：profibus (德國德國siemens公司公司) 類型類型4：p-net (丹麥丹麥process data公司公司) 類型類型5：ff hse (高速高速ff,美國美國fisher- rosemount公司公司) 類型類型6：swift ne

13、t (美國美國波音波音boeing) 類型類型7：world fip (法國法國alstom公司公司) 類型類型8：interbus (德國德國phoenix contact公司公司) iec61158標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 39 iec62026標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) iec62026 - (iec17b committee),2000年年1月月 iec62026 1 一般要求一般要求 iec62026 2 as-i ( siemens) iec62026 3 devicenet (rockwell, omron) iec62026 4 lontalk iec62026 5 sds (honeywell) iec620

14、26 6 smcb iec62026 7 interbus, 轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入iec61158 * 40 iso 11898標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) v國際標(biāo)準(zhǔn)化組織為現(xiàn)場總線制定的標(biāo)準(zhǔn)是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織為現(xiàn)場總線制定的標(biāo)準(zhǔn)是tc22tc22，其，其 中影響最大的為中影響最大的為iso 11898.1993iso 11898.1993，即道路車輛數(shù)字，即道路車輛數(shù)字 信息交換信息交換高速通信的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（高速通信的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（cancan）。）。 viso 11898iso 11898對對cancan只規(guī)定了模型的第只規(guī)定了模型的第1 1、2 2層，即物理層，即物理 層和數(shù)據(jù)鏈路層。應(yīng)用層的協(xié)議可以由不同用戶、

15、層和數(shù)據(jù)鏈路層。應(yīng)用層的協(xié)議可以由不同用戶、 企業(yè)、組織定義，比如企業(yè)、組織定義，比如devicenetdevicenet就部分沿用了就部分沿用了cancan 的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，自己增加了對應(yīng)用層的規(guī)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，自己增加了對應(yīng)用層的規(guī) 定。定。 41 1.1.5 現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀 1、多種總線共存、多種總線共存 2、各種總線各有其應(yīng)用領(lǐng)域、各種總線各有其應(yīng)用領(lǐng)域 3、每種總線各有其國際組織、每種總線各有其國際組織 4、每種總線均有其支持背景、每種總線均有其支持背景 5、設(shè)備制造商參加多個總線組織、設(shè)備制造商參加多個總線組織 6、多種總線均作為國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、多種總線均作為國家和地區(qū)

16、標(biāo)準(zhǔn) 7、協(xié)調(diào)共存、協(xié)調(diào)共存 8、工業(yè)以太網(wǎng)引入工業(yè)領(lǐng)域、工業(yè)以太網(wǎng)引入工業(yè)領(lǐng)域 42 1.1.6 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn) v現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)是數(shù)字通信，通信必須有協(xié)議 v現(xiàn)場總線=硬件接口+通信協(xié)議 v大多支持osi的1、2、7層，有的增加第8層用戶 層 1、物理層 2、數(shù)據(jù)鏈路層 分為兩個子層：mac、llc；mac有三種協(xié)議： 輪詢協(xié)議、令牌總線協(xié)議、總線仲裁協(xié)議 3、應(yīng)用層（為用戶應(yīng)用提供接口） 4、用戶層（提供功能模塊） 43 1.1.7 現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展趨勢 v發(fā)展現(xiàn)場總線技術(shù)已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域廣為關(guān) 注的焦點 v自動化系統(tǒng)與設(shè)備將朝著現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)的方 向前進(jìn) v幾大總線標(biāo)準(zhǔn)共存

17、 v具有發(fā)展前景的現(xiàn)場總線技術(shù)有： 44 基于現(xiàn)場總線的智能化儀表的研制 基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟、硬件研制 組態(tài)技術(shù)的研究，包括網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備配置、不同網(wǎng)段互聯(lián)等技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 操作與傳輸 基于現(xiàn)場總線技術(shù)的全開放控制系統(tǒng)的集成技 術(shù) 45 1.2 1.2 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng) 1.2.1 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) v現(xiàn)場總線是底層控制網(wǎng)絡(luò) v現(xiàn)場總線需要與上層信息系統(tǒng) 交換數(shù)據(jù) v企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)應(yīng)具有 3層結(jié)構(gòu)： pcs mes erp 46 典型的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 局域網(wǎng) nt 服務(wù)器 internet 監(jiān)控工作站

18、 其它工作站 現(xiàn)場總線接口 差壓變送器 調(diào)節(jié)閥 差壓變送器 差壓變送器溫度變送器 企業(yè)資源規(guī)劃層 （erp） 制造執(zhí)行層 （mes） 過程控制層 （pcs） 現(xiàn)場總線網(wǎng)段 47 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層 次結(jié)構(gòu)圖 互連網(wǎng) internet 企業(yè)內(nèi)部網(wǎng) intranet 現(xiàn)場總線控制網(wǎng) fcs 企業(yè)資源規(guī)劃層 erp 制造執(zhí)行層 mes 過程控制層 pcs 48 1、過程控制層 采用現(xiàn)場總線將最底層的現(xiàn)場控制器和現(xiàn)場 智能儀表設(shè)備互聯(lián) 常見的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 環(huán)形網(wǎng) 總線網(wǎng) 樹形網(wǎng) 令牌總線網(wǎng) 49 2、制造執(zhí)行層 從現(xiàn)場設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，完成各種控制、運 行參數(shù)的監(jiān)測、報警和趨勢分析等功能

