第8章现场总线综合应用举例
现场总线技术的设计应用实例
现场总线技术的设计应用实例概述现场总线技术是工业控制系统中常见的一种通信协议，它通过将传感器、执行器与控制器连接到一个总线上，实现设备间的数据通信和控制。
本文将介绍几个现场总线技术的设计应用实例，包括Profibus、CAN总线和Modbus。
ProfibusProfibus是一种常用的工业自动化领域现场总线协议，它被广泛应用于物流自动化、工业控制和过程自动化等领域。
在物流自动化中，Profibus通信技术可以被用于连接传感器、执行器和控制器，实现自动化存储和分拣系统。
每个传感器和执行器都以从站的形式接入Profibus总线，并通过总线与控制器进行通信。
通过Profibus的高速通信和优化的数据传输机制，物流系统可以实现高效的物料搬运和分拣操作。
在工业控制领域，Profibus常被用于连接传感器、执行器和PLC（可编程逻辑控制器）。
PLC作为控制器可以通过Profibus实时监测设备状态，并根据需要发送命令和控制信号。
这种基于Profibus的控制系统可以实现复杂的工业过程控制和自动化。
CAN总线CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车行业的现场总线协议，它具有高可靠性和高实时性的特点，被广泛应用于汽车电子系统和航空航天领域。
在汽车电子系统中，CAN总线被用于连接车辆的各种传感器和执行器，并与车辆的ECU（电子控制单元）进行通信。
通过CAN总线的实时数据交换，车辆的各个子系统可以协调工作，实现诸如发动机控制、车身稳定性控制和驾驶辅助系统等功能。
在航空航天领域，CAN总线常被用于飞行控制系统和航空电子设备之间的数据交换。
航空电子设备需要实时高可靠的数据传输，以确保安全和可靠的飞行。
CAN 总线的高实时性和冗余特性使其成为航空电子系统中的理想选择。
ModbusModbus是一种最为常见的串行通信协议，被广泛应用于工业自动化领域。
Modbus支持点对点和主从通信模式，适用于各种环境。
现场总线技术及其应用
增强可维护性
现场总线设备具有自诊断和远程诊断功能， 方便维护和故障排除。
优化系统性能
现场总线技术可以实现分布式控制，优化了 系统性能，提高了生产效率。
02
现场总线技术分类与特点
分类方式及标准
按照国际标准分类
分为基金会现场总线（FF）、PROFIBUS、CAN总线等。
在能源与电力领域，现场总线技术将助力实现能源的高效 利用和电力的稳定传输，提高能源利用效率。
医疗与健康领域
现场总线技术也可在医疗与健康领域发挥重要作用，如实 现医疗设备的远程监控和维护，提高医疗效率和服务质量 。
技术创新与突破建议
加强基础研究
加大对现场总线技术的基础研究 力度，推动理论创新和技术突破
PROFIBUS总线
是一种广泛应用于工业自动化领域的 现场总线技术。它支持多种传输速率 和传输距离，并具有高可靠性和实时 性。
不同现场总线技术的比较
传输速率
不同现场总线技术的传输速率 不同，需要根据实际应用需求
选择合适的传输速率。
传输距离
不同现场总线技术的传输距离 也不同，需要根据实际应用需 求选择合适的传输距离。
无线化与智能化
无线现场总线技术将逐渐普及，实现设备间无线通信，降低布线成本，提高系统灵活性。 同时，智能化现场总线技术将进一步提高设备的自适应性、自诊断能力和远程监控能力。
标准化与互操作性
