现场总线控制技术

1第一章工业掌握网络概论1、工业掌握网的进展、直接数字掌握〔DDC〕以数字仪表取代模拟仪表的掌握方式。优点：提高了系统的掌握精度和掌握的敏捷性。、分层掌握系统进展治理。优点：实现了掌握功能和治理信息的分别。缺点：掌握回路数目增加，通信要求就会急剧增加，使掌握系统的通信变得简单，牢靠性降低。、集散掌握系统〔DCS〕前置机与上位机之间的数据传输承受计算机网络实现，且上位机增加了系统组态功能。优点：提高了系统的牢靠性和可维护性。缺点：①承受冗余构造，提高了系统的掌握本钱。②不具备开放性且布线简单、费用高、现场总线〔Field－Bus〕适用于工业环境的网络构造和网络协议，并实现传感器、掌握器层的通信。优点：从根本上解决了网络掌握系统的自身牢靠性问题。协议：两台计算机通信时，对传送信息内容的理解，信息表示形式以及各种状况下的应答信号都必需遵循一个共同的商定，此即协议。23种形式：信息网络与掌握网络统一组网，然后通过路由器与设备网进展互联互通。现场设备的掌握承受嵌入式系统加以实现，掌握网与信息网统一构建组网。现场总线与内联网集成。3、工业企业网一般是指一个工业范围内将实现信号检测、掌握以及数据传递、处理与计算的设备、装置或系统连接在一起，以实现企业内资源共享、信息治理、过程掌握、经营决策，并能够访问企业外的信息资源，使得各项事物协调运作，从而实现企业集成治理和掌握的一种网络环境。4、工业企业网的特性：(1)范围确定性：具有特定的地域范围和效劳范围。(2)集成性Internet和其他广域网，相对独立。相对开放性：作为Internet的一个组成局部消灭，开放是相对的。5、工业企业网的体系构造11－5。信息网络位于工业企业网的上层，是企业数据共享和传输的载体。掌握网络位于工业企业网的下层，听从信息网络的操作，同时具有独立性和完整性。6、掌握网络一般主要用来处理实时现场信息，是网络掌握系统进展实时掌握信息处理的数据流通道。一般处于工业企业网络的中下层，是直接面对生产掌握的计算机网络。7、Profibus为多层网络构造，是一种不依靠于制造商的开放式现场总线标准。承受该系统，不同厂家制造的设备不须对其接口进展特别调整即可通信。Profibus依据应用的特点分为Profibus－DPProfibus－FMSProfibus－PA三个兼容版本。Profibus－DP可用于分布式掌握系统的高速数据传输，一般构成单主站系统。Profibus－FMS主要解决车间级通用性通信任务，一般构成实时多主网络系统。Profibus－PA是专为过程自动化设计的，供给标准的本质安全的传输技术。8〔罗克韦尔自动化公司〕3层网络构造3层网络构造由设备层、掌握层和信息层构成网络构造体系。特点：从底层到高层全开放具有扁平构造全部层之间实现了完全桥接9、罗克韦尔自动化公司网络的信息层使用以太网/工业协议〔Ethernet/IPControlNetDeviceNet现场总线技术。10〔1〕工业以太网就是在以太网技术和TCP/IP技术的根底上开发出来的一种工业网络。〔2〕工业以太网的优点：①使用以太网要比其他现场总线简洁②以太网产品的价格低廉，可降低本钱③以太网技术进展快速，技术先进，功能强大④信息集成便利⑤符合自动化系统的网络构造扁平化的必定趋势其次章工业掌握网络技术根底1、局域网概述定义：局域网〔LAN〕通常被认为是由一组在物理地址上彼此相隔不远的计算机及其设备依据肯定的连接方式组织起来的、以实现用户间相互通信和共享诸如打印机和存储设备等资源的网络系统。主要用途：(1〕共享功能共享的内容软硬件都可包括(2〕客户/效劳器计算模式：使网络上的计算机能协调工作、提高效率。(3〕局域通信功能(4〕Internet等广域网做预备2LAN由五个根本部件构成：〔特别是P、传输介质、〔网卡网络连接设备、网络操作系统。3、局域网中根本网络拓扑构造有三种：星形拓扑构造、环形拓扑构造、总线形拓扑构造。星形拓扑构造优点：查找故障便利，便于维护和治理；个别站点的故障对网络无影响；站点进出很自由；介质访问方法简洁缺点：每个站点直接与中心节点相连，需要大量的电缆，会增加费用；对节点的牢靠性和冗余要求很高。环形拓扑构造优点：高速运行；避开碰撞，构造简洁。缺点：任一转发器或任一段链路故障都将导致网络瘫痪；故障查找困难，需要漫游整个网络才能定位故障点；增站点困难，需要增转发器可能还要重拉线；牢靠性要求和转发器的积存时延限制了环的规模；需要站点兼任监控站监测环的状态。