工业现场网络通信技术应用- 工程技术分院 第一章 工业现场 网络 通信技 术 的认知66课件讲解

工业现场网络通信技术应用

工程技术分院

第一章工业现场网络通信技术的认知

1.1现场总线技术概述1.1.1现场总线技术的概念现场总线技术是指用于工业生产现场的新型工业控制技术，是一种在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、互联、串行和多节点的数字通信技术，是工业现场控制网络技术的代名词。1.1.2现场总线的产生与发展1.控制系统的发展(1)基地式仪表数字控制系统(2)模拟仪表控制系统(3)直接式数字控制系统（DirectDigitalControl,DDC)(4)集散控制系统(DistributedControlSystem，DCS)(5)现场总线控制系统（FieldbusControlSystem,FCS)1.1现场总线技术概述2.现场总线对工业自动化系统的影响1.1.2现场总线的产生与发展（1）现场总线对自动控制的影响1）信号类型：由模拟信号→双向数字通信。2）自动控制系统的体系结构：模拟与数字的混合控制→全数字现场总线控制。3）自动控制系统的产品结构：现场设备智能化，具有程序及参数存储智能控制功能的产品在现场完成一定的控制功能。4）现场总线为实现企业综合自动化提供了基础。5）打破传统拢断。（2）现场总线对自动化仪表的影响1）传送和测量精度提高。2）仪表功能增强。3）可远程设定或修改组态数据。1.1现场总线技术概述1.1.3现场总线的结构及特点1.现场总线的结构现场总线网络结构是按照国际标准化组织制定的开放系统互连OSI（OpenSystemInterconnection）考模型建立的。OSI参考模型共分七层，即物理层、数据链路层、网络层、传送层、会话层、表示层和应用层，该标准规定了每一层的功能以及对上一层所提供的服务ISO/OSI模型现场总线通信模型1.1现场总线技术概述1.1.3现场总线的结构及特点2.现场总线控制系统的结构形式传统控制系统结构现场总线控制系统示例1.1现场总线技术概述1.1.3现场总线的结构及特点3.现场总线的特点（1）开放性现场总线的开放性具有两个方面，一方面是其通信规约开放，也就是开发的开放性；另一方面是应用的开放性，（2）互操作性和互用性现场总线的互操作性和互用性是指不同生产厂家的同类设备可以互相替换以实现设备的互用，（3）现场设备的智能化与功能自治性现场总线系统中信号的测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能都是在现场设备中完成的，（4）系统结构的高度分散性各控制单元高度分散、自成体系，有效简化了系统结构，提高了可靠性。（5）对现场环境的适应性现场总线是专为工业现场设计的，1.1现场总线技术概述1.1.4常用的现场总线1.基金会现场总线(FF，FoundationFieldbus)基金会现场总线(FF，FoundationFieldbus)在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。其前身是以美国Fisher－Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制订的WorldFIP协议。FF的物理传输介质支持双绞线、光缆、同轴电缆和无线发射。1.1现场总线技术概述1.1.4常用的现场总线Profibus是德国国家标准DINl9245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。由Profibus-FMS，Profibus-DP，Profibus-PA组成了Profibus系列。DP型用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范，Profibus-FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC6ll58—2标准。2.Profibus1.1现场总线技术概述1.1.4常用的现场总线CAN是控制局域网络(ControlAreaNetwork)的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准。CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的，只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶层的应用层。信号传输介质为双绞线。通信速率最高可达1Mbps／40m，直接传输距离最远可达10km／5kbps。可挂接设备数最多可达110个。

3.CAN1.1现场总线技术概述1.1.4常用的现场总线LonWorks是又一具有强劲实力的现场总线技术。它是由美国Echelon公司推出并由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO／OSI模型的全部七层通讯协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率从300bps至1．5Mbps不等，直接通信距离可达2700m(78kbps，双绞线)。支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种通信介质，并开发了相应的本质安全防爆产品，被誉为通用控制网络。4.LonWorks1.1现场总线技术概述1.1.4常用的现场总线CC-Link是控制与通信链路系统（Control&Communicationlink）

1996年11月由三菱电机为主导的多家公司推出。其系统中可以将控制和信息数据同时以10Mbit/s的速度传至现场网络。作为开放式现场总线，它是唯一起源于亚洲地区的总线系统。

5.CC-Link1.1现场总线技术概述1.1.4常用的现场总线Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，从功能上可以认为是一种现场总线。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以进行通信。使用Modbus总线，不同厂家的控制设备可以连成工业网络，以便进行集中监控。Modbus的数据采用主-从方式，主设备可以单独和从设备通信，也可以通过广播方式和所有设备通信。Modbus应用比较广泛，很多厂家的工控器、PLC、变频器、智能I/O与A/D模块等设备都具备Modbus接口。6.Modbus1.1现场总线技术概述1.1.4常用的现场总线DeviceNet是由美国Rockwell公司在CAN基础上推出的一种低成本的通信链接，是一种低端网络系统。它将基本工