现场总线技术幻灯片.ppt

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1、现场总线技术现场总线技术第1页，共44页，编辑于2022年，星期日主要内容主要内容p现场总线简介、特点与优点p数据通信基础与网络互联p主要现场总线的介绍p现场总线的典型应用p现场总线控制系统 p现场总线与工业以太网的互连技术 p现场总线发展趋势现场总线技术现场总线技术第2页，共44页，编辑于2022年，星期日1 现场总线定义现场总线定义2 控制系统的发展趋势控制系统的发展趋势3 现场总线的产生背景现场总线的产生背景4 现场总线的本质现场总线的本质5 现场总线的特点和优点现场总线的特点和优点6 现场总线标准的制定现场总线标准的制定7 现场总线的现状现场总线的现状8 现场总线网络的实现现场总线网络

2、的实现9 现场总线的发展趋势现场总线的发展趋势现场总线概述现场总线概述 现场总线的现状和发展现场总线的现状和发展第3页，共44页，编辑于2022年，星期日1 现场总线定义现场总线定义p现场总线现场总线现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。多变量、多点、多站的通信网络。pIEC对现场总线的定义对现场总线的定义现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行

3、、多节点数现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。字通信的技术。p涉及智能仪表、控制、计算机、数据通信技术涉及智能仪表、控制、计算机、数据通信技术现场总线概述现场总线概述第4页，共44页，编辑于2022年，星期日2 控制系统的发展趋势控制系统的发展趋势p第一代：气动信号控制系统第一代：气动信号控制系统(50年代之前年代之前)p第二代：电动模拟信号控制系统第二代：电动模拟信号控制系统(50年代至今年代至今),420mA的模拟量标准信号。的模拟量标准信号。p第三代：计算机集中控制系统第三代：计算机集中控制系统(70年代年代)p第四代：集散式分布控制系统第四代：集散式分布控制系统

4、(80年代年代)p第五代：现场总线控制系统第五代：现场总线控制系统(FCS)l突破了突破了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；解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；l 把把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。构，把控制功能彻底下放到现场。l 开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。现场总线概述现场总线概述第5页

5、，共44页，编辑于2022年，星期日p微处理器技术的迅猛发展和广泛应用，使仪表和现场微处理器技术的迅猛发展和广泛应用，使仪表和现场控制设备在性能和功能上有显著的提高；控制设备在性能和功能上有显著的提高；p对系统维护管理、测试和监视需求的日益增加；对系统维护管理、测试和监视需求的日益增加；p控制领域在控制精度、可操作性、可维护性、可移控制领域在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面的要求。植性等方面的要求。3 现场总线的产生背景现场总线的产生背景现场总线概述现场总线概述第6页，共44页，编辑于2022年，星期日1.现场通信网络现场通信网络用于过程及制造自动化的现场设备或现场仪表互连用于过程

6、及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通信网络的通信网络2.现场设备互连现场设备互连现场设备或仪表指传感器、变送器和执行器等。这现场设备或仪表指传感器、变送器和执行器等。这些设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞些设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等线、同轴电缆、光纤和电源线等3.互操作性互操作性对不同厂商不同品牌的现场设备统一组态，构成所需要对不同厂商不同品牌的现场设备统一组态，构成所需要的控制回路，并且具备相互操作的功能的控制回路，并且具备相互操作的功能4 现场总线的本质现场总线的本质现场总线概述现场总线概述第7页，共44页，编辑于2022年，星期日4

7、.分散功能块分散功能块FCS废弃了废弃了DCS的输入的输入/输出单元和控制站，把输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站虚拟控制站例：流量变送器不仅具有流量信号变换、补偿和累加输入模例：流量变送器不仅具有流量信号变换、补偿和累加输入模块，而且有块，而且有PID控制和运算功能块。控制和运算功能块。调节阀的基本功能是信号驱动和执行，还内含输出特性补调节阀的基本功能是信号驱动和执行，还内含输出特性补偿模块，或偿模块，或PID控制和运算模块，甚至阀门特性自检验和自诊断控制和运算模块，甚至阀门特性自检验和自诊断功能。功能