现场总线技术将更加注重标准化和互操作性，以实现不同厂商设备之间的无缝集成，降低 系统维护和升级成本。
面临的挑战与问题分析
定义：现场总线是一种用于工业 自动化领域，在现场设备之间实 现通信和控制，以及与上级控制 系统进行信息交互的通信技术。
现场总线技术的应用分析
现场总线技术的应用分析在设备使用现场和设备控制之间有一个非常重要的连接就是现场总线。
现场总线技术的好坏直接影响设备的电气控制。
因此在设备的使用现场一定要采取适当的现场总线技术来应对现场的设备电气控制。
文章主要针对现场总线技术的具体应用来进行详细的阐述和分析，希望通过文章的阐述和分析能够为我国的设备电气控制方面的发展和创新贡献自己的力量。
标签：现场；总线；技术应用在设备的使用场地现场总线通常也被叫做开放式数字化方式的多点通信控制网络。
现场总线主要是作为一种串联通信系统存在的。
现场的设备控制和中控微机之间的双向连接和控制就是现场总线技术的主要应用。
现场总线在现场的应用过程中具有四个特色的通信系统。
分别是全数字化的通信系统；双向控制通信系统；多变量控制系统和多点多站。
现场的总线技术主要有五个作用。
第一个作用是现场总线技术的应用能够实现现场的通信网络的畅通；第二个作用是现场总线技术的应用能够实现现场设备之间的控制互连；第三个作用是现场总线技术的应用能够实现设备的控制相互互换操作性能；第四个作用是现场总线技术的应用能够有效的实现设备的分散模块处理；第五个作用是现场的总线技术的应用能够有效的实现设备控制方面的开放互连。
现场总线在现场的应用过程中有很多的优点，下面举例说明。
现场总线技术完全实现了现场的全部数字化通信应用；现场总线技术在应用的过程中已经完全实现了现场控制部件的全部互换；现场总线技术在设备的控制过程中能够进行分散式的控制。
现场总线在控制过程中能够一次传送多个变量信号，并且保障变量信号的保真。
在现场总线应用过程中，由于采用了最先进的设备仪表，使用了多变量的信号传送器，这样能够有效的保障测试精准度，提升控制系统的自治能力。
1 现场总线产品类型在上世纪八十年代中期，现场总线在世界范围内有了非常大的发展，欧洲的很多国家都相继推出了属于自己的现场总线产品，同时还不断推出了行业标准，但是行业标准长时间内没有一个统一的标准。
现场总线_现场总线应用实例.
3. 工作方式
采用主从方式：
智能节点为主设备，发出Polling命令； 热流计为从设备，响应命令后传送数据。
4. 桥接节点的约定命令格式
占据3个字节：
1 2 3 命令码（“P”的ASCII码） 流水号（自动递增） 回车符（用ASCII码表示）
4. 热流计的数据帧定义
共提供21字节的数据，分别表示为：
接收数据
unsigned short InBuffer[21]; //定义接收缓冲区
void ReceiveData() //ReceiveData为接收数据的函数 { io_in(serial_in, InBuffer, 21); }
7. 保证数据准确性的措施
(1) 计算校验和的程序 short GetCheckSum(void) { short i, Result; Result = 0; //结果先清零 for(i = 0; I < 20; I++) Result += InBuffer[I]; return Result; }
智能节点 1 RS-232 接口
智能节点 2 RS-232 接口
......
