第三讲 主要的现场总线简介
SUPCON Automation
主要现场总线与现场总线控制系统
冯冬芹
浙江浙大中控技术有限公司
浙江大学工业自动化国家工程研究中心
浙大中控
主要内容
?现场总线的产生与发展过程?主要的现场总线及其系统?用户在现场总线选型时的考虑
SUPCON Automation
第一部分
现场总线的产生与发展现状
浙大中控
现场总线技术产生的背景
?现场总线技术产生于二十世纪八十年代?是为满足日益急迫的企业综合自动化的需求
–开放性–通用性–可靠性
?智能仪表为现场总线的出现奠定了基础
SUPCON Automation
浙大中控
近年来成为控制领域的研究热点
?现场总线技术开发之热是近年之举
?信息时代各项技术发展对测控系统提出的要求
–计算机技术–网络与通信技术–自动控制技术–
信息（IT ）技术
?网络化、信息化给自控技术的发展提供的机遇?各国投入巨额资金与人力在开发这一技术，形成了企业、国家、国际标准
–欧洲、北美、亚洲、中国
浙大中控
现场总线标准各种各样
?由于刚开始没有一个统一的国际标准，各企业和企业集团相继开发自己的总线产品，制定现场总线标准，形成了百花齐放的现状
?据不完全统计，目前市场上形形式式的现场总线有200多种
?号称为开放标准的也有二、三十种
?现场总线国际标准IEC61158包含了八种类型，据说可能还要增加到十二种类型
SUPCON Automation
浙大中控
现场总线国际组织的演变历史
ISA （自1984年）IEC （自1985年）
ISP 基金会（1992）现场总线基金会（FF ）（1994）
WorldFIP 北美（1993）
SP-50IEC 61158法国（1987年）
德国（1986年）Profibus FIP
Rosemount 、Siemens 等公司基于Profibus
Honeywell 、Bailey 等公司
基于FIP
浙大中控
现场总线的发展中充满了竞争
?现场总线的发展过程中充满了竞争
–经济因素：每种总线都有一个或多个公司且多是大型跨国公司为背景，公司的利益与总线的发展息息相关–原先投入较大的现场总线技术不甘轻言放弃
–政治因素：总线之间的竞争还涉及国家、地区间的竞争
?1998年前，现场总线以制定单一国际标准为目的
–FF 成为最有可能成为国际标准的总线–FF 成为国际标准的努力受到多方阻力
?最后通过妥协，现场总线技术出现了协调共存、共同发展的局面
SUPCON Automation
浙大中控
市场上主要的现场总线标准
?P-Net ?Profibus ?WorldFIP
?Foundation Fieldbus （包括HSE ）?ControlNet ?Interbus ?SwiftNet ?AS-I ?CC-Link
?
还有HART 、LonWorks 、Modbus….
浙大中控
主要的现场总线比较
总线类型 技术特点
主要应用场合
价格
支持公司
FF
功能强大，本安，实时性好，总线供电；但
协议复杂，实际应用少
流程控制
较贵
Honeywell ，Rosemount ，ABB,Foxboro,横河,山武等
WorldFIP 有较强的抗干扰能力，实时性好，稳定性好工业过程控制 一般 Alstone Profibus PA
本安，总线供电，实际应用较多；但支持的
传输介质较少，传输方式单一
过程自动化
较贵 Siemens Profibus
DP/FMS 速度较快，组态配置灵活
车间级通讯、工业、楼宇自动化
一般
Siemens
InterBus
开放性好，与PLC 的兼容性好，协议芯片内
核由国外厂商垄断
过程控制 较便宜独立的网络供应商支持P-NET
系统简单，便宜，再开发简易，扩展性好；但响应较慢，支持厂商较少 农业、养殖业、
食品加工业
便宜
PROCES-DATA A/S
SwiftNET 安全性好，速度快 航空
较贵 Boeing
CAN
采用短帧，抗干扰能力强，速度较慢，协议
芯片内核由国外厂商垄断
汽车检测、控制较便宜
Philips, siemens,
Honeywell 等
LonWorks
支持OSI 七层协议，实际应用较多，开发平台完善，协议芯片内核由国外厂商垄断
楼宇自动化、工
业、能源 较便宜Echelon
SUPCON Automation
浙大中控
开关量信号
红外色谱
扫描仪器
传感器
分析仪器
单回路
控制器
驱动装置
微驱动装置控制阀门马达启动器
接触器电磁阀
ASI
数据宽度：
位
字节
数据流
Seriplex
CAN Base
Networks
INTER -BUS
PROFI-BUS-DP
PROFIBUS
P-NET
LON Works
FIP
FOUNDATION Fieldbus 各种现场总线的应用领域
浙大中控
22%
25%
20%
21%8%
22%
2%
8%48%
24%
0%10%
20%30%40%50%Profibus AS-I DeviceNet
ControlNet
EtherNet
FF
HART
等1998年2003年预测
22%25%20%21%8%22%2%8%48%24%0%10%20%30%40%50%Profibus AS-I DeviceNet
ControlNet EtherNet FF HART 等1998年2003年预测数据来自美国VDC 公司所作调查
各类现场总线的市场占有情况
SUPCON Automation
浙大中控
第二部分
主流现场总线技术与现场总线系统简介
浙大中控
ISO/OSI 参考模型
应用层表示层会话层数据链路层物理层传输层OSI 模型
7654321应用层表示层会话层数据链路层物理层
传输层网络层传输介质
SUPCON Automation
浙大中控
?HART 协议：Highway Addressable Remote Transducer （可寻址远程传感器数据公路），是由Rosemount 公司提出的用于现场智能仪表和控制室设备间通讯的一个过渡性协议。?HART 通讯协议参照ISO/OSI 的模型标准，简化并引用其中的1，2，7三层制定而成，即：物理层、数据链路层和应用层。
?HART 协议由于兼有模拟（4~20mA ）和数字两家之长，目前成为智能仪表“事实上”的标准
?HART 不是现场总线的国际标准，但却是从模拟控制系统向标准的现场总线过渡的一块踏脚石。