19、。 關(guān)鍵技術(shù)是以太網(wǎng)與底層現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)絡(luò)間的 接口 還為先進(jìn)控制和遠(yuǎn)程操作優(yōu)化提供支撐環(huán)境。 3、企業(yè)資源規(guī)劃層 將監(jiān)控層的數(shù)據(jù)庫中的信息轉(zhuǎn)入上層的關(guān)系 數(shù)據(jù)庫中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和整理，實現(xiàn) 管控一體化 50 4、現(xiàn)場總線與局域網(wǎng)的區(qū)別 n應(yīng)用場合不同（工業(yè)現(xiàn)場-通信與辦公） n具有各自的技術(shù)特點（實時性安全性可靠性-大批 量數(shù)據(jù)傳輸與處理） n兩種網(wǎng)絡(luò)將具有越來越緊密的聯(lián)系（需求互補， 兩者之間需要信息交換） 51 1.2.3 現(xiàn)場總線與上層網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 52 通過網(wǎng)關(guān)連接控制網(wǎng)段與上層網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)視操作計算機 以太網(wǎng)段 server 網(wǎng)關(guān)/控制器 網(wǎng)橋 控制網(wǎng)段 控制網(wǎng)段 53 采用pci卡

20、連接控制網(wǎng)段與上層網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)視操作計算機 pci 控制網(wǎng)段 控制網(wǎng)段 以太網(wǎng)段 54 1.2.4 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)考慮的因素 55 1.3 現(xiàn)場總線簡介 國際上存在幾十種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn) 比較流行的主要有： ff、can、devicenet、lonworks、 profibus、hart、interbus、cc- link、controlnet、worldfip、p-net、 swiftnet等現(xiàn)場總線。 56 1.3.1基金會現(xiàn)場總線(foundation fieldus,ff) 1994年,由isp和worldfip兩大集團合并成立現(xiàn)場總線基 金會 采用osi/iso物理層,數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層

21、,增加了用戶層 有低速h1（31.25kb/s，1900m）與高速h2（1mbps, 2.5mpbs，750m，500m）之分,h2逐漸被 hse(100mb/s,甚至更高)取代 支持雙絞線、同軸電纜、光纜和無線發(fā)射等傳輸介質(zhì) 應(yīng)用領(lǐng)域以過程自動化為主,比如化工,石油,污水處理 57 ff總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 操作站操作站 . 交換機交換機 hse鏈接設(shè)備鏈接設(shè)備 h1總線 hse鏈接設(shè)備鏈接設(shè)備hse現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備 h1總線 ff現(xiàn)場總線的典型應(yīng)用現(xiàn)場總線的典型應(yīng)用 59 1.3.2 控制器局域網(wǎng)(controller area network,can) 由德國 bosch公司開發(fā)

22、,起初專為汽車工業(yè)設(shè)計. 遵循iso/osi模型,采用了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,應(yīng) 用層協(xié)議允許用戶自行開發(fā). 采用短幀結(jié)構(gòu),最可靠 通訊速率最高1mb/s,最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)10km 成為iso國際標(biāo)準(zhǔn). 芯片由摩托羅拉,intel等公司生產(chǎn),價格低廉,用量 最大 汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) can總線總線 61 1.3.3 devicenet 由rockwell公司于1994年推出 基于can總線技術(shù),低成本,高可靠性 采用物理層,數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層 價格低，效率高，特別適合制造業(yè)、工業(yè)控制、 電力系統(tǒng)等行業(yè)的自動化 62 以plc為主站的devicenet網(wǎng)段 電機驅(qū)動 i/o card 手持終

23、端 plc devicenet 63 1.3.4 lonworks 由美國echelon公司推出,摩托羅拉、東芝支持倡 導(dǎo).組成lonmark互操作協(xié)會 采用osi模型全部7層通訊協(xié)議 通訊速率從300b/s到1.5mb/s,通訊距離可達(dá) 2700m 采用總線型、樹型 支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線、電力 線、無線發(fā)射等傳輸介質(zhì) lontalk協(xié)議固化在neuron芯片中，每片芯片帶 3個8位微處理器 最大的應(yīng)用領(lǐng)域在樓宇自動化，在工業(yè)控制領(lǐng) 域如石油，鐵路也有應(yīng)用 64 lonworks總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 監(jiān)控計算機監(jiān)控計算機 78kbps雙絞線 路由器路由器 1.25mbps