智能节点 n RS-232 接口
热流计 1
热流计 2
热流计 n
各组成单元的功能
热流计用来采集从现场来的温度、压力、流量、 热量等现场信号，这些现场信号经过标度变换 和模／数转换后，可以在仪表面板上通过LED 显示出来；另外，提供有RS-232通信接口的热 流计，可以将各现场物理量发送出去。 PC机实现集中监视和管理。 PCNSS网络接口卡作为网络与PC的桥梁。 智能节点架设热流计与LON网络的桥梁。
2.节点安装的完整过程
现场总线的通信原理与应用
现场总线的通信原理与应用1. 现场总线概述现场总线（Fieldbus）是工业自动化中常用的一种通信网络技术，它用于实现各种设备之间的通信与控制。
现场总线可以连接传感器、执行器、控制器等设备，将它们连接起来构成一个整个系统，并提供数据传输和控制命令的功能。
2. 现场总线的通信原理现场总线的通信原理是基于分布式控制系统（DCS）的概念，它采用集中式控制与分散式执行的方式来实现设备的通信和控制。
具体的通信原理如下：2.1 主从通信方式现场总线采用主从通信方式，其中总线主设备负责发送命令和接收数据，而从设备负责接收命令和发送数据。
这种方式使得总线能够灵活地控制设备，实现实时监测和控制。
2.2 数据传输方式现场总线的数据传输方式分为循环传输和报告传输两种。
循环传输是主设备周期性地向从设备发送数据，而报告传输是从设备在需要时向主设备发送数据。
2.3 数据帧格式现场总线的数据帧格式由头部、数据区和尾部组成。
头部包含地址信息和命令信息，数据区是实际的数据内容，尾部用于校验数据的完整性。
3. 现场总线的应用现场总线广泛应用于工业自动化领域，主要用于以下方面：3.1 数据采集与监测现场总线可以连接传感器，实时采集各种数据并传输到控制中心。
控制中心可以对数据进行监测和分析，从而实现对工艺过程的全面控制和调节。
3.2 控制与执行现场总线可以连接执行器，实现对设备的远程控制。
通过总线可以发送控制命令，实现对设备的启动、停止和调节等操作。
3.3 故障诊断与维护现场总线可以实时监测设备的运行状态，并将故障信息传输到控制中心。
控制中心可以通过总线对设备进行诊断和维护，提高故障的及时修复。
3.4 系统集成与扩展现场总线可以连接不同类型和厂家的设备，实现系统的集成和扩展。
通过总线可以将不同设备连接起来，构成一个完整的工业自动化系统。
4. 总结现场总线作为一种常用的工业自动化通信网络技术，具有灵活、可靠性高的特点。
它通过主从通信方式、循环传输和报告传输的数据传输方式，实现了设备之间的实时通信和控制。
现场总线技术及其应用
01
现场总线技术的应用领域
工业自动化
总结词
现场总线技术在工业自动化领域的应用非常广泛，它 简化了工业控制系统的结构，提高了控制精度和可靠 性，降低了设备和系统的维护成本。
详细描述
现场总线技术最初是为了满足工业生产现场的需求而 发展起来的。在工业自动化领域，现场总线技术被广 泛应用于各种生产设备之间的通信和控制系统，如数 控机床、机器人、温度控制器等。通过现场总线技术 ，这些设备可以相互连接并进行数据交换，从而实现 更加精确和可靠的生产控制。此外，现场总线技术还 可以用于工业生产现场的远程监控和管理，使得管理 人员可以随时了解生产现场的情况，及时发现并解决 问题。
现场总线技术及其应用
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目录
• 现场总线技术概述 • 现场总线技术的体系结构 • 现场总线技术的通信协议 • 现场总线技术的应用领域 • 现场总线技术的展望与发展趋势 • 现场总线技术应用案例分析
01
现场总线技术概述
定义和特点
定义
现场总线是一种用于工业自动化领域的数据通信协议，它允许设备之间进行数字通信，以实现设备间 的数据交换和控制操作。
01
现场总线技术的体系结构
物理层
物理层的定义
物理层是现场总线技术的最底层 ，负责在通信设备之间传输原始 比特流，涉及机械、电气、定时
和同步等方面。
物理层的特性
物理层具有规范化的物理设备接 口，如电缆、连接器、终端电阻 等，并规定了通信设备的电气特
性，如电压、电流等。
物理层的关键技术
物理层的关键技术包括信号编码 、同步和传输技术等，以保证信
网络安全问题
随着现场总线技术的广泛应用，网络安全问题也变得越来 越重要。需要采取有效的措施来确保数据的安全性和可靠 性。
现场总线技术及其应用
案例三：城市交通信号控制系统应用
总结词
利用现场总线技术实现城市交通信号的智能控制，提高 交通流畅度和安全性。
详细描述
在城市交通管理中，采用现场总线技术构建交通信号控 制系统，实现各个路口信号灯的实时通信和控制。通过 实时数据采集和智能算法，优化信号灯的配时方案，提 高交通流畅度和安全性，缓解城市交通拥堵问题。
在工业自动化领域，常见的现场总线 技术包括PROFIBUS、Modbus、 EtherNet/IP等。