8、。4 现场总线的本质现场总线的本质现场总线概述现场总线概述第8页，共44页，编辑于2022年，星期日5.通信线供电通信线供电允许现场仪表直接从通信线上获取能量，对于要允许现场仪表直接从通信线上获取能量，对于要求本征安全的低功耗现场仪表，可采用这种供电求本征安全的低功耗现场仪表，可采用这种供电方式方式6.开放式互连网络开放式互连网络既可与同层网络互连，也可以与不同层网络互连，既可与同层网络互连，也可以与不同层网络互连，还可以实现网络数据库的共享还可以实现网络数据库的共享4 现场总线的本质现场总线的本质现场总线概述现场总线概述第9页，共44页，编辑于2022年，星期日5 现场总线的特点和优点现场总

9、线的特点和优点结构特点结构特点p由于采用智能现场设备，能够把由于采用智能现场设备，能够把DCS系统中处于控制室系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备中，在现场的控制模块、各输入输出模块置入现场设备中，在现场直接完成采集和控制。直接完成采集和控制。p由于不需要其他的模数转换器件，且一对电线能传输由于不需要其他的模数转换器件，且一对电线能传输多个信号，因而简化了系统结构，节约了设备及安装多个信号，因而简化了系统结构，节约了设备及安装维护费用。维护费用。现场总线概述现场总线概述第10页，共44页，编辑于2022年，星期日5 现场总线的特点和优点现场总线的特点和优点FCS与与DCS的对

10、比的对比现场总线概述现场总线概述第11页，共44页，编辑于2022年，星期日5 现场总线的特点和优点现场总线的特点和优点FCS与与DCS的对比的对比现场总线概述现场总线概述1.结构结构FCS:一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号DCS:一对一：一对传输线接一台仪表，单向传输一个信号一对一：一对传输线接一台仪表，单向传输一个信号2.可靠性可靠性FCS:可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强，精度高；可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强，精度高；DCS:可靠性差：模拟信号传输不仅精度低，而且容易受干扰可靠性差：模拟信号传输不仅精度低，而且容易受干扰

11、3.失控状态失控状态FCS:操作员在控制室既可以了解现场设备或现场仪表的工作状况，也能对设操作员在控制室既可以了解现场设备或现场仪表的工作状况，也能对设备进行参数调整，还可以预测或寻找故障，使设备始终处于操作员的远程监备进行参数调整，还可以预测或寻找故障，使设备始终处于操作员的远程监视与可控状态之中；视与可控状态之中；DCS:操作员在控制室既不能了解模拟仪表的工作状态，也不能对其进行参数调整，操作员在控制室既不能了解模拟仪表的工作状态，也不能对其进行参数调整，更不能预测故障，导致操作员对仪表处于更不能预测故障，导致操作员对仪表处于“失控失控”状态状态第12页，共44页，编辑于2022年，星期日

12、5 现场总线的特点和优点现场总线的特点和优点FCS与与DCS的对比的对比现场总线概述现场总线概述4.互换性互换性FCS:用户可以自由选择不同制造商提供的性能价格比最优的现场设备和仪表，用户可以自由选择不同制造商提供的性能价格比最优的现场设备和仪表，并将不同品牌的仪表互连；并将不同品牌的仪表互连；DCS:尽管模拟仪表统一了信号标准尽管模拟仪表统一了信号标准(4-20mA DC)，可大部分参数仍由制造厂自，可大部分参数仍由制造厂自定，致使不同品牌的仪表互换难度较大定，致使不同品牌的仪表互换难度较大5.仪表仪表FCS:智能仪表，除了具有模拟仪表的检测、变换、补偿等功能外，还具有数字通信智能仪表，除了

13、具有模拟仪表的检测、变换、补偿等功能外，还具有数字通信能力，并且具有控制和运算的能力；能力，并且具有控制和运算的能力；DCS:模拟仪表只具有检测、变换、补偿等功能模拟仪表只具有检测、变换、补偿等功能6.控制控制FCS:控制功能分散在各个智能仪表中；控制功能分散在各个智能仪表中；DCS:所有控制功能集中在控制站中所有控制功能集中在控制站中第13页，共44页，编辑于2022年，星期日p系统的开放性系统的开放性通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换现信息交换p互可操作性与互用性互可操作性与互用性p现场设备的智能化与功能自治性现场设备

14、的智能化与功能自治性p系统结构的高度分散性系统结构的高度分散性p对现场环境的适应性对现场环境的适应性5 现场总线的特点和优点现场总线的特点和优点技术特点技术特点现场总线概述现场总线概述第14页，共44页，编辑于2022年，星期日p节省硬件数量与投资节省硬件数量与投资p节省安装费用节省安装费用p节约维护开销节约维护开销p用户具有高度的系统集成主动权用户具有高度的系统集成主动权p提高了系统的准确性与可靠性提高了系统的准确性与可靠性5 现场总线的特点和优点现场总线的特点和优点优点优点现场总线概述现场总线概述第15页，共44页，编辑于2022年，星期日6 现场总线标准的制定现场总线标准的制定p1984