24、雙絞線主干通道 10kbps電力線 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān) 其它總線網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)場現(xiàn)場 節(jié)點節(jié)點 現(xiàn)場現(xiàn)場 節(jié)點節(jié)點 現(xiàn)場現(xiàn)場 節(jié)點節(jié)點 路由器路由器 現(xiàn)場現(xiàn)場 節(jié)點節(jié)點 現(xiàn)場現(xiàn)場 節(jié)點節(jié)點 65 1.3.5 profibus 由西門子為主的十幾家公司共同推出 共有3種版本 vprofibus-fms（fieldbus message specification） vprofibus-pa（process automation） vprofibus-dp（decentralised peripherals） prefabs-dp用于現(xiàn)場控制器與分散i/o之間的數(shù) 據(jù)通信； profibus-fms用來解決車間級

25、通信任 務(wù)；profibus pa用于過程自動化,可連現(xiàn)場變 送器、執(zhí)行器。 66 傳輸速率為9.6kbps-12mbps,傳輸距離為 100m-1.2km 采用總線型、樹型、 星型 支持雙絞線和光纖 profibus采取主站之間的令牌傳遞方式和主 從之間的主、從通信方式。 profibus-dp允 許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。 主要應(yīng)用于制造自動化和過程控制自動化, 電力,鐵路交通 67 profibus總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 操作員站操作員站 profibus-dp plc 監(jiān)控層監(jiān)控層 工程師站工程師站 profibus-fsm或ethernet 現(xiàn)場層現(xiàn)場層 profibus-pa

26、 dp/pa 耦合器 68 基于基于profibus總線控制系統(tǒng)應(yīng)用實例總線控制系統(tǒng)應(yīng)用實例: 整套裝置100萬，可節(jié)省安裝費用50%以上 吸收吸收 塔塔 吸收吸收 塔塔 dp/pa-link et 200m remote i/o industrial ethernet / fsm s7 400 controller profius dp s7 400 controller engineering station es operator station os profibus pa 69 1.3.6 hart hart的英文含義 hart總線采用基于bell 202 通信標(biāo)準(zhǔn)的 fsk技 術(shù)，

27、在420ma的模擬信號上疊加了一個頻率信 號, 因此能同時傳送模擬和數(shù)字信號而不相互干 擾 能實現(xiàn)總線供電和本質(zhì)安全防爆 用于過程控制 70 hart總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 基本主設(shè)備基本主設(shè)備安全柵安全柵 現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表 現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表 現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表 副主設(shè)備副主設(shè)備 hart至少需要一個主設(shè)備和一個現(xiàn)場儀表； 現(xiàn) 場儀表和副主設(shè)備均為并聯(lián)，連接點可置于網(wǎng)絡(luò) 的任意位置； 網(wǎng)絡(luò)工作時，現(xiàn)場儀表可被更換， 副主設(shè)備也可被連到網(wǎng)上。 71 1.3.7 interbus (international bus) 1984年由德國phoenix公司開發(fā),后成立interbus 組織(in

28、terbus club) 采用osi/iso物理層,數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層 物理層采用rs485串行通信標(biāo)準(zhǔn) 集中式主從方案，環(huán)型拓?fù)?，傳輸速率?500kbps interbus是一種傳感器級的現(xiàn)場總線，令牌網(wǎng)， 經(jīng)濟性是它的一大特點。 interbus的應(yīng)用主要在汽車制造,機械制造,水處理, 隧道交通,食品,輕工,煙草,印刷等行業(yè)。 72 1.3.8 cc-link 1996年三菱電機公司主導(dǎo) 唯一起源于亞洲的總線系統(tǒng) 廣泛用于三菱plc 73 1.3.9 controlnet 1997年由美國rockwell automation推出的面向 控制層的實時性現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò) 通訊速率5mb/s,通

29、訊距離30km 采用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和 應(yīng)用層 支持總線型,樹型和星型 應(yīng)用于交通運輸,汽車制造,冶金,礦山,電力,食品 等領(lǐng)域 74 1.3.10 worldfip(world factory instrumentation protocol) worldfip其最初由法國于80年代開發(fā)，并成為法 國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn) worldfip產(chǎn)品在法國的市場占有率大約60%，在 歐洲市場大約占25% 主要應(yīng)用在發(fā)電與輸配電、制造自動化、鐵路運輸、 地鐵等自動化領(lǐng)域 75 1.3.11 p-net (process automation net) 1984年由丹麥process data a/s公司提出, 采用osi/的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳 輸層和應(yīng)用層 采用屏蔽雙絞線,數(shù)據(jù)傳輸速率為76.8kbps,傳輸 距離1.2km 多主控制器,主從式總線,每段最多可容納32個主 控制器，總線訪問通過虛擬令牌在主站直接循環(huán) 傳遞 應(yīng)用主要集中農(nóng)業(yè),水產(chǎn),飼養(yǎng),林業(yè),食品等行業(yè) 76 1.3.12 swiftnet 美國波音公司支持 主要用于航空和航天等領(lǐng)域 結(jié)構(gòu)簡單、實時性高 只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 77 1.3.13 as-i (actuator sensor interface )