智能建筑
智能建筑是现场总线技术的另一个重 要应用领域。通过现场总线，可以实 现建筑物内各种设备（如照明、空调 、安防等）的集中控制和管理，提高 建筑物的能源利用效率和舒适度。
VS
在智能建筑领域，常见的现场总线技 术包括LonWorks、CAN等。
智能交通系统
智能交通系统是现场总线技术的重要应用方 向之一。通过现场总线，可以实现交通信号 灯、监控摄像头等交通设施的集中控制和数 据传输，提高交通效率和安全性。
在智能交通系统领域，常见的现场总线技术 包括FlexRay、TTCAN等。
医疗设备
医疗设备是现场总线技术的重要应用 领域之一。通过现场总线，可以实现 医疗设备的集中控制和数据传输，提 高医疗设备的可靠性和安全性。
02
现场总线技术种类
PROFIBUS
德国标准总线
PROFIBUS是一种用于工业自动化的现场总线标准，由德国标准委员会制定。它 支持多种通信协议，广泛应用于制造业、过程控制和楼宇自动化等领域。
CAN总线
控制器局域网
CAN总线是一种用于汽车和工业自动化领域的现场总线标准。它支持分布式实时控制，具有高可靠性和灵活性，广泛应用于 汽车电子、智能交通和工业自动化等领域。
现场总线的原理与应用
现场总线的原理与应用1. 引言现场总线（Fieldbus）是指用于工业自动化领域的数字通信总线技术，广泛应用于工厂自动化控制系统中。
现场总线连接了各种感应器、执行器和控制设备，实现数据传输、实时控制和监测功能。
本文将介绍现场总线的原理和应用。
2. 现场总线的原理现场总线通过将数据进行数字化和通信，实现了系统的联网和集成化。
其原理主要包括以下几个方面：2.1 数据传输方式现场总线采用异步传输方式进行数据的传输，每个节点都具有唯一的地址。
数据传输可以是双向的，节点可以发送和接收数据。
现场总线支持点对点或多点通信方式，节点之间可以直接进行数据交互。
2.2 数据传输协议现场总线使用特定的数据传输协议，确保数据的可靠传输和完整性。
常见的现场总线协议包括Profibus、Foundation Fieldbus、Modbus等。
这些协议定义了数据的格式、传输速率、校验等参数。
2.3 总线拓扑结构现场总线可以采用不同的拓扑结构，常见的有星型、环型、总线型等。
选择合适的拓扑结构可以根据系统需求和通信距离来确定。
拓扑结构的选择影响了总线的可靠性和性能。
3. 现场总线的应用现场总线在工业自动化领域有广泛的应用，以下列举了一些常见的应用场景：3.1 工厂自动化控制系统现场总线可以应用于工厂自动化控制系统中，连接和控制各种设备，如传感器、执行器、PLC等。
通过现场总线，可以实现实时数据的采集、设备的控制和监测，提高工厂的自动化程度和生产效率。
3.2 智能建筑系统现场总线可以用于智能建筑系统中，连接和控制照明、空调、安防等设备。
通过现场总线，可以实现对设备的集中控制和监测，提高建筑的能耗管理和智能化水平。
3.3 交通信号控制系统现场总线可以用于交通信号控制系统中，连接和控制交通信号灯、指示器等设备。
通过现场总线，可以实现实时的信号控制和交通流量的监测，提高交通效率和安全性。
3.4 水处理控制系统现场总线可以应用于水处理控制系统中，连接和控制水泵、阀门等设备。
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使用现场总线技术要考虑的几个问题
组成和设计FCS的方法
系统控制点数的确定 主站选择
➢ 主站模板 ➢ 大中型PLC ➢ PAC 从站选择 ➢ 从站数量的选择 ➢ 类型选择 ➢ 老系统改造中旧设备的继续使用
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3
8.18.41.4 8.2
8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1 8.3.2
使用现场总线技术要考虑的几个问题
组成和设计FCS的方法
控制系统设计 ➢ 硬件系统设计
✓ 硬件配置 ✓ 电气柜装配 ✓ 现场设计
现场总线技术应用综合举例
XU QIYI
QFNU-ZDH
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
8.3 8.3.1 8.3.2
本章内容
使用现场总线技术要考虑的几个问题 常用产品介绍 综合举例
Your Success is Our Goal
8.83.3 8.3.1 8.3.2
现场总线技术应用综合举例 烟厂大型制丝险种使用现场总线技术的例子 具体DP网络
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
8.3 8.38.13.1 8.3.2
PROFIBUS和AS-i常用产品介绍
DP常用产品
Siemens公司 ➢ 主站 ➢ 从站