?专家们预计，HART 在国际上的使用寿命为15~20年，在国内由于客观条件所限，这个时间会更长一些
HART 协议
浙大中控
HART 协议物理层
?采用了Bell202标准的FSK 频移键控技术。
?实现了4~20mA 模拟信号与数字通信的兼容。?单台设备通信距离3000m ，多台设备互联通信距离1500m 。
SUPCON Automation
浙大中控
HART 通信与应用命令
?通信方式
–主从模式–突发模式
?应用层命令
–通用命令：对所有符合HART 协议的现场设备都适用的命令，包括量程、变量、单位等的读操作–普通应用命令：适用于大部分符合HART 协议的产品，但不同公司的HART 产品可能会有少量区别，如写主变量单位，微调DA 的零点和增益等。
–特殊命令：仅适用于某种具体的现场设备。这是各家公司的产品自己所特有的命令，不互相兼容，如特征化，微调传感头校正等。
浙大中控
IEC 现场总线（IEC61158）
?通信参考模型
?协议数据与信息编码
?所支持的通信模式：客户/服务器；发布/预定接收；报告分发；
?星型或总线型拓扑?铜质线缆，光纤
?可寻址的最大节点数232/段；216/网络?可挂接的最大节点数32/段，216/网络
?最大距离：31.25Kbps 时1900米；1M750米，2.5M500米
SUPCON Automation
浙大中控
FF H1
?通信参考模型
?协议数据与信息编码
?客户/服务器（参数设置）；发布/预定接收（刷新功能块输入输出）；报告分发（发布报警状态、历史趋势数据）；?星型或总线型拓扑?双绞线，光纤
?可寻址的最大接点数：240/段；240段/网络?可挂接的最大节点数32/段；16/段（总线供电）；6/
段（本安）
?最大距离：31.25Kbps 时1900米；可接4个中继器浙大中控
关于FF H1的容错能力
?DCS 和FCS 中，操作站、电源都是冗余的。它们的不同在于控制、I/O 和电缆。?“一条连接16台设备的总线电缆断开了，会怎样？”
SUPCON Automation
浙大中控
FF 高速以太网HSE
?充分利用低成本的商业以太网技术，如100M 、1Gbit/s 技术。
?支持所有H1的功能，如功能块、设备描述等
?支持H1设备与以太网设备通过链接设备进行连接
?链接设备可与H1设备点对点通信，H1设备之间也可通过链接设备通信。
浙大中控
FF 系统网络拓朴结构
HSE 链接设备
H1设备
H1设备
HSE 现场设备
HSE I/O 网关
HSE 链接设备
路由器H1网桥H1设备
H1设备H1设备
HSE 现场设备HSE 现场设备HSE I/O 网关I/O 总线
HSE 总线
HSE
H1总线
H1总线
基金会现场总线网络拓扑结构
SUPCON Automation
浙大中控
HART 协议与FF 协议比较
?FF 协议所需的技术已经成熟，但协议标准尚未统一。?目前FF 产品价格令人难以接受，而HART 产品已与非智能仪表相近。
?HART 协议是智能仪表通信的事实上的工业标准，得到许多大公司支持，其产品已得到大量使用。?HART 协议具有FF 协议几乎所有优点。
?HART 协议仪表与4~20mA 标准兼容，便于技术改造。?HART 协议产品转变为FF 协议产品非常方便，可以把HART 协议技术看作是FF 协议的技术储备。?据专家估计，今后十年是HART 产品的黄金期。
浙大中控
Profibus 现场总线
?1984年推出
?Profibus:是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准，IEC61158类型3。
?主要技术支持厂家：Siemens 公司，E ＋H 公司，Samson 公司，Softing 公司?Profibus 用户组织为PNO ，拥有600多个成员，近二千种产品
SUPCON Automation
浙大中控
Profibus 三种基本类型
?Profibus-DP/FMS/PA ?ProfiNet
制造业自动化PROFIBUS-DP
通用性自动化PROFIBUS-FMS
过程自动化PROFIBUS-PA
通用——大范围应用——多主通信
快速——即插即用——高效低成本
面向应用——总线供电——本质安全
浙大中控
Profibus 网络
SUPCON Automation
?Profibus-DP （Decentralized Periphery ）?专门设计为自动控制系统和设备级分散的I/O 之间进行通信使用
?使用Profibus-DP 模块可取代24伏或4～20毫安的串联式信号传输
?直接数据链路映像（DDLM ）提供的用户接口，使得对数据链路层的存取变得简单方便
?传输可使用RS －485传输技术或光纤媒体r 。
浙大中控
?Profibus-FMS （Fieldbus Message Specification ）
?用来解决车间级通用性通信任务。
?与LLI （Lower Layer Interface ）构成应用层，
?FMS 包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务，LLI 协调了不同的通信关系并向FMS 提供不依赖设备访问数据链路层
?Profibus-FMS 可使用RS －485和光纤传输技术。Profibus-FMS
SUPCON Automation
?Profibus-PA （Process Automation ）?是专为过程自动化而设计的
?它可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，可应用于本质安全领域
?根据IEC61158－2国际标准，Profibus-PA 可用双电缆总线供电技术进行数据通信，
?数据传输采用扩展的Profibus-DP 协议和描述现场设备的PA 行规，
?使用电缆耦合器，Profibus-PA 装置能很方便的连接到Profibus-DP 网络。
浙大中控
Profibus-PA 网络
SUPCON Automation
浙大中控
ProfiNet
浙大中控
Profibus 通信方式
?PROFIBUS 的通信为主从式。
–主站决定了总线的数据通信，当主站获得总线控制权（令牌）时，可以主动发送信息，而不必有外界的请求。从站无总线控制权，仅能对接收的信息进行确认或在主站发出请求后向主站发送
