现场总线和工业以太网简介教学文案.ppt
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1、计算机控制装置计算机控制装置1现场总线和工和工业以太网以太网简介介计算机控制装置计算机控制装置2现场总线控制系统的技术特征:现场总线控制系统的技术特征:现场总线控制系统的技术特征:现场总线控制系统的技术特征:全数字化(数字通信延伸到工业控制系统的最底层)全数字化(数字通信延伸到工业控制系统的最底层)全分布式(各现成设备有足够的自主性)全分布式(各现成设备有足够的自主性)双向传输双向传输开放性(现场总线应成为一种开放技术)开放性(现场总线应成为一种开放技术)互操作性(保证不同厂家的产品可以互操作)互操作性(保证不同厂家的产品可以互操作)控制系统结构高度分散性控制系统结构高度分散性现场设备的高度智
2、能化和自治性现场设备的高度智能化和自治性计算机控制装置计算机控制装置3本意:排他的和联合的本意:排他的和联合的本意:排他的和联合的本意:排他的和联合的 现场总线种类有数百种之多现场总线种类有数百种之多现场总线种类有数百种之多现场总线种类有数百种之多常见的有数十种常见的有数十种常见的有数十种常见的有数十种19991999年制定的年制定的年制定的年制定的IEC 61158 Ed.2IEC 61158 Ed.2国际国际国际国际标准只是一种模式,标准只是一种模式,标准只是一种模式,标准只是一种模式,8 8种类型都是种类型都是种类型都是种类型都是平等的平等的平等的平等的IECIEC标准的其中标准的其中标
3、准的其中标准的其中Type2Type2Type8Type8需要需要需要需要对对对对Type1Type1提供接口,而标准本身不提供接口,而标准本身不提供接口,而标准本身不提供接口,而标准本身不要求要求要求要求Type2Type2Type8Type8之内提供接口,之内提供接口,之内提供接口,之内提供接口,用户在应用各类型时仍可使用各自用户在应用各类型时仍可使用各自用户在应用各类型时仍可使用各自用户在应用各类型时仍可使用各自的行规,其目的就是为了保护各自的行规,其目的就是为了保护各自的行规,其目的就是为了保护各自的行规,其目的就是为了保护各自的利益。的利益。的利益。的利益。IEC 61158IEC
4、61158IEC 61158IEC 61158Type1Type1Type1Type1:IEC 61158IEC 61158IEC 61158IEC 61158技术报告技术报告技术报告技术报告Type2Type2Type2Type2:ControlNetControlNetControlNetControlNetType3Type3Type3Type3:Profibus Profibus Profibus Profibus Type4Type4Type4Type4:P P P PNetNetNetNetType5Type5Type5Type5:FF HSE FF HSE FF HSE FF H
5、SE Type6Type6Type6Type6:SwiftNETSwiftNETSwiftNETSwiftNETType7Type7Type7Type7:WorldFIPWorldFIPWorldFIPWorldFIPType8Type8Type8Type8:InterbusInterbusInterbusInterbus以上以上以上以上8 8 8 8种总线采用种总线采用种总线采用种总线采用完全不同的通信协议!完全不同的通信协议!完全不同的通信协议!完全不同的通信协议!IEC61158 Ed.2IEC61158 Ed.2IEC61158 Ed.2IEC61158 Ed.2计算机控制装置计算机控
6、制装置4IEC61158 Ed.3IEC61158 Ed.3IEC61158 Ed.3IEC61158 Ed.3为了反映现场总线与工业以太网技为了反映现场总线与工业以太网技术的最新发展,术的最新发展,IEC/SC65C/MT9 小组对小组对IEC61158 第二版标准进行第二版标准进行了扩充和修订,新版标准规定了了扩充和修订,新版标准规定了10 种类型现场总线,除原有的种类型现场总线,除原有的8 种类种类型,还增加了型,还增加了Type9 FF H1 现场总现场总线和线和Type10 PROFINET 现场总线。现场总线。2003 年年4 月,月,IEC61158 Ed.3现场现场总线第三版正