总线形拓扑构造优点：电缆长度短、费用低、便于布线和维护；构造简答、数据端用户入网敏捷；站点或某个用户端失效不影响其他站点或端用户；通信介质是无源元件，从硬件的角度看，格外牢靠。缺点：总由于线拓扑网络不是集中掌握，所以故障的检测要在网上的各个站点上进展；5OSI7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。物理层的主要功能：为数据端设备供给传送数据的通路。典型协议：EIARS232C数据链路层解决的主要问题有：成帧、流量检测、过失掌握数据链路层典型协议是：OSI标准协议集中的高级数据链路掌握〔HDLC〕协议。网络层主要解决的问题是：路由选择和流量掌握等问题。在网络层，数据的传输单位是报文或报文分组。传输层是整个协议层次构造的核心：在网络层的根底上，完成端到端的过失订正和流量掌握。传输层的典型协议：TCP/IP。传输掌握协议TCP，是面对连接的协议；用户掌握协UDP，是五连接的协议。6IEEE802.2LIC子层功能与效劳；IEEE802.3标准，CSMA/CD总线介质访问掌握子层与物理层标准；IEEE802.4标准，令牌总线介质访问掌握子层与物理层标准；IEEE802.5标准，令牌环介质访问掌握子层与物理层标准。7OSI3个典型层：物理层、数据链路层和应用3～6层。FFOSI3层：物理层、数据层和应用层，隐去了第3～6IEC/ISA标准。Lonworks承受了ISO/OSI7层通信协议。ProfibusOSI模型中的物理层和数据链路层。CANISO/OSI7层次中的两层：物理层和数据链路层。8输的间歇〔突发性〕特点，承受适当的复用策略，以提高通道的利用率，削减数据传输中的时延，提高网络的吞吐率。介质访问技术的中心问题是解决通道复用的问题。介质访问掌握方式可分为集中掌握和分散掌握。910.11、交换技术常承受两种工作模式：直通方式和储存转发方式。直通交换方式网络交换的过程：交换掌握中心查找数据包头以确定该包头要送达的端口；从查找表查出具体端口号；发送该包到指定端口。储存转发交换方式工作过程：完整的数据包储存到共享内存中；交换掌握中心查找数据包，以确定该数据包送达的端口；从查找表找出端口号；将数据发到指定端口。12、网络交换机的选用原则：端口密度、端口宽度、容错力量。13、ATM节点不供给检错功能。ATM535个字节，48个字节。ATM网络主要以星形拓扑构造为主，可以构造任意网状的网络拓扑构造。第三章典型现场总线技术1、Lonworks技术的特点：开放性：网络协议开放，对任何用户公平。通信介质：可用任何媒介进展通信。互操作性，任何制造商的产品都可以实现相互操作。网络构造：可以是主从式、对等式或客户/效劳式构造网络拓扑可以有星形、环形、总线形和自由形。网络通信承受面对对象的设计方法，增加了通信的牢靠性。通信的每帧有效字节书可从0~228B1.25Mbit/s承受带推测的P-坚持CSMA，在网络负载很中的状况下，不会导致网络瘫痪。2CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源。810MHz，LonWorks技术的核心是神经元芯片。神经31503120两大系列，3150支持外部储存器，适合更为简单的应用，3120ROM。33个微处理器：MAC处理器、网络处理器和应用处理器。MAC处理器，实现介质访问掌握。网络处理器处于中间位置，使用网络缓冲区和MAC处理器通信，应用缓冲区和应用处理器进展通信。NeuronC语言编写的应用程序，完成用户的要求。4、Lon总线依据不同的现场环境选择不同的收发器和介质。双绞线收发器 双绞线主要支持不3类收发器：直接驱动、EIA-485、变压器耦合。51m，否则不是总线拓扑。6、路由器的功能：扩展通道的容量；连接不同的通信介质或波特率；提高LON总线牢靠性；全面提高牢靠性能。7、Lontalk协议是LON总线设计的专用协议。LonTalk协议是直接面对对象的网络协议,具体实现即承受网络变量的形式。Talk255个子网，每个子网最多12732385个节点。8、Lontalk协议的核心局部是传输层和会话层。传输层是无链接的，供给一对一节点、一对多节点的牢靠传输。会话层主要供给恳求/响应的机制。9、Lontalk4种类型的报文效劳，除恳求/3类都在传输层实现。