?主站间的通信采用逻辑令牌控制方式
–所有的主站构成一个逻辑令牌环，令牌传递程序保证每个主站在确定的时间得到总线存取权（令牌），以确保在任何时刻只有一个站点发送数据
SUPCON Automation
浙大中控
Profibus 通信方式
?令牌是一种实报文（实令牌）。
?令牌环是所有主站的组织链，按照主站的地址构成逻辑环，令牌在规定的时间按地址的升序依次在各主站间传递，
?令牌循环一周的时间事先规定，各主站持有令牌的时间取决于令牌配置的循环时间。
?主从站间采用主从通信方式。拥有令牌的主站可与从站通信，向从站发送或索取信息。
浙大中控
ControlNet
?概况
–ControlNet 最早由Rockwell 公司于1995年10月提出。–Rockwell 公司等22家企业于1997年7月联合发起成立了ControlNet International 组织。
?Rockwell 自动化系统的三层控制层网络。
–信息层（Ethernet 以太网）–控制层（ControlNet 控制网）–设备层（DeviceNet 设备网
SUPCON Automation
浙大中控
DeviceNet-ControlNet-Ethernet 结构
浙大中控
ControlNet 主要应用领域
?对于要求确定性、可重复性、产生并传输大量I/O 数据、由控制器到DCS 通信、连接多控制器和多人机界面的网络可提供满意的效果。?汽车传输线、涂装流水线、装配线?水/废水处理?食品处理?制药
SUPCON Automation
浙大中控
ControlNet 的技术特色
?生产者/使用者型通信模式
–通过标识符辨认是否要接受某个报文(无地址)–多个用户可同时使用某个节点产生的同一数据
–节点可产生多个数据组(各自具有自己的标识符)–减少通信流量, 数据可同时到达各节点
?I/O 触发机制
–传统的轮询机制: 重复数据,浪费网络带宽
–状态改变触发:只当数据变化时节点才产生数据–它可有效地减少网络负荷
–
可按用户指定的速度周期性地产生数据,如按合适的PID 控制周期采样
浙大中控
DeviceNet
?概况
–开发商：Rockwell 集团的AB 公司
–DeviceNet 可以用来连接低级工业设备（如传感器，变送器或电机等）和高级工业设备（如PLC 和工业计算机）。
–DeviceNet 的低层使用的是CAN 总线规范。
SUPCON Automation
浙大中控
DeviceNet 特点
?可互操作性较好?响应时间较快
?可灵活的增加和移去设备而不必停机?提供主从／对等方式?故障显示（LEDs ）
?可以通过网关和以太网、ControlNet 等相连
?支持总线供电、从节点对从节点的直接传输?不支持本质安全、时间同步、介质冗余
浙大中控
CAN 总线
?CAN 总线是德国BOSCH 公司为解决现代汽车中众多的
控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议,
?是交通运载工具电气系统中应用较广的总线
?现在向过程工业，机械工业，机器人，数控机床，传感器等方面发展。
?1993年11月，ISO 正式颁布CAN 为国际标准ISO11898。
?支持CAN 协议的公司有Intel 、Motorola 、Philips 、Siemens 、NEC 、Honeywell 等公司
现场总线郭琼习题答案
《现场总线及其应用第2版主编郭琼课后习题答案》 机电职业技术学院电气工程系 作者：卡尔二毛第一章： 1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？ 答：共5代。1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC）4.集散控制系统（DCS）5.现场总线控制系统（FCS） 2.阐述DDC控制系统的结构及工作过程？ 答：结构由：计算机控制系统和生产过程的输入、输出设备组成。 工作过程：计算机通过过程输入通道对生产现场的变量进行巡回检测，然后根据变量，按照一定的控制规律进行运算，最后将运算结果通过输出通道输出，并作用于执行器，使被控变量符合系统要求性能指标。 3.计算机在DDC控制系统中起什么作用？ 答：完成对生产过程的自动控制、运行参数监视等。 4.DDC控制系统的输入、输出通道各起什么作用？ 答：输入通道作用：用于向计算机输入生产过程的模拟信号、开关量信号或数字信号。 输出通道作用：用于将计算机的运算结果输出并作用于控制对象。 5.计算机的软件包括哪两大类？各起什么作用？ 答：用户软件和系统软件。用户软件供用户使用处理一些相关工作；系统软件是用户软件的操作平台，具有开发性。 6.什么是集散控制系统？其基本设计思想是什么？ 答：集散控制系统：由过程控制级和过程监控级组成的、以通信网络为纽带的多级计算机控制系统。核心思想：集中管理、分散控制。 7.简述集散控制系统的层次结构及各层次所起的作用？ 答：层次结构：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级； 分散过程控制级作用：完成生产过程的数据采集、闭环调节控制和顺序控制等功能。 集中操作监控级作用：了解系统操作、组态、工艺流程图显示、监控过程对象和控制装置的运行情况，并可通过通信网络向过程级设备发出控制和干预指令。 综合信息管理级作用：监视企业各部门的运行情况，实现生产管理和经营管理等功能。 8.生产过程包括哪些装置？ 答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
几种常见的现场总线简介