15、年，年，IEC/TC65开始起草现场总线标准；开始起草现场总线标准；p1993-1998年，制定年，制定IEC61158的现场总线物理层规范、的现场总线物理层规范、链路服务定义及协议规范、应用层服务定义及协议规链路服务定义及协议规范、应用层服务定义及协议规范范p1999年，修改年，修改IEC61158技术规范，形成技术规范，形成8种类型新标种类型新标准准p2000年，修改后的年，修改后的IEC61158最终获得通过最终获得通过现场总线概述现场总线概述第16页，共44页，编辑于2022年，星期日1999年标准采用年标准采用8种类型种类型pType1 IEC61158(FF的H1)pType2 C

16、ontrolNet(美国Rockwell公司)pType3 PROFIBUS(德国Siemens公司)pType4 P-Net(丹麦Process Data公司)pType5 FF HSE(Fisher-Rosemount公司)pType6 SwiftBet(美国波音公司)pType7 WorldFIP(法国Alstom公司)pType8 INTERBUS(德国Phoenix Contact公司)现场总线概述现场总线概述2003年新增：年新增：FF FMS和和PROFINET第17页，共44页，编辑于2022年，星期日pIEC TC17有有4种现场总线：种现场总线：AS-I(执行器传感器接口执

17、行器传感器接口)，Siemens公司；公司；DeviceNet，Rockwell公司；公司；SDS(Smart Distributed System)灵巧式分散系统，灵巧式分散系统，Honeywell公司；公司；Seriplex(串联多路控制总线串联多路控制总线)pISO 11898 与与 ISO 11519制定的标准：制定的标准：CAN ISO 11898(1Mbps)CAN ISO 11519(125kbps)CAN 德国德国Robert Bosch公司公司6 现场总线标准的制定现场总线标准的制定第18页，共44页，编辑于2022年，星期日7 现场总线的现状现场总线的现状1.多种总线共存多

18、种总线共存世界市场对各种现场总线的需求：世界市场对各种现场总线的需求：l过程自动化：过程自动化：15%(FF,PROFIBUS-PA,WorldFIP)l医药领域：医药领域：18%(FF,PROFIBUS-PA,WorldFIP)l加工制造：加工制造：15%(PROFIBUS-DP,DeviceNet)l交通运输：交通运输：15%(PROFIBUS-DP,DeviceNet)l航空航空,国防：国防：34%(PROFIBUS-FMS,LonWorks,ControlNet,DeviceNet)l其它，如楼宇自动化，农业等其它，如楼宇自动化，农业等2.每种总线各有其应用领域每种总线各有其应用领域

19、现场总线概述现场总线概述第19页，共44页，编辑于2022年，星期日7 现场总线的现状现场总线的现状3.每种总线各有其国际组织每种总线各有其国际组织4.每种总线均有其支持背景每种总线均有其支持背景5.设备制造商参加多个总线组织设备制造商参加多个总线组织6.多种总线均作为国家和地区的标准多种总线均作为国家和地区的标准7.协调共存协调共存8.工业以太网引入工业领域工业以太网引入工业领域 现场总线概述现场总线概述第20页，共44页，编辑于2022年，星期日8 现场总线网络的实现现场总线网络的实现p 制定标准时参照制定标准时参照OSI七层协议标准七层协议标准p 大多采用第大多采用第1层层(物理层物理层

20、)、第、第2层层(数据链路层数据链路层)和第和第7层层(应用层应用层)，并增加第，并增加第8层用户层。层用户层。p 物理层：定义了信号的编码与传送方式、传送介物理层：定义了信号的编码与传送方式、传送介质、接口的电气及机械特性、信号传输速率等质、接口的电气及机械特性、信号传输速率等 现场总线有两种编码方式：现场总线有两种编码方式：Manchester和和NRZ，前者，前者同步性好，但频带利用率低，后者刚好相反。前者采同步性好，但频带利用率低，后者刚好相反。前者采用基带传输，后者采用频带传输。传输介质主要有：用基带传输，后者采用频带传输。传输介质主要有：有线电缆、光纤和无线介质。有线电缆、光纤和无