BECKHOFF公司 ➢ 主站 ➢ 从站
WAGO ➢ 主站 ➢ 从站
软件产品 诊断工具
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1
8.1 8.18.1 .1 8.1.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
8.3 8.3.1 8.3.2
使用现场总线技术要考虑的几个问题 选用现场总线技术的原因
时代及技术进步的要求 彻底分散控制，提高系统的可靠性 提高整个系统的智能化水平 大幅度节约系统成本的要求
➢ 系统的总体造价、安装费用、维护费用
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1
8.18.21.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
8.3 8.3.1 8.3.2
使用现场总线技术要考虑的几个问题
现场总线技术最适合使用的场合
不同的控制技术手段都有其最适合使用的场合
8.18.41.4 8.2
8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1 8.3.2
使用现场总线技术要考虑的几个问题
组成和设计FCS的方法
系统软件的选择 ➢ 系统软件 ➢ 系统应用软件 ➢ 编程软件
电缆类型的选择 ➢ 不同总线使用不同的电缆 ➢ 不同场合使用不同的电缆 ➢ 正规的产品
系统分析、诊断工具的选择
8.28.32.3 8.3
8.3.1 8.3.2
PROFIBUS和AS-i常用产品介绍
AS-i常用产品
ifm公司
➢ 主站 ➢ 从站
B+F公司 Siemens公司
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
➢ 软件系统设计
✓ 软件系统选择 ✓ 系统组态 ✓ HMI ✓ 主站控制程序 ✓ 从站控制程序
系统调试 ➢ 模拟调试 ➢ 现场调试
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.28.12.1 8.2.2 8.2.3
8.3 8.3.1 8.3.2
使用现场总线技术要考虑的几个问题 现场总线技术最适合使用的场合
行业选择 系统规模和分布 系统类型 系统功能要求
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2
8.18.31.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
8.3 8.3.1 8.3.2
➢ PLC：开关量多、控制逻辑复杂 ➢ IPC ：模拟量为主的中小系统 ➢ DCS：大型过程控制系统 ➢ 单片机、嵌入式系统：智能电子
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1
8.18.21.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
8.3 8.3.1 8.3.2
使用现场总线技术要考虑的几个问题
组成和设计FCS的方法
总体选择
➢ 现场总线类型 ➢ 是否有冗余要求？ ➢ 是否有本质安全要求？ ➢ 系统实时性的要求
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3
8.18.41.4 8.2
8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1 8.3.2
烟厂制丝线
● 现场总线技术的应 用
Your Success is Our Goal
8.3 举例
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3
8.3 8.3.1 8.3.2
切梗丝机现场总线控制系统
● 现场总线技术的应 用
使用现场总线技术要考虑的几个问题
选择什么样的现场总线技术？
根据具体的应用情况选择； 该现场总线技术的先进性？ 市场占有率？ 在我国的应用情况； 技术支持
Your Success is Our 8.1.3
8.18.41.4 8.2
8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1 8.3.2
8.28.2 .2 8.2.3
8.3 8.3.1 8.3.2
PROFIBUS和AS-i常用产品介绍
PA常用产品
E+H公司
➢ 所有的仪器仪表都能提供PA接口 ➢ 性能好 ➢ 软件产品
Your Success is Our Goal
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4
8.2 8.2.1 8.2.2