几种常见的现场总线简介从1984年IEC开始制订现场总线国际标准至今，经过16年的努力和有关各方的协商妥协，最终，采用包括8种类型现场总线的IEC6lI58标准，并于1999年底的投票中得以通过。 2.1 Type l IEC技术报告（即FF H1）FF H1现场总线的网络协议是按照ISOOSI参考模型建立的，它由物理层、数据链路层、应用层，以及考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的用户层组成。基金会现场总线（FF）是Type1现场总线的一个子集（Subset）。 2.2 Type 2 ControlNet ControlNet现场总线得到美国Rockwell公司支持。它采用了一种新的通信模式：生产者/客户（Producer/Consumermodel）模式。这种模式允许网络上的所有节点，同时从单个数据源存取相同的数据。这种模式最主要的特点是增强了系统的功能，提高了效率和实现精确的同步。 2.3 Type 3 Profibus Profibus得到德国Siemens公司支持。Profibus数据链路层总线存取有两种方式，即令牌环（Token-Ring）方式和主站/从站（Master/Slave）方式。Profibus系列由3个兼容部分组成，即Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA。Profibus-DP适用于设备级控制系统与分散I/O之间高速通信，它使用物理层、数据链路层以及用户接口。Profibus-FMS适用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。Profibus-PA专为过程自动化设计，它能够将变送器和执行器连接到一根公共总线，符合IEC61158.2物理层规范，
现场总线技术的特点及发展趋势
现场总线技术的特点及发展趋势 摘要现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。 关键词现场总线数字通讯集散系统 现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90 年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。现场总线不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。 人们把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代控制系统，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代控制系统，把数字计算机集中式控制系统称为第三代控制系统，把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代控制系统，把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。作为新一代控制系统，它一方面突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把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构，把控制功能彻底下放到现场。开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 现有较强实力和影响的现场总线技术有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。 一、现场总线的技术特点 1、具有良好的系统开放性。现场总线技术通信协议公开，相关标准的一致，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换。用户可按自己需要的大小把来自不同供应商的产品随意组成不同的系统。 2、系统结构的高度分散性。因为自控技术的飞速发展，现场设备本身已经具备自动控制的基本功能，所以现场总线技术采用了全分布式控制系统的体系结构。这种体系结构从根本上改变了现有DCS的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了系统可靠性。 3、互可操作性与互用性。现场总线技术可实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。互用性意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 4、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、流量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
现场总线 复习题 西华大学
1.计算机控制系统的发展经历了哪几个阶段？各有何特点？ 一、数据采集与处理：计算机并不直接参与控制，对生产过程不会产生直接影响，能对整 个生产过程进行集中监视，可进行越限报警，可以得到大量统计数据。 二、直接数字控制系统（DDC）：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统 有一个功能较齐全的运行操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 三、监督计算机控制系统（SCC）：一般由两级计算机组成，第一级计算机与生产过程连接， 并承担测量和控制任务，即完成DDC控制，第一级计算机和第二级计算机之间的数据通信，通常采用串行数据链路规程，传送效率一般较低。 四、集散控制系统（DCS）：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对 独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 五、现场总线控制系统（FCS）：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协 议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统。 2.什么是现场总线？简述现场总线出现的背景？ 1.在生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行、多点数字通信的系统称为现场总线； 2.出现的背景是：一是技术基础：现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟 信号及普通开关量信号的传输；二是技术开发和标准制定的战争：不同的国际标准化组织对现场总线的优缺点存在激烈争论。 3.什么是现场总线控制系统？简述现场总线系统技术特点？ 1.