工业自动化仪表现场总线通讯技术研究
工业数据通信和控制网络(现场总线)
工业数据通信和控制网络（现场总线）现场总线技术现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站――现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。
操作站LANH2H1服务器H1现场总线现场设备124H1网桥H1H132现场设备H1现场总线现场总线FCS控制层32现场设备原理图控制系统应用图示例使用控制系统分布确定现场总线的接线H1现场总线#3网段控制室PCGreenLiquorStorageLT111LT112H1现场总线#2网段LT101Re-BurnedPurchasedLimeLimeDT109FT11019SC11124IP102IP104AIP104BCoolerSC11225SC1102320FT102AT10321TT104HeaterCV-101A/OAT106AT107AAT107BLT108SC10822H1现场总线#1网段TT105现场总线定义现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。
网络节点网络体系包括IPC、PLC以及各种智能化的现场控制设备基于统一、规范的通信协议通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享位于生产控制的底层网络结构通信总线在现场设备中的延伸现场总线的发展1996年到1998年，国际性组织FF（现场总线基金会）和PNO（Profibus国际组织）先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2（HSE）和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。
1999年底，包含8种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。
Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，FF总线(FoundationFieldbus)主要适用于过程控制现场总线的网络结构现场总线的星形网络结构现场总线的网络结构特点Ethernet/HighwayFiledbusIPC、PLC。
工业控制的现场总线技术
工业控制的现场总线技术1.现场总线数据传输的及时性和系统响应的实时性：一般地讲，过程控制系统的响应时间要求为0.01～0.5S，制造自动化系统的响应时间是0.5～2S，IT网络的响应时间为2～6S，因此在IT大部分使用中，实时性是可以忽略的。
2.现场总线强调在恶劣环境下数据传送的完整性、可靠性：现场总线具有在粉尘、高温、潮湿、振动、酸(碱)腐蚀，特别是电磁和无线电干扰等的工业环境长时间、连续、可靠、完整传送数据的能力。
能够抗工业电网的浪涌、失波、跌落和尖峰干扰等。
在可燃或易爆场合，还要求现场总线具有本质安全性能二、标准与非标准现场总线。
市场上出现了三十多种牌号的现场总线及其系统，并且都称是真正的现场总线，可应用于各种领域。
实际上，市场上的现场总线应分为标准和非标准两种。
1.标准现场总线是符合IEC(国际电工技术委员会)现场总线协议模型框架，具有近似标准数字信号制的现场总线产品，这些主要有IEC61158、FF(基金会现场总线)、LonWorks、Pro-tibus、WorldFIP现场总线。
适用于过程控制、制造自动化和楼宇自动化等。
2.非标准现场总线，其余的现场总线都可看作是非标准现场总线，它们大多具有专用标准，适于专用领域。
不会向国际标准靠拢。
三、FCS与DCS基于FF的FCS(现场总线控制系统)将取代传统DCS(分布式控制系统)成为控制系统主角。
下面就几个主要方面进行对比。
1.数字化1)FCS：全数字化，纯数的通信使过程控制具有更高的可靠性。
在FCS中，从传感器、变送器到调节器，一直是数字信号，这就使得更复杂、更精确的信号处理得以实现。
普通的噪音很难扭曲现场总线控制系统里的数字信号。
数字通信的查错功能可检出传输中的误码。
2)DCS：半数字化，在传统DCS系统里，温度和压力变送器须将它们测到的原始数字信号在送入DCS前转换成4-20mA模拟信号，在模拟系统中，噪音及其他信号扭曲无法被检测。
2.可互操作性：采用具有可互操作性和现场总线系统，用户可以在性能、价格、质量和售后服务等因素基础上，选择最好的硬件产品，并省时省力地将它们集成为一体。
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。
现场总线有哪些特点？现场总线技术九大种类介绍
现场总线有哪些特点？现场总线技术九大种类介绍什么是现场总线现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
简单说，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，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
现场总线主要特点1.系统的开放性传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或并口对外通信。
在现场总线技术中，用户可按自己的需要和对象，将来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。
2.可操作性与可靠性现场总线在选用相同的通信协议情况下，只要选择合适的总线网卡、插口与适配器即可实现互连设备间、系统间的信息传输与沟通，大大减少接线与查线的工作量，有效提高控制的可靠性。