应答方式：报文应答效劳由网络处理器完成，不必由应用程序来干预。报文ID号确保节点不会收到重复的报文。恳求/响应方式：适合远程过程调用和客户/效劳器的应用。非应答重发方式：适于节点较多的分组的播送发送，从而避开因节点响应而使网络过载。非应答方式：适合对牢靠性要求不高，但报文长度较长、需要速度较高的报文。10.CAN5中错误类型：位错误；〔2〕填充错误；〔3〕CRC错误；〔4〕形式错误；〔5〕应答错误。1、PROFIBUS供给了三种数据传输技术〔物理行规：DPFMSRS485传输。PAIEC1158－2传输。光纤：用于提高抗干扰性和增大网络距离。12、PADP连接。13〔注：中继器没有站地址，但被计算在每段的最多站数中〕14、主站得到总线存取令牌时可与从站通信。每个主站均可向从站发送或读取信息。因此，可能有以下三种系统配置：①．纯主－从系统②．纯主－主系统③．混合系统15DP传输时间，它与总线上站的数量和传输效率有关。16DP主站〔DPM1〕是中心处理器。DP主站〔DPM2〕是可进展编程、组态、诊断的设备。在单主站系统中，总线系统运行时只有一个主站在总线上活动。17、在同意条总线上最多可连接126个设备〔主站或从站。12418、DeviceNet现场总线网络干线的长度由数据传输速率和所使用的电缆类型打算。DeviceNet中，支持UCMM和不支持UCMM的设备(2设备)均可以通过预定义主/从连接组来建立连接。19、DeviceNetCAN2.0ACAN2.0B中的扩展报文格式。Control〔选择题物理层介质：RG6同轴电缆、光纤；网络拓扑：总线形、星形、树形及混合；单网段长度：同轴电缆，1km、2节点，250m、48300m，中7km；中继器数目：串行，56网；并行，4848网；中继器类型：交直流高压型，直流低压型；5km，光纤30km；9948设备供电方式：外部供电；节点插拔：可带电插拔；网络速度：5Mbit/〔最大；I/O数据个数：不限；I/O数据触发方式：轮询、状态转变/周期；网络功能：同一链路支持掌握信息、I/O数据、编程数据；网络模型：生产者/消费者；网络刷时间：可组态2～100ms；21、ControlNetLLCMAC子层，其中，LLCIEEE802.2标准，而MAC子层承受同时间域多路访问〔CTDMA〕协议。22ControlNet通常承受主干-分支型拓扑构造。另外，ControlNet是一个与地隔离的网络，应当保证网络不会意外接地。23、CTDMANUT3个局部：预定时段、非预定时段和网络维护时段。预定时段：传送对时间有苛刻要求的掌握信息。非预定时段：传送对时间无苛求的显式报文或I/O报〔非预定数据。网络维护时段：全部节点停顿发送数据。24、ControlNetClass0~Class67第四章掌握信息网络系统的构建与实现1、工业掌握网络要求：具有较好的响应实时性；高牢靠性，能满足工业现场的要求，现场设备或局部网络消灭故障能快速恢复；构造简洁，降低设备本钱，提高系统的强健性；开放性好，尽量不要承受专用网络。2、现场总线的选择：数据传输容量的不同；本质安全的适用性。3、工业以太网：在以太网技术和TCP/IP技术的根底上开发出来的一种现场总线。工业以太网具有以下优点：应用广泛支持几乎全部的编程语言；本钱低廉 软硬件价格低廉；通信速率高：10、100、1000、10G〔争论中；软硬件资源丰富；可持续进展潜力大；Internet连接。4、在工业以太网中，实现实时性的机制主要包括一下几个方面：承受交换式集线器〔交换机；使用全双工通信模式；承受虚拟局域网(VLAN)技术；效劳质量〔QoS〕.IPv6技术提高网络的实时性能。5、虚拟局域网技术的特征：一个VLAN中全部设备都是一个播送域的成员规律子网是由被配置为该VLAN成员的全部设备组成设置：a基于交换机的端口号〔多数b基于设备的MAC地址VLANVLAN是通过交换架构进展定义的VLAN，不同VLAN信息隔离，避开播送风暴。6、工业以太网的生存性或高可用性包括：①牢靠性；②可恢复性；③可维护性；④可治理性。7、现场技术的防暴技术包括：隔离型和本质安全型。第五章掌握网络集成技术1DCS和现场总线集成主要有三种方式：DCS的I/O设备层上DCSI/O设备层上，来完成两者信息的映射。优点：构造简洁缺点：扩展规模受到接口卡的限制。DCS集成原理：通过网关实现通信协议的转换和信息的互访优点：系统扩展性好；缺点：构造简单。LANDCS的