21、线介质。应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链数据链路层路层物理层物理层现场总线概述现场总线概述第21页，共44页，编辑于2022年，星期日8 现场总线网络的实现现场总线网络的实现p 数据链路层数据链路层 分为两个子层：介质访问控制层分为两个子层：介质访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层和逻辑链路控制层(LLC)。MAC对对传输介质传送的信号进行发送和接收控制；传输介质传送的信号进行发送和接收控制；LLC对数据链进行控制，保证对数据链进行控制，保证数据传送到指定的设备上。现场总线上的设备可以是主站，也可以是从站。数据传送到指定的设备上。现场总线上的设备可以是主站，也

22、可以是从站。MAC层的三种协议：集中式轮询协议、令牌总线协议和总线仲裁协议。层的三种协议：集中式轮询协议、令牌总线协议和总线仲裁协议。p应用层应用层 分为两子层：应用服务层分为两子层：应用服务层(FMS)，用于为用户提供服务；现场总线存取层，用于为用户提供服务；现场总线存取层(FAS)，用于实现数据链路的连接用于实现数据链路的连接p用户层用户层 定义了从现场装置中读写信息和向网络中其他装置分派信息的方法，即规定定义了从现场装置中读写信息和向网络中其他装置分派信息的方法，即规定了供用户组态的标准了供用户组态的标准“功能模块功能模块”现场总线概述现场总线概述第22页，共44页，编辑于2022年，星

23、期日9 现场总线的发展趋势现场总线的发展趋势p自动化系统和设备将朝着现场总线体系结构方向发展自动化系统和设备将朝着现场总线体系结构方向发展p在未来数年内几大总线标准共存，甚至在一个系统内几种标在未来数年内几大总线标准共存，甚至在一个系统内几种标准的设备通过路由网关互连实现信息共享准的设备通过路由网关互连实现信息共享p我国在这一领域刚刚起步我国在这一领域刚刚起步,2004年，浙大中控年，浙大中控EPA(Ethernet for Plant Automation)p具有发展前景的现场总线技术具有发展前景的现场总线技术l智能仪表与网络设备开发的软硬件技术；智能仪表与网络设备开发的软硬件技术；l组态技

24、术、包括网络拓扑结构、网络设备、网络互连等；组态技术、包括网络拓扑结构、网络设备、网络互连等；l网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输；网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输；l人机接口、软件技术；人机接口、软件技术；l现场总线系统集成技术现场总线系统集成技术现场总线概述现场总线概述第23页，共44页，编辑于2022年，星期日1 企业网络信息集成系统的层次结构企业网络信息集成系统的层次结构2 现场总线的作用现场总线的作用3 现场总线与上层网络的互联现场总线与上层网络的互联4 现场总线网络集成应考虑的因素现场总线网络集成应考虑的因素现场总线概述现场总线概述企业网络信息集成

25、系统企业网络信息集成系统第24页，共44页，编辑于2022年，星期日1 企业网络信息集成系统的层次结构企业网络信息集成系统的层次结构p现场总线网络直接面向生产过程，因此要求很高的实现场总线网络直接面向生产过程，因此要求很高的实时性、可靠性、数据完整性和可用性；时性、可靠性、数据完整性和可用性；p因此一般只包括物理层、数据链路层和应用层；因此一般只包括物理层、数据链路层和应用层；p要完成与上层工厂信息系统的数据交换和传递；要完成与上层工厂信息系统的数据交换和传递；p统一的企业网络信息集成系统应具有三层结构，从底统一的企业网络信息集成系统应具有三层结构，从底向上依次是：向上依次是：过程控制层过程控

26、制层(PCS)、制造执行层制造执行层(MES)、企业资源规划层企业资源规划层(ERP)现场总线概述现场总线概述第25页，共44页，编辑于2022年，星期日1 企业网络信息集成系统的层次结构企业网络信息集成系统的层次结构现场总线现场总线控制网络现场总线控制网络工业局域网工业局域网企业网企业网Internet过程控制层过程控制层PCS制造执行层制造执行层MES企业资源规划层企业资源规划层ERP现场总线概述现场总线概述第26页，共44页，编辑于2022年，星期日简化的简化的CIMS网络体系结构网络体系结构现场总线概述现场总线概述第27页，共44页，编辑于2022年，星期日传统的现场级与车间级自动化监