3.现场设备的智能化与功能自治性传统数控机床的信号传递是模拟信号的单向传递，信号在传递过程中产生的误差较大，系统难以迅速判断故障而带故障运行。
而现场总线中采用双向数字通信，将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，可随时诊断设备的运行状态。
4.对现场环境的适应性现场总线是作为适应现场环境工作而设计的，可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线及电力线等，其具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足安全及防爆要求等。
现场总线优缺点优点：（1）节省硬件数量与投资由于分散在现场的智能设备能直接执行多种传感、测量、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的调节器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号。
现场总线技术
○ DIN19245;EN50170 。
应用领域:工厂自动化和楼宇自动化。 使用情况:应用很广，已有250家生产厂商2000多种产品，已安装25万节点。
Profibus-DP 主要性能特点
传输速率范围很 广，可高速数据 通信 9.6Kbit/s~12 Mbit/s
:
料纺养厂应 管织系、用 理工统农领 系业、业域 统、沥环奶 。太青境制
阳和控品 能水制厂 电泥、、 站生动啤 、产物酒 燃、饲
:
:IEC61158;IEC61784;E
N50179
准标 。
Data
支
持
公 司
单 位
。丹
麦
Proces-
:
P-NET
P-NET主要性能特点
使用屏蔽双绞线电缆(RS485)，总线分段结构，每段长1200m; 通信速率:76.8kbit/s;·结构简单灵活，易于扩展，不采用专用芯片。
理 任
点网
。
:
要
工应 业用 控领 制域 。流
程 工 业 及 其 它
。司
册公
注等
过生
通默
品艾
家使
用 情 况
:
(4
)
已 有 产
主要性能特点
IEC支持，开放性好，可互操作性好; 使用工业级的以太网、集线器、交换机等设备; 网络层使用IP行规，传输层使用TCP、VDP(用户数据报协议，即为
IEIF标准下768项协议)行规; 作为FCS的主干网络，可局域网冗余，设备冗余。
INTERB US主要性 能特点
环型拓扑网络，通过总线控制板引出主干 线外，并具有165分支层;
现场总线由冲突走向合作共赢——论现场设备集成统一解决方案
现场总线 与 业Ｅｈ ｍｅ ｔｅ ｔ
ｆＩ＾ＴＨ矗Ｅ
近两年，仪表行业发生了两起具有重大意义的事件，这 些事件预示着工业自动化系统新的走势。 ２ ０ 年１ 月 ，艾默生过程管理公司与西门子自动化与 ０６ ０
驱动集团共同宣布，Ｆ 现场总线系统与Ｐ Ｏ ＩＵ 现场总线 Ｆ Ｒ Ｆ Ｓ Ｂ 系统相互全面开放。这意味着西门子的系统将可以连接更多
问题 。
草现场总线标准。由于涉及各家公司的 根本利益，各国意见很不一致，工作进
展十分缓慢。经过长期竞争搏奕 ，国际 电工委员会于２ ０ 年 １ 月 出版 了ｆＣ ０７ ２ Ｅ ６ １８ １５ 现场总线第四版 ，２ 种类型现场 ０ 总线进入新版标准。 在这种局面 中，Ｄ 系统 供应 商 ＣＳ 总希望自己牢固地处于特定位置，以获 取垄断利益 ： 设备供应商极力维护这种 局面 ，保护已有投资 ： 最终用户却不得
以至于到目前为止出现 了８ 多种互不兼 ０ 容的现场总线。为了能够引导这个新兴
产业的快速发展 ，国际电工委员会极 为 重视现场总线标准的制定 ，早于 １８ 年 ５ ９ 就成立专门的现场总线工作组 ，开始起
本结构模式。Ｉ ｅｎ ｔ ｎ ｒｅ 的成功之处在于实 ｔ
现 了网络互连。互连的网络和设备可以
管理现场设备哪一种方法最好的长期争论 ， 使得现场总线和 工业实时以太网的推广应用进入一个快速发展时期。
２ ４
Ａ Ｖｏ１ １２ ｏ． ． Ｎ ６ ６ ・２００８
维普资讯
场总 线 与一 业 Ｅｈ ｍｅ Ｔ ｔｅ ｔ
ｆｌ＾Ｔ Ｕ Ｂ ｌ
是 同种类型的网络、不同类型的网络 ，
以及运行不同网络协议的设备和系统。 网络互连意味着网络系统进行集成 ，以 实现互连、互通、与互操作。 互 连是指 在两个物 理 网络 之间至
论文-现场总线概述
现场总线概述1 前言现场总线的技术基础是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是应用于各种计算机控制领域的工业总线。
用现场总线将现场各控制器及仪表设备互连，构成现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。
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。
2 现场总线控制系统的结构及其特点国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：同一数据链路上过程控制单元（PCU）、PLC 等与数字1/ O设备互连；现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取；通信媒体安装费用较低。
现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（即现场级设备）与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。