现场总线控制系统采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位 于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，各种适应实际需要的控制系统； 2.现场总线系统技术特点：（1）开放性（2）互可操作性与互换性（3）设备智能化（4） 彻底分散（5）现场环境适应性（6）系统可靠性（7）信息一致性（8）经济性（9）易于安装和维护。 4.简述FCS与DCS的区别？FCS有何优点？ 区别是FCS是放弃常规的4~20mA模拟信号传输标准，采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统； 5.主流现场总线有哪些？其特点如何？ 1.主流现场总线有DDC，DCS，FCS； 2.DDC：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统有一个功能较齐全的运行 操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 DCS：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 FCS：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实
现场总线控制系统的现状和发展前景
现场总线控制系统的现状和发展前景 序言 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。 现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术，是能应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司都投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS 发展至今的FCS(Fieldbus Control System)系统，已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C(Computer计算机、Control控制、Commcenication通信)技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础，这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法，将极大地推动整个工业领域的技术进步，对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。 现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术，是计算机技术、通信技术和自动化控制技术的集成，也是信息技术、测量技术在信息时代的体现。现场总线技术经过10年的研发、试验和局部应用阶段，现已开始大量地在中小系统中应用，并开始在超大规模的自动化系统工程中应用。现场总线技术是工业数字通信时代的先驱，它的出现正在引起工业控领域的一次前所未有的技术革命。现场总线不仅仅是分散于最底层的控制系统，而且是建立于整个工业体系的通信系统，它的通信协议建立在控制策略之上，标准的编程语言(DDL)和强大的通信功能，使现场总线控制系统成为贯彻操作者意志的最得力的工具，由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的控制方法。 进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国现场总线控制系统行业保持了多年高速增长，并随着我国加入WTO, 近年来，现场总线控制系统行业的出口也形势喜人，2008年，全球金融危机爆发，我国现场总线控制系统行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等，现场总线控制系统行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面，2009年，随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国现场总线控制系统行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道。
现场总线复习整理
第一章1、自动控制系统的发展四个阶段及其体系结构1.模拟仪表控制系统(ACS)缺点：信号变化缓慢，计算速度精度比较低、信号传输的抗干扰能力较差。2.直接数字控制系统(DDC)优点：集中管理、控制、监视、报警和收集历史数据等。缺点：布线费用高、不便于扩展、危险集中、可靠性低等。3集散控制系统（DCS)系统主要缺点（1）信息集成能力不强（2）系统不开放、可集成性差、专业性不强（3）可靠性不易保证4）可维护性不高。4、现场总线控制系统（FCS)现场总线技术主要特征是采用数字式通信方式取代设备级的4-20mA(模拟量)/24VDC(开关量)信号，使用一根电缆连接所有现场设备。 2、DCS的结构由分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统三部分组成 3、现场总线定义：数字通信协议，应用与生产现场，在一些智能化的控制设备之间所执行双向串行通信，多节点的数字通信系统，是开放的数字化多点通信的底层控制网络。 4、现场总线控制系统的技术特点（1）系统的开放性、可集成性2）互操作性与互用性3）现场设备的智能化与功能自治性4）系统的高度分散性5）对现场环境的适应性。 5、与DCS相比FCS在结构上有哪些优越性：1 实现全数字化通信；2实现彻底的全分散式控制；3实现不同厂商产品互连、互操作；4增强系统的可靠性、可维护性；5降低系统工程成本。 第二章 1、总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵循同一技术规范的连接与操作方式。一组设备通过总线连在一起称为“总线段”。 2、总线主设备：可在总线上发起信息传输的设备,又称命令者。总线从设备：能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备，也称基本设备。 