测控领域热点技术之一的现场总线教学内容

1、测控领域热点技术之一的现场总线n早期把现场总线又称为工业电话线，通过连线在测控设备早期把现场总线又称为工业电话线，通过连线在测控设备之间传递数据信息，把传感器、按钮、执行机构等连接到之间传递数据信息，把传感器、按钮、执行机构等连接到控制器、或控制器、或PLCPLC或工业计算机上。通过相互通信共同执行或工业计算机上。通过相互通信共同执行测量控制任务。测量控制任务。n总线上的数据输入设备包括按钮、传感器、接触器、总线上的数据输入设备包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据n总线上的输出数据用于驱动信号灯、接触器、开关、总线上

2、的输出数据用于驱动信号灯、接触器、开关、阀门等阀门等n工业数据通信用以满足信息社会对基础设备与过程数据信工业数据通信用以满足信息社会对基础设备与过程数据信息的需求息的需求n数字地球、数字北京、数字数字地球、数字北京、数字n传递工农业生产过程、大气环境监测、各类交通、楼传递工农业生产过程、大气环境监测、各类交通、楼宇等系统中设备的数字化信息宇等系统中设备的数字化信息总线将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点，总线将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点，连接成能相互沟通信息，共同完成自控任务的控制网络连接成能相互沟通信息，共同完成自控任务的控制网络 现场总线技术始发于二十世纪八十年代，

3、但对该项现场总线技术始发于二十世纪八十年代，但对该项 技术的开发之热是近年之举技术的开发之热是近年之举现场总线技术现场总线技术n与与PLCPLC同时出现的、同时出现的、Culter-HammerCulter-Hammer推出的推出的DirectrolDirectrol三三. 现场总线标准化工作的现状现场总线标准化工作的现状n最早成为国际标准的是最早成为国际标准的是CANCAN，它属于，它属于ISOISO标准：标准：ISO11898 ISO11898 nIEC/17BIEC/17B为负责制定低压开关装置与控制装置用控制设为负责制定低压开关装置与控制装置用控制设备之间的接口标准的组织备之间的接口标

4、准的组织, ,已通过的已通过的IEC 62026IEC 62026国际标准国际标准包括。包括。n第第2 2部分部分ASIASIn第第3 3部分部分 DeviceNetDeviceNet；n第第4 4部分智能分布式系统部分智能分布式系统SDSSDS（Smart Distributed Smart Distributed SystemSystem）; ; n第第5 5部分部分Seriplex Seriplex n其它有实力、有发展前景的控制网络技术其它有实力、有发展前景的控制网络技术n工业以太网；工业以太网；LonWorksLonWorks；ModbusModbus；蓝牙、无线局域网；蓝牙、无线局

5、域网；消费电子总线消费电子总线CEBusCEBus；光总线等；光总线等； （过渡型总线（过渡型总线HARTHART） n信息时代的技术发展对测控系统提出了数字化、网信息时代的技术发展对测控系统提出了数字化、网络化、信息化的要求，如数字地球、数字北京、企络化、信息化的要求，如数字地球、数字北京、企业的管理控制一体化等要求测量控制设备向网络提业的管理控制一体化等要求测量控制设备向网络提供多方面的数字信息。供多方面的数字信息。n现场总线作为现场控制网络技术，被视为公用数据现场总线作为现场控制网络技术，被视为公用数据网络在网络在测控领域的延伸，它的兴起为测控领域的延伸，它的兴起为自控技术本身自控技术本

6、身的发展提供了新的机遇的发展提供了新的机遇n现场总线现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能使测控设备具备了数字计算和数字通信能力，提高了信号的测量、传输和控制精度，提高了力，提高了信号的测量、传输和控制精度，提高了系统与设备的功能、性能。系统与设备的功能、性能。n现场总线现场总线可采用多种介质（多种有线和无线方式）传送数可采用多种介质（多种有线和无线方式）传送数字信号。在两根导线上可挂接多至几十个自控设备，能节字信号。在两根导线上可挂接多至几十个自控设备，能节省大量线缆、槽架、连接件。减少系统设计、安装、维护省大量线缆、槽架、连接件。减少系统设计、安装、维护的工作量的工作量n现场总线现场

7、总线形成真正分散在现场的完整控制系统，提高了控形成真正分散在现场的完整控制系统，提高了控制系统运行的可靠性。丰富了控制设备的信息内容，提供制系统运行的可靠性。丰富了控制设备的信息内容，提供了如阀门动作次数、故障诊断等信息。了如阀门动作次数、故障诊断等信息。n为控制信息进入公用数据网络创造了条件，沟通了现场控为控制信息进入公用数据网络创造了条件，沟通了现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系, ,便于实便于实现管控一体化现管控一体化n控制网络与数据网络的结合，控制网络与数据网络的结合，便于便于实现信号的远程传送与实现信号的远程传送与异地远程自

8、动控制异地远程自动控制。 全分布、网络集成式控制系统全分布、网络集成式控制系统AIPIDAOLASPT101PV101PIC101FFFFFF现场总线系统是企业的底层网络现场总线系统是企业的底层网络局域网NT 服务器Internet监控工作站其它工作站现场总线接口差 压 变 送 器调 节 阀差 压 变 送 器差 压 变 送 器温 度 变 送 器企业管理层（数据网络）过程监控层（数据网络）现场控制层（控制网络）现场总线网段企业网络的功能层次企业网络的功能层次Ethernet现场控制层FCS制造执行层MESEthernet资源规划层ERPEthernet调节阀温度变送器温度变送器温度变送器调节阀I