现场总线控制系统主要包括一些实际应用的设备，如PLC、扫描器、电源、输入输出站、终端电阻等。
其它系统也可以包括变频器、智能仪表、人机界面等。
系统中的主控器（Host）可以是PLC或PC，通过总线接口对整个系统进行管理和控制。
其总线接口，有时可以称为扫描器。
可以是分别的卡件，也可以集成于PLC中。
总线接口作为网络管理器和作为主控器到总线的网关，管理来自总线节点的信息报告，并且转换为主控器能够读懂的某种数据格式传送到主控器。
总线接口的缺省地址通常设为“0”电源，是网络上每个节点传输和接收信息所必需的。
现场总线Profibus_PA关键技术研究及产品开发
现场总线Profibus 2PA 关键技术研究及产品开发K ey Technology Re search and Product Develop ment of Profibus 2PA F ieldbus洪 锦 张永德(北京化工大学信息学院,北京 100029)摘 要 本文阐述了现场总线Profibus 2PA 的关键技术,并以此对PA 产品开发的技术路线进行了探索。
关键词 现场总线 Profibus 2PA 循环/非循环 行规Abstract The key technology of Profibus 2PA fieldbus is described ,the technical method for developing PA products is explored.K eyw ords Fieldbus Profibus 2PA Cyclic/noncyclic Professional regulation0 引言现场总线Profibus 2PA 设备主要应用于流程控制,PA 通信以Profibus 2DP 扩展功能DPV1为基础。
DPV1是依据过程自动化需求而增加的功能,特别适用于参数赋值、操作、智能现场设备的可视化和报警处理等非循环的数据通信。
与依据IS O/OSI 模型进行的循环数据交换一样,非循环数据交换属于用户层协议,只是添加了非循环的通信服务。
对于标准的Profibus 2DP 协议而言,DPV1扩展是可选的,并保证设备兼容于以往的DP 设备。
因此PA 设备总是嵌入在DP 网络中的。
图1 典型的Profibus 2PA 网络结构可以用下列公式来概述Profibus 2PA 技术的关键部分:用于过程自动化的Profibus 2PA =Profibus 2DP 及扩展功能+优化的传输技术(IEC )+现场设备互操作性的行规。
1 DP 扩展功能Profibus 主站分为两类:一类主站(DPM 1)是中央控制器,它在预定的信息周期内与分散的站(如DP 从站)交换信息,典型的DPM 1如P LC 或PC ;二类主站(DPM 2)是编程器、组态设备或操作面板,在系统组态操作时使用,完成系统操作和监视。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工业自动化仪表现场总线通讯技术研究
工业自动化系统中的仪表和现场设备需要通过数据传输与上层控制系统进行交互，以
实现监测、控制，调整等功能，而现场总线通讯技术就是实现这一目标不可或缺的技术手段。
本文将介绍现场总线通讯技术的基本概念、特点及应用，并分析其在工业自动化中的
优势。
一、现场总线通讯技术的概念
现场总线通讯技术是指通过一种共享的、开放的通讯网络连接现场设备，使得控制系
统可以方便地访问现场设备数据或对其进行控制操作的技术。
这种技术主要应用在工业自
动化领域中，因为一些仪器和设备散布在不同地点，因此需要一种能支持数据交换，并且
能够方便实现设备控制的技术手段。
现场总线通讯技术可以简单地理解为一种通过传输协议实现数据传输和设备控制的技术。
通过总线通讯技术，现场设备可以通过一个总线与上层的控制系统通讯，完成设备状
态的监测、报警和控制等功能。
1. 组网灵活：现场总线通讯技术可以实现多个现场设备与上层控制系统之间的通讯。
它可以支持多种不同的物理接口和传输协议，允许使用不同厂商的设备实现通讯。
2. 通讯速度快：与传统的串口通讯、并口通讯相比，现场总线通讯技术的传输速率
更快，可通过高精度时钟同步保证多设备之间的时间同步。
3. 通讯安全性高：现场总线通讯技术支持数据加密传输技术，可以防止非法访问与
攻击，从而增强了通讯的安全性。
4. 节省成本：现场总线通讯技术能实现设备信息的共享，减少针对每一设备开发专
门通讯协议和软件的成本。
5. 实时性强：现场总线通讯技术的通讯速度快，并具有高精度同步能力，可以实现
实时监控设备状态，控制设备操作等实时应用。
现场总线通讯技术的应用涉及到多个领域，在工业自动化领域中，它的应用最为广泛。
下面阐述现场总线通讯技术在工业自动化领域中的应用场景。
1. 工业控制系统：现场总线通讯技术广泛应用于工业控制系统中，各种仪表和设备
通过总线连接到上层控制系统中，实现控制和监测功能。
2. 机器人控制：现场总线技术应用于机器人控制和自动化生产线上，机器人控制器
通过总线与控制系统进行通讯，完成机械臂的运动控制和执行。
3. 智能建筑：现场总线技术可以应用在智能建筑中进行信息采集和控制，如温度、湿度、照明、通风等。
4. 智能交通：现场总线技术还可用于智能交通系统，如交通信号灯、道路监测设备等。
通过现场总线技术，可以实现设备信息共享，并且在需要时实现设备的控制。
3. 对环境适应性强：现场总线通讯技术在工业环境中具有良好的适应性，可以适应高温、高压、强电磁干扰等恶劣条件，可靠性高。
4. 系统维护简单：现场总线通讯技术采用分布式控制架构，使得设备维护和故障诊断更加简单。
设备故障时可以进行快速定位和处理。
5. 丰富的应用场景：现场总线通讯技术的应用场景丰富多样，广泛应用于工业自动化、智能建筑、智能交通、医疗等领域。