7、式成为国际标准。总线第三版正式成为国际标准。IEC 61158IEC 61158IEC 61158IEC 61158Type1Type1Type1Type1:TS 61158TS 61158TS 61158TS 61158Type2Type2Type2Type2:ControlNet Ethernet/IPControlNet Ethernet/IPControlNet Ethernet/IPControlNet Ethernet/IPType3Type3Type3Type3:Profibus Profibus Profibus Profibus Type4Type4Type4Type4:P
8、P P PNetNetNetNetType5Type5Type5Type5:FF HSE FF HSE FF HSE FF HSE Type6Type6Type6Type6:SwiftNETSwiftNETSwiftNETSwiftNETType7Type7Type7Type7:WorldFIPWorldFIPWorldFIPWorldFIPType8Type8Type8Type8:InterbusInterbusInterbusInterbusType9Type9Type9Type9:FF H1FF H1FF H1FF H1Type10Type10Type10Type10:ProfiNetP
9、rofiNetProfiNetProfiNet计算机控制装置计算机控制装置5IEC61158 Ed.4-2007IEC61158 Ed.4-2007IEC61158 Ed.4-2007IEC61158 Ed.4-2007经过近多年的努力,以太网技术已经被工业自动化系统广泛接受。为经过近多年的努力,以太网技术已经被工业自动化系统广泛接受。为了满足高实时性能应用的需要,各大公司和标准组织纷纷提出各种提了满足高实时性能应用的需要,各大公司和标准组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案,从而产生了实时以太网(升工业以太网实时性的技术解决方案,从而产生了实时以太网(Real Real Time
10、 EthernetTime Ethernet,简称,简称RTERTE)从从IEC61158 Ed.4IEC61158 Ed.4标准的构成来看,该系列标准是经过长期技术争论标准的构成来看,该系列标准是经过长期技术争论而逐步走向合作的产物,标准采纳了经过市场考验的而逐步走向合作的产物,标准采纳了经过市场考验的2020种主要类型的种主要类型的现场总线、工业以太网现场总线、工业以太网。亮点:亮点:EPAEPA(标志着由浙江大学、浙江中控技术有限公司、中科院沈(标志着由浙江大学、浙江中控技术有限公司、中科院沈阳自动化所、重庆邮电学院、清华大学、大连理工大学等单位联合制阳自动化所、重庆邮电学院、清华大学、
11、大连理工大学等单位联合制定的、拥有自主知识产权的用于工厂自动化的实时以太网通信标准得定的、拥有自主知识产权的用于工厂自动化的实时以太网通信标准得到国际电工委员会的正式承认)到国际电工委员会的正式承认)计算机控制装置计算机控制装置6IEC61158 Ed.4IEC61158 Ed.4IEC61158 Ed.4IEC61158 Ed.4计算机控制装置计算机控制装置7几个具体问题的分析几个具体问题的分析几个具体问题的分析几个具体问题的分析 计算机控制装置计算机控制装置8(1)(1)通信网通信网通信网通信网络络与与与与现场总线现场总线现场总线的本质就是一种通信网络现场总线的本质就是一种通信网络现场总线
12、的本质就是一种通信网络现场总线的本质就是一种通信网络但二者在但二者在但二者在但二者在基本功能基本功能、信号信号传输要求要求和和和和网网络结构构上均有所不同。上均有所不同。上均有所不同。上均有所不同。基本功能基本功能 高效低成本地实现自控设备间的全数字化通信,体现其高效低成本地实现自控设备间的全数字化通信,体现其高效低成本地实现自控设备间的全数字化通信,体现其高效低成本地实现自控设备间的全数字化通信,体现其经济性经济性经济性经济性现场装置的总线供电及本质安全问题,体现其现场装置的总线供电及本质安全问题,体现其现场装置的总线供电及本质安全问题,体现其现场装置的总线供电及本质安全问题,体现其安全性安