27、控及信息集成系统传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统现场总线概述现场总线概述第28页，共44页，编辑于2022年，星期日基于现场总线的现基于现场总线的现场级与车间级自动场级与车间级自动化监控及信息集成化监控及信息集成系统系统现场总线概述现场总线概述第29页，共44页，编辑于2022年，星期日资源规划层(ERP)以太网段制造执行层(ERP)以太网段现场控制层(FCS)Internet控制网络各功能层次的网络类型各功能层次的网络类型现场总线概述现场总线概述第30页，共44页，编辑于2022年，星期日1 企业网络信息集成系统的层次结构企业网络信息集成系统的层次结构p过程控制层过程控制层 依照

28、现场总线的协议标准，智能设备采用功能块的结构，通过组态依照现场总线的协议标准，智能设备采用功能块的结构，通过组态设计，完成数据采集、设计，完成数据采集、A/D转换、数字滤波、温度压力补偿、转换、数字滤波、温度压力补偿、PID控控制等功能。智能转换模块对传统检测仪表的电流电压进行数字转换和制等功能。智能转换模块对传统检测仪表的电流电压进行数字转换和补偿。补偿。l过程控制层的拓扑结构过程控制层的拓扑结构 环形网：时延确定性好，重载时网络效率高；环形网：时延确定性好，重载时网络效率高；总线网：成本低，时延不确定，重载时效率低；总线网：成本低，时延不确定，重载时效率低；树形网：可扩张性好，频带较宽，但

29、节点间通信不便；树形网：可扩张性好，频带较宽，但节点间通信不便；令牌总线网：物理上是总线网，逻辑上是令牌网。令牌总线网：物理上是总线网，逻辑上是令牌网。现场总线概述现场总线概述第31页，共44页，编辑于2022年，星期日1 企业网络信息集成系统的层次结构企业网络信息集成系统的层次结构p制造执行层制造执行层 从现场设备中获取数据，完成各种控制、运行参数的监测、报警和趋势分析从现场设备中获取数据，完成各种控制、运行参数的监测、报警和趋势分析等功能，还包括控制组态的设计和下装。等功能，还包括控制组态的设计和下装。l通过总线接口转换器实现现场总线网段和以太网段的连接。通过总线接口转换器实现现场总线网段

30、和以太网段的连接。p企业资源规划层企业资源规划层在分布式网络环境下构建一个安全的远程监控系统。在分布式网络环境下构建一个安全的远程监控系统。l首先将中间监控层的数据库中的信息转入上层关系数据库中，使远首先将中间监控层的数据库中的信息转入上层关系数据库中，使远程用户能通过浏览器查询网络运行状态，对生产过程进行实时的远程程用户能通过浏览器查询网络运行状态，对生产过程进行实时的远程监控；监控；l对数据进行进一步的分析和整理，为相关的各种管理、经营决策提供支持，实对数据进行进一步的分析和整理，为相关的各种管理、经营决策提供支持，实现管控一体化。现管控一体化。现场总线概述现场总线概述第32页，共44页，

31、编辑于2022年，星期日1 企业网络信息集成系统的层次结构企业网络信息集成系统的层次结构p现场总线与数据局域网的区别现场总线与数据局域网的区别l用途不同用途不同现场总线主要用于对生产、生活设备的控制；现场总线主要用于对生产、生活设备的控制；数据网络主要用于通信、办公，提供文字、声音和图像等数数据网络主要用于通信、办公，提供文字、声音和图像等数据信息。据信息。l技术要求不同技术要求不同现场总线要求具备高度的实时性、安全性和可靠性，网络接现场总线要求具备高度的实时性、安全性和可靠性，网络接口尽可能简单，成本尽量降低，数据量一般较小；口尽可能简单，成本尽量降低，数据量一般较小；数据网络则需要大批量数

32、据传输和处理。数据网络则需要大批量数据传输和处理。现场总线概述现场总线概述第33页，共44页，编辑于2022年，星期日现场总线与管理信息网络的特性比较特性现场总线管理信息网络监视与控制能力强弱可靠性与故障容限高高实时响应快中信息报文长度短长OSI相容性低中、高体系结构与协议复杂性低中、高通信功能级别中级大范围通信速率低、中高抗干扰能力强中现场总线概述现场总线概述第34页，共44页，编辑于2022年，星期日2 现场总线与上层网络的互联现场总线与上层网络的互联p第一种方式：采用专用网关完成不同通信协议的转第一种方式：采用专用网关完成不同通信协议的转换，把现场总线网段或换，把现场总线网段或DCS网段