3、总线上的控制信号通常有三种类型：a、控制连在总线上的设备，让它进行所规定的操作；b、用于改变总线操作的方式； c、表明地址和数据的含义。总线协议：管理主、从设备使用总线的一套规则称为“总线协议”。这是一套事先规定的、必须共同遵守的规约。 4、总线操作：总线上命令者与响应者之间的连结→数据传送→脱开这一操作序列称为一次总线“交易”，或者叫做一次总线操作。数据传送：一旦某一命令者与一个或多个响应者连接上以后，就可以开始数据的读写操作。“读”数据操作是读来自响应者的数据；“写”数据操作是向响应者写数据。通信请求：由总线上某一设备向另一设备发出的请求信号，要求后者给予注意并进行某种服务。方法：1要求通信的设备起服务请求信号，相应的通信处理器监测到服务请求信号时，就查询各个从设备，识别出是哪一个从设备要求中断，并发出应答信号；2把请求通信的设备变成总线命令者，然后把请求信息发给想要联络的设备。 5、寻址过程是命令者与一个或多个从设备建立起联系的一种总线操作。三种寻址方式：物理寻址、逻辑寻址、广播寻址。逻辑寻址一般用于系统总线，现场总线则较多采用物理寻址和广播寻址。 6、通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成。 7、信息源和信息接收者：信息的产生者和使用者。模拟信息源：输出幅度连续变化的信号。离散信息源：输出离散的符号序列或文字；发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。（变换方式：调制）；传输介质:：传输介质指设备到接收设备之间信号传递所经媒介。可以是无线的，也可以是有线的。接收设备: 基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息来，对多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。 8、信号传输方式：1）基带传输：在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号，即按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制，它是最基本的数据传输方式。2）载波传输：载波传输采用数字信号对载波进行调制后实行传输。最基本的调制方式幅度键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)三种。3）宽带网：用于传输数据、文字、语音、图像等多种信号的任务。4）异步传输模式ATM：ATM 支持多媒体通信，包括数据、语音和视频信号，按需分配频带，具有低延迟特性，速率可达155Mbps 到2．4Gbps，也有25Mbps和 50Mbps的ATM技术，可适用于局域网和广域网。 9、通信方式根据CPU与外设之间连线结构、数据传送方式不同，分为并行通信和串行通信。根据数据传输方式不同分为同步通信和异步通信。 10、串行通信的数据传输方向：（1）单工通信：传送的信息始终是一个方向,单工通信线路一般采用二线制。 （2）半双工通信：信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。（3）全双工通信：能同时作双向通信，全双工通信一般采用四线制结构，通信效率高，控制简单，但结构较复杂，成本较高。 11、常用的数据表示方法：1平衡、归零、双极性2平衡、归零、单极性3平衡、不归零、单极性4非平衡、归零、双极性5非平衡、归零、单极性6非平衡、归零、单极性 12、数据交换方式：1）线路交换方式、2）报文交换方式、3）报文分组交换方式（数据报方式与虚电路方式）。 13、基带传输数据的表示方法：1平衡与非平衡传输2归零与不归零传输3单极性与双极性传输 14、载带传输的三种调制方法：1调幅方式2调频方式3调相方式 15、通信系统结构：局部子网；长级子网；高端子网
主流现场总线简介
主流现场总线简介 下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。 1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF） 这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。 基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。 2、CAN（ControllerAreaNetwork 控制器局域网） 最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。CAN 支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。目前已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。 3、Lonworks 它由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，采用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。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）的芯片中，并得以实现。采用Lonworks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。 4、DeviceNet DeviceNet是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案，有着开放的网络标准。DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了设备间的通信而且提供了相当重要的设备级阵地功能。DebiceNet基于CAN技术，传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络的最大节点为64个，其通信模式为：生产者/客户（Producer/Consumer），采用多信道广播信息发送方式。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网上的其他设备，而且其设备的安装布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构是Open
