组态教学第9课

工业组态技术概论

第九课

I/O设备驱动(拓展篇)授课人:于宏亮济南大学控制科学与工程学院济南大学控制科学与工程学院基础知识回顾第四章：I/O设备驱动（基础与操作）4.1设备驱动程序在组态软件中所处地位4.2设备驱动程序完成的主要功能4.3常见的I/O设备及其与PC间的连接方式4.4力控I/O设备驱动程序的使用方法济南大学控制科学与工程学院本次课内容：第四章：I/O设备驱动（拓展篇）4.5设备驱动程序数据流图4.6现场总线技术及其对设备驱动程序的影响济南大学控制科学与工程学院第4章

I/O设备驱动

4.5设备驱动程序数据流图

设备驱动程序地位:设备驱动程序(I/OServer)是桥梁。数据上传、指令下达。设备驱动程序（I/OServer）主要是按照接口协议完成对接口设备的状态检测，数据的读、写操作。济南大学控制科学与工程学院设备驱动程序数据流图

济南大学控制科学与工程学院4.6现场总线技术及其对设备驱动程序的影响

传统仪表：多使用4-20mA信号，具有以下缺陷：1）每台仪表都占用单独的信号传输线路，电缆用量很大。2）现场一次仪表（内嵌微处理器）将信号进行D/A转换，中控室二次仪表又对信号进行A/D转换，2次转换造成2次损失。济南大学控制科学与工程学院

传统仪表：3）仪表系统的安装、维护、矫正费用和难度都较大，费时费力。4）仪表信号易受到干扰，可靠性差。5）仪表型号的互换性差。济南大学控制科学与工程学院

现场总线仪表：现场总线的核心是实现现场仪表和执行机构的数字化。现场总线仪表利用微处理器实现仪表的智能化，可以实现仪表和自动化系统间的数字化、多边双向通信。现场总线是一种工厂设备级的通信网络系统。济南大学控制科学与工程学院济南大学控制科学与工程学院济南大学控制科学与工程学院1、HARTHART（HighwayAddressableRemoteTransducer)协议：Rosemount1985年开发。在不中断4-20mA信号情况下，实现智能现场设备与主设备之间的双向数字通信。是一种过渡性的现场总线协议。HART的优点是原来的模拟信号不受任何干扰。HART表给仪表的调校带来方便。在中控室使用HART手操器可以集中对HART网上的所有仪表进行逐个调校，极大提高了工作效率。HART数字通信方面也提高了现场仪表的信号精度，免去了进行2次A/D，D/A转换的精度损失。速度慢（超过4台）物理层：FSK济南大学控制科学与工程学院2、FFFF(FoundationFieldbus)总线:1994年10月，可互操作系统工程基金会（InteroperableSystemsProjectFoundation,ISPF）和北美WorldFIP（WorldFIPNorthAmerica,WorldFIPNA）合并成为一个新组织：现场总线基金会，以加速现场总线的标准化。其明确目的定位在过程控制领域种的可靠、分散控制.

以ISO/OSI为基础，物理层、链路层、应用层，并在应用层上增加了用户层（主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，用设备描述语言（DDL）规定了通用的功能块集。H1(低速)：31.25kb/s，1900m，支持本质安全、总线供电,流程行业HSE（highspeedethernet、高速以太网）：100Mb/s,离散行业济南大学控制科学与工程学院2、FF采用设备描述语言技术，解决了不同厂商的设备的互操作问题，FF具有10个基本功能块（AI、AO、PID）和19个附加算术功能块。主要技术内容：除智能检测、控制的有关技术外，还包括FF通信协议本身；通信栈、DDL语言及设备描述字典、功能块、系统软件技术、系统集成技术济南大学控制科学与工程学院3、ProfiBusProfibus总线:由Siemens领导开发，共有3种版本--FMS（FieldbusMessageSpecification）DP（DecentralisedPeripherals）、PA（ProcessAutomation）。DP：分散外设间的高速数据传输，适用于加工自动化（离散）FMS：现场信息规范，适用于可编程控制器、低压开关等一般自动化。PA：过程自动化。济南大学控制科学与工程学院3、ProfiBusPA：物理层、链路层DP：隐去了3-7层，增加直接数据连接拟合作为用户接口。FMS：隐去了3-6层，采用了应用层。传输速率：9.6kb/s-12Mb/s,12M时100m，可用中继器达到10km。传输介质：专用ProfiBus双绞电缆或光缆。支持本质安全，与总线供电可挂接127个站点济南大学控制科学与工程学院4、LonWorksLonWorks总线：LonWorks是对等控制网络，适用于分散控制和楼宇自动化中连接智能设备，由美国Echelon公司开发。90年发布，支持ISO/OSI全部7层协议通信速率：300b/s-1.5Mb/s直接传输距离2700m（78kb/s,双绞线）节点数：32000。支持本质安全济南大学控制科学与工程学院4、LonWorksLonTalks协议及34种常见的I/O控制对象被固化，Neuron神经元芯片：3个CPU媒体访问控制处理器：1-2网络处理器：3-6应用处理器：7广泛应用于楼宇自动化、家庭自动化、保安系统济南大学控制科学与工程学院5、ModBusModbus:是为工业控制应用（如过程控制和监控信息传递）设计的局域网，最早由AEGModicon开发。支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。最早主要用于PLC的连接。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。247个从站济南大学控制科学与工程学院6、CANCAN(ControllerAreaNetwork)总线：最初由RobertBosch设计，以提供车辆内电子面板控制单元的串行通信。汽车行业应用较多，也推广到移动机床等领域。物理层、链路层、应用层。传输介质：双绞线速率1Mb/s时,40m;5kb/s时，10km可挂接110设备济南大学控制科学与工程学院6、CAN短帧结构：8个有效字节，传输时间短，受干扰概率低。节点严重故障时，可自动关闭节点。简单网络方案：DeviceNet主要用于物流、仓储等部门低成本通信、传输速率2Mb/s济南大学控制科学与工程学院

现场总线仪表与RS232、RS485区别：PC与智能设备通信，多借助RS232、485、以太网RS232、485只能代表物理层和链路层，如果要实现数据的双向访问，就必须自己编写通信应用程序，但这种程序多数不能符合ISO/OSI的规范，只能实现较单一功能，不具有通用性。设备间通信往往需要MASTER设备中转。现场总线具有完整的软件支持系统，能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题。可自动成网。同一层次，不同厂家产品可以互换，设备间具有互操作性。济南大学控制科学与工程学院课堂回顾第四章：I/O设备驱动（拓展篇）4.5设备驱动程序数据流图4.6现场总线技术及其对设备驱动程序的影响济南大学控制科学与工程学院作业无济南大学控制科学与工程学院GoodLuck!济南大学控制科学与工程学院监控组态软件的网络体系和通信功能1监控组态软件的网络结构体系划分2应用模式举例3网络程序的使用方法4力控的WebServer功能济南大学控制科学与工程学院监控组态软件的网络体系和通信功能1组态软件的网络结构体系划分1．1独立式结构1．2客户/服务器结构1．3对等结构1．4混合结构济南大学控制科学与工程学院监控组态软件的网络体系和通信功能2应用模式举例2．1串行通信2．2使用公众电活网拨号通信2．3通过以太网用TCP/IP协议通信2．4