33、连接到以太网上。网段连接到以太网上。p第二种方式：将现场总线网卡和以太网卡都置入工业第二种方式：将现场总线网卡和以太网卡都置入工业PC机插槽上，在机插槽上，在PC机内实现数据交换。机内实现数据交换。p第三种方式：将第三种方式：将Web服务器直接置入服务器直接置入PLC或现场总线或现场总线设备内，借助设备内，借助Web服务器和通用浏览工具实现数据信息服务器和通用浏览工具实现数据信息的动态交互。的动态交互。现场总线概述现场总线概述第35页，共44页，编辑于2022年，星期日采用专用网关现场总线概述现场总线概述第36页，共44页，编辑于2022年，星期日将现场总线网卡和以太网卡都置入工业PC机插槽上

34、现场总线概述现场总线概述第37页，共44页，编辑于2022年，星期日p控制网络的特点l适应工业控制应用环境，要求实时性强，可靠性高，安全性好；l网络传输的使测控数据及其相关信息，短帧，传输速率低p标准支持(国际、国家、地区、企业标准)p网络结构介质、拓扑结构、节点数等p网络性能传输速率、时间同步准确度、访问控制方式等p测控系统应用考虑p市场及其他因素3 现场总线网络集成应考虑的因素现场总线网络集成应考虑的因素现场总线概述现场总线概述第38页，共44页，编辑于2022年，星期日1 基金会现场总线基金会现场总线(FF)2 PROFIBUS3 LonWorks4 CAN5 HART现场总线概述现场总

35、线概述3 现场总线简介现场总线简介第39页，共44页，编辑于2022年，星期日p前身为以Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等公司的ISP协议，以及以Honeywell为首的WorldFIP协议，合并后成立现场总线基金会；p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，并增加用户层；p分低速H1(31.25Kbps,距离1900m)和高速H2(1Mbps,750m和2.5Mbps,500m)两种通信速率；p介质支持双绞线、光缆和无线发射，传输信号采用曼彻斯特编码1 基金会现场总线基金会现场总线现场总线概述现场总线概述第4

36、0页，共44页，编辑于2022年，星期日p德国国家标准和欧洲标准；p参考模型也是ISO/OSI模型；p由PROFIBUS-DP、-FMS和-PA组成；lPROFIBUS-DP型用于分散外设间的高速传输，适用于加工自动化领域的应用；l PROFIBUS-PA用于过程自动化。lPROFIBUS-FMS为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、PLC等一般自动化；p传输速率为9.6Kbps-12Mbps，最大传输距离为9.6Kbps时1200m，1.5Mbps时200m，可用中级器延长至10km，传输介质为双绞线、光缆。2 Profibus现场总线现场总线现场总线概述现场总线概述第41页，共44页，编

37、辑于2022年，星期日p由美国Echelon公司和Motorola、Toshiba公司倡导；p采用ISO/OSI模型的全部七层协议；p通信速率300bps-1.5Mbps，支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频等多种介质；p采用Neuron芯片，包含3片8位CPU，分别完成1-2层、3-6层协议和应用处理；p鼓励OEM开发商运用LonWorks和神经元芯片开发自己的应用产品。3 LonWorks现场总线概述现场总线概述第42页，共44页，编辑于2022年，星期日p是控制器局域网的简称，由德国BOSCH公司提出，得到Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司支持；p采用

38、ISO/OSI模型的物理层、数据链路层和应用层；p通信速率最高1Mbps/40m，传输介质为双绞线；p采用短帧结构传输，传输时间短，受干扰的概率低；4 CAN现场总线概述现场总线概述第43页，共44页，编辑于2022年，星期日p是是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，即可寻的缩写，即可寻址远程传感高速通道。由址远程传感高速通道。由Rosemount公司提出，并于公司提出，并于1993年成立年成立HART通信基金会；通信基金会；p特点是在现有模拟信号传输线上实现数字通信，属于模拟系特点是在现有模拟信号传输线上实现数字通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中的工业过程控制的过渡性产品；统向数字系统转变过程中的工业过程控制的过渡性产品；p由物理层、数据链路层和应用层组成。物理层采用由物理层、数据链路层和应用层组成。物理层采用FSK(频移频移键控键控)技术在技术在4-20mA信号上叠加一个频率信号，代表信号上叠加一个频率信号，代表0和和1；p支持点对点主从应答方式和多点广播方式，数据更新速率为支持点对点主从应答方式和多点广播方式，数据更新速率为2-3次次/秒，传输距离最大秒，传输距离最大3000m5 HART现场总线概述现场总线概述第44页，共44页，编辑于2022年，星期日