现场总线技术的现状及其发展前景
现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名： +++ 班级：电气112 班 学号： 11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年 11 月 17 日
现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点 ,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以
现场总线技术论文
总线技术论文 1．引言 1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。 现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2 现场总线结构模型 现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。 IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。 ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。 1.3 现场总线主要特点 1) 系统可靠性高； 2) 实现开放式互连网络； 3) 安装与接线费用低； 4) 调节性能提高； 5) 系统组态简单。 1.4现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的推广更加容易。
现场总线技术及其应用研究论文
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。 （3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、
常用现场总线种类介绍
常用现场总线种类介绍公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
常用现场总线种类介绍 1、PROFIBUS Profibus 作为一种快速总线，被广泛应用于分布式外围组件(PROFIBUS-DP)。除了 PROFIBUS-DP 和 FMS 以外，Beckhoff 还支持驱动器通讯标准 PROFIBUS MC。过程现场总线 2、EtherCAT EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology，用于控制和自动化技术的以太网)是一种用于工业自动化的实时以太网解决方案，性能优越，使用简便。 3、Lightbus 这种经过验证的 Beckhoff 光纤总线系统具有极为优秀的抗 EMI 性能，易于安装，数据流快速、循环且具有确定性。 4、Interbus Interbus 易于配置，通讯快速而可靠。主/从系统的移位寄存器协议可提供高效循环通讯。 5、CANopen 通过有效利用总线带宽，CANopen 可在即使相对较低的数据传输速率时也能实现较短的系统响应时间。秉承了 CAN 的传统优点，例如数据安全性高且具备多主站能力。 6、ControlNet ControlNet 是一种开放式标准现场总线系统。该总线协议允许循环数据和非循环数据通过总线同时进行交换，而两者之间互不影响。 7、SERCOS interface SERCOS 最初作为用于驱动器的快速光纤总线系统研发。采用 Beckhoff SERCOS 总线耦合器，I/O 设备可以实现高速率数据传输和较短的循环时间。 8、Ethernet
现场总线系统FF与Profibus的比较
现场总线系统FF与Profibus的比较 一、FF与Profibus的共同点 1．低速总线都符合IEC/ISA的物理层协议 2．都能实现总线供电和本安防爆，可用于危险场所。 3．都得到有用户和制造商组成个国际组织的支持。 4．都是用数字信号代替4-20MA DC信号。 5．都能实现多点挂接，以节约电缆和相关成本。 二、FF与Profibus性能比较 Profibus FF 物理层IEC1158-2 IEC1158-2 通讯速率31.25Kb/s 31.25Kb/s 总线供电可以可以 利用现有电缆可以可以 本安防爆可以可以 链路层802.4令牌专门设计 点对点通讯可以可以 网络时间同步不可可以 周期性数据主站呼叫定时发送 应用层延伸到DP FMS 功能块有限用户任意开发 功能块标准化无有 DD功能无有 系统管理无有 工位号检索无有 网络地址指定无有 防止地址重复无有 功能块定时执行无有 仪表状态信息无有 控制功能分散到现场无有 三、FF与Profibus优点比较 Profibus FF 节约起动成本可以可以 设备认证有有 自诊断和维护设备有限有 现场设备远方组态有限有 现场设备远方校验无有 用户选择设备的自由度有限有 多台上位机影响扫描周期不影响 四、FF与Profibus差别 1．能否将控制功能分散到现场设备 FF- 采用出版者/订户的通信模式，使不同制造厂的现场设备间可以通信、交换数据并共同工作在一个网络上。网络上定时向通信、交换数据并共同工作在一个