9、nternet控制网络五五. 现场总线技术的发展趋势现场总线技术的发展趋势n1.注重系统的开放性注重系统的开放性 封闭、自成一体的系统定会消亡封闭、自成一体的系统定会消亡n2.注重应用系统设备间的互操作性注重应用系统设备间的互操作性n早期的总线技术多注重在通信协议上，而近年来其技术早期的总线技术多注重在通信协议上，而近年来其技术发展逐渐转向应用与用户层的相关规范，如设备描述、发展逐渐转向应用与用户层的相关规范，如设备描述、标准功能块等。标准功能块等。n应用系统设备间的互连不只要完成数据通信，还要构成应用系统设备间的互连不只要完成数据通信，还要构成控制网络，形成测量控制应用系统，而控制网络，形成

10、测量控制应用系统，而应用与用户层规应用与用户层规范与设备间的互可操作性直接相关范与设备间的互可操作性直接相关。设备间的互操作依设备间的互操作依靠应用层协议靠应用层协议nCANCAN是封装在芯片中的通信协议；是封装在芯片中的通信协议；n485485只是物理层的电气接口规范，只是物理层的电气接口规范，n由它们构成控制网络还需借助另外的协议规范由它们构成控制网络还需借助另外的协议规范n数据信号的传输、数据理解数据信号的传输、数据理解发展趋势（续）发展趋势（续）n3.注重控制网络与公用数据网络的结合注重控制网络与公用数据网络的结合nHSE；Profinet；连接；连接 modbus的透明工厂；第的透明

11、工厂；第3代的代的Lonworks、FIP等，等，n各种控制网络都在向数据网络挂靠各种控制网络都在向数据网络挂靠n4.注重使测控设备具备网络浏览功能注重使测控设备具备网络浏览功能n具有网络浏览功能的具有网络浏览功能的PLC；具有网络浏览功能的；具有网络浏览功能的远程数据终端远程数据终端n借助通用浏览器工具得到专用设备的数据信息借助通用浏览器工具得到专用设备的数据信息n控制设备走向开放的窗口。控制设备走向开放的窗口。n5.以太网已直接进入控制网络以太网已直接进入控制网络n以太网技术进入控制网络的优势以太网技术进入控制网络的优势n以太网技术进入控制网络要解决的问题以太网技术进入控制网络要解决的问题

12、nE网到底可行，网到底可行，E网打尽不现实网打尽不现实n我国的我国的EPA标准标准n6.多种通信方式下的数据传输与数据集成，管控一多种通信方式下的数据传输与数据集成，管控一体化目标下的数据综合利用体化目标下的数据综合利用n有线、无线通信方式的结合；有线、无线通信方式的结合；n控制网络、数据网络、电话网络、无线局域网的控制网络、数据网络、电话网络、无线局域网的互连；充分利用现有的网络资源互连；充分利用现有的网络资源n数据集成，综合利用：共同构成测量控制系统；数据集成，综合利用：共同构成测量控制系统；发布运行、调度信息发布运行、调度信息异构控制网络互连异构控制网络互连六六 现场总线应用系统现场总线

13、应用系统n现场总线技术的应用领域十分广泛，凡属设现场总线技术的应用领域十分广泛，凡属设备间需要数据通信的场合都需要它备间需要数据通信的场合都需要它n连续、离散制造业，如电力、石化、冶金、纺织、连续、离散制造业，如电力、石化、冶金、纺织、造纸，过程自动化仪表；火车、汽车、轮船、机造纸，过程自动化仪表；火车、汽车、轮船、机器人、数控机床；智能传感器器人、数控机床；智能传感器n楼宇自控、仓储；楼宇自控、仓储；n智能交通、环境监测（大气、水污染监测网络）智能交通、环境监测（大气、水污染监测网络）n农、林、水利、养殖等农、林、水利、养殖等n其技术与产品在工业控制计算机、测控板卡、其技术与产品在工业控制计

14、算机、测控板卡、仪器仪表、系统集成、应用系统等领域都有仪器仪表、系统集成、应用系统等领域都有良好的发展前景良好的发展前景过程控制中的过程控制中的HSE/H1HSE/H1应用系统应用系统网络集成式控制系统1999 User Training 2 1999 Fieldbus Foundation减少了接线与安装减少了接线与安装传统的传统的4-20 mA仪表接线方式仪表接线方式,对每一设备，均需配置一个本安栅，一对接线对每一设备，均需配置一个本安栅，一对接线4-20 mAISISISIS多台设备可以共用一个本安栅，一对接线多台设备可以共用一个本安栅，一对接线ISFieldbusProfibusPro

15、fibus与与PLCPLC网络网络（电力、冶金、机械加工行业等）（电力、冶金、机械加工行业等）Profinet汽车内部网络汽车内部网络 （SAE-J1939）多网段的车辆内部网络系统多网段的车辆内部网络系统 监视屏（驾驶室）终端器发动机变速器网桥终端器终端器终端器终端器终端器刹车系统减速器路由器网桥刹车照明车轴/悬梁终端器终端器至下一拖车250Kbps拖车子网250Kbps专用子网牵引车子网250Kbps250Kbps牵引车拖车第三代第三代LonWorksLonWorks技术应用系统技术应用系统 （智能楼宇、连锁店）（智能楼宇、连锁店） LonWorks/Ethernet交通系统中凌华科技的交通系统中凌华科技的 数据语音混合通信应用系统数据语音混合通信应用系统n现场总线被视为基于现场总线被视为基于PCPC、特别是基于工业、特别是基于工业PCPC的控制技的控制技术术n各种工业控制计算机、测量控制板卡的供应商是现场各种工业控制计算机、测量控制板卡的供应商是现场总线技术发展的重要力量总线技术发展的重要力量n以现场总线技术提升产品的串行通信能力，发展以现场总线技术提升产品的串行通信能力，发