13、全性安全性安全性;环境适应性问题,如电磁、温湿度、振动等打扰,体现其环境适应性问题,如电磁、温湿度、振动等打扰,体现其环境适应性问题,如电磁、温湿度、振动等打扰,体现其环境适应性问题,如电磁、温湿度、振动等打扰,体现其可靠性可靠性可靠性可靠性;现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息,不要将信息过现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息,不要将信息过现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息,不要将信息过现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息,不要将信息过多地在网络上往返传递多地在网络上往返传递多地在网络上往返传递多地在网络上往返传递信息处理现场化信息处理现场化信息处理现场化信
14、息处理现场化。通信网络通信网络通信网络通信网络现场总线现场总线现场总线现场总线可靠地传递信息可靠地传递信息可靠地传递信息可靠地传递信息计算机控制装置计算机控制装置9信号信号传输要求要求 常规控制功能常规控制功能常规控制功能常规控制功能 突发事件突发事件突发事件突发事件通常并不要求控制周期、响应时间达到最短,但它要求通常并不要求控制周期、响应时间达到最短,但它要求通常并不要求控制周期、响应时间达到最短,但它要求通常并不要求控制周期、响应时间达到最短,但它要求最大值是预先可知最大值是预先可知最大值是预先可知最大值是预先可知的的的的通信网络通信网络通信网络通信网络现场总线现场总线现场总线现场总线“快
15、快快快”“快快快快”相对的相对的相对的相对的绝对的绝对的绝对的绝对的不允许有不确定性不允许有不确定性不允许有不确定性不允许有不确定性现场总线通常采用以下二种技术来保证其实时性:现场总线通常采用以下二种技术来保证其实时性:一是简化技术一是简化技术一是简化技术一是简化技术二是网络管理技术二是网络管理技术二是网络管理技术二是网络管理技术总而言之:实时性要求(降低不确定性)是现场总线区别一般计算机通信总而言之:实时性要求(降低不确定性)是现场总线区别一般计算机通信总而言之:实时性要求(降低不确定性)是现场总线区别一般计算机通信总而言之:实时性要求(降低不确定性)是现场总线区别一般计算机通信的主要因素的
16、主要因素的主要因素的主要因素简化网络结构,简化成线形;简化网络结构,简化成线形;简化网络结构,简化成线形;简化网络结构,简化成线形;简化通信模型,一般只利用简化通信模型,一般只利用简化通信模型,一般只利用简化通信模型,一般只利用OSI/RMOSI/RM中的中的中的中的2 23 3层;层;层;层;简化节点信息,通常简化到只有几字节简化节点信息,通常简化到只有几字节简化节点信息,通常简化到只有几字节简化节点信息,通常简化到只有几字节例如例如例如例如:采用主采用主采用主采用主-从、令牌等访问方式,只要限制网络的规从、令牌等访问方式,只要限制网络的规从、令牌等访问方式,只要限制网络的规从、令牌等访问方
17、式,只要限制网络的规模,就可以将响应时间控制在指定的时间内模,就可以将响应时间控制在指定的时间内模,就可以将响应时间控制在指定的时间内模,就可以将响应时间控制在指定的时间内计算机控制装置计算机控制装置10网网络结构构网络状网络状网络状网络状的,节点间的通信路径是不固定的的,节点间的通信路径是不固定的的,节点间的通信路径是不固定的的,节点间的通信路径是不固定的线线线线 状状状状的,节点间的通信路径是比较固定的的,节点间的通信路径是比较固定的的,节点间的通信路径是比较固定的的,节点间的通信路径是比较固定的 如果线状结构的现场总线上某支路断开了以如果线状结构的现场总线上某支路断开了以如果线状结构的现
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