网络上。网络上定时向所有的设备广播时间，保证网络上所有的设备时间同步，从而使功能块能按精确的时间间隔和顺序执行，并能精确报警，所以，FF可在现场设备中完成控制功能。 Profibus-采用主从通信模式，所有的通信都要通过上位主站，因此，现场设备之间通信很困难。不具备系统管理和时间同步功能。因此，不能在现场设备中完成控制功能。 2．能否实现真正的可互操作 FF- FF通信协议特有的用户层中规定了29种标准功能模块，实现基本控制功能。这些功能模块内装在各种现场设备中，使各种现场设备之间很容易实现可互操作。FF通信协议的应用层中采用了设备描述（DD）技术，尽管不同厂商的设备设计了不同的控制功能，但只要向用户提供该设备的DD文件，上位系统就可以马上了解它的全部特性和参数，对它进行组态，做到即插即用。 2．是否真正开放 FF-现场总线基金会保证其各部分技术都有不止一个供应商将它开发成商品，如果没有多个供应商参见开发，基金会将拒绝提供该部分技术。基金会的董事会由11个不同公司的成员组成。 Profibus-其部分技术只有一个公司掌握，例如，高速离散控制所必需的高性能芯片只有一家公司能提供。其董事会由4人组成，其中两人来自一个公司。 3．是否能方便地构成控制系统 FF-在网络上挂接一个新设备时，能自动指定该设备在网络中的地址，真正做到即插即用。能自动防止重复指定地址，保证一台设备一个地址。可以在网络上按工位号检索设备，而不必考虑该工位号是在网的何处注册的。 Profibus-Profibus不具备这方面的功能。 1、二者都支持本安。 2、二者内部都有功能块，但FF H1中的功能块数据及种类可以很丰 富的，在组态及调度方面对于工程师来说有很大的自由度；PA中可能只有一个变换块及一个功能块，如AI，且是开机就启动的，可能不需要调度。3、FF H1中现场仪表也可以且有LAS功能，从功能上讲，所有设备(除了LAS外)是等同的；PA仪表必须通过DP/PA网关与DP PLC相连才能工作，所有的PA设备只能作从设备。先讲这些，其它的想起来再说。
各类总线的介绍
总线 一．总线的概念 总线是一组用于计算机之间各部件之间进行数据和命令的传送的公用信号线。二．总线的分类 （一）总线（微机通用总线）按功能和规范可分为三大类型: (1)片总线(Chip Bus, C-Bus) 又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。 (2)内总线(Internal Bus, I-Bus) 又称系统总线或板级总线，是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。 (3) 外总线(External Bus, E-Bus) 又称通信总线，是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路，如EIA RS-232C、IEEE-488等。（现场总线CAN属于外总线） 三类总线在微机系统中的地位和关系 其中的系统总线，即通常意义上所说的总线，一般又含有三种不同功能的总线，即数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus）和控制总线CB
（Control Bus）。 （二）总线按照传输数据的方式划分：可以分为串行总线和并行总线。串行总线中，二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件；并行总线的数据线通常超过2根。常见的串行总线有SPI、I2C、USB及RS232等。 （三）总线按照时钟信号是否独立划分：可以分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号独立于数据，而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的。SPI、I2C是同步串行总线，RS232采用异步串行总线。 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。 三．各类总线介绍 内部总线 1．I2C总线是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。 2．SPI总线串行外围设备接口SPI是一种同步串行接口，SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以与SPI有关的软件就相当简单，使CPU 有更多的时间处理其他事务。 3．SCI总线串行通信接口SCI是一种通用异步通信接口UART，与MCS-51的异步通信功能基本相同。 系统总线 1．ISA总线总线标准是IBM 公司推出的系统总线标准。它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。它在80286至80486时代应用非常广泛，以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽，ISA总线有98只引脚。 2．EISA总线是在ISA总线的基础上使用双层插座，在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。在实用中，EISA总线完全兼容ISA总线信号。 3．VESA总线是一种局部总线，简称为VL(VESA local bus)总线。该总线系统考虑到CPU与主存和Cache 的直接相连，通常把这部分总线称为CPU总线或主总线，其他设备通过VL总线与CPU总线相连，所以VL总线被称为局部总线。它定义了32位数据线，且可通过扩展槽扩展到64 位，使用33MHz时
现场总线基础知识
现场总线基础知识 现场总线技术综述 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点。 具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。 一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，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、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把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构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus （FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。 一、现场总线的技术特点 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。 2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等