哈工大 现场总线论文
现场总线论文
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器学生：梁梓鸣指导教师：**完成日期2014年12月南阳理工学院控制仪表及装置结课论文现场总线总结报告Field-bus Summary Report总计：毕业设计（论文）11 页表格：0 个插图： 10 幅南阳理工学院控制仪表及装置结课论文现场总线总结报告Fieldbus Summary Report学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：梁梓鸣学号：1302314011指导教师（职称）：李珍（高级工程师）评阅教师：完成日期：2014年12月南阳理工学院Nan yang Institute of Technology现场总线总结报告测控技术与仪器梁梓鸣[摘要]现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。
也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。
现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用，对国民经济的增长有着非常重要的影响。
现场总线逐渐在工业现场推广，不少设备不但具有传统仪表的功能，而且还具备现场总线的功能、在DCS中，现场总线被广泛应用。
［关键词］现场总线；网络；通讯Fieldbus Summary ReportMeasurement & Control Technology and Instruments Major LIANG Zi－mingAbstract:Fieldbus refers to the factory focuses on the digital communication between the measurement and control of the machine in the network,also called field network.Is the sensor, various operating terminal and communication between the controller and the controller communication between specialized network.Fiedbus production plays a very important role to the development of industry,have a very important impact on the growth of the national economy. Fieldbus is gradually popularized in industrial field,a lot of equipment not only has the function of the traditional instrument,but also has the function of fieldbus,in the DCS,fieldbus is widely used.Key words:Fieldbus;network;communication目录1 现场总线概述 (1)1.1 现场总线的产生与发展 (1)1.2 现场总线基本概念 (1)1.2.1 现场总线的定义 (1)1.2.2 现场总线技术的特点 (2)1.2.3 现场总线的优缺点 (2)2 Foundation Fieldbus (3)2.1 FF总线的技术特点 (3)2.1.1 适用于过程自动化的低速FF-H1 (3)2.1.2 内容广泛的用户层 (3)2.1.3 基于以太网的高速FF-HSE (4)2.2 FF总线通信模型 (4)2.2.1 FF-H1总线模型FF-H1 (4)2.2.2 FF-HSE总线通信模型 (5)2.3 FF总线的网络结构 (5)3 Profibus (6)3.1 Profibus总线的系统组成与技术特点 (6)3.1.1 系统组成 (6)3.1.2 系统主要特点 (6)3.1.3 主要应用领域 (7)3.2 Profibus技术 (7)3.2.1 Profibus DP (7)3.2.2 Profibus PA (9)3.3 Profibus总线通信模型 (9)3.4 Profibus总线的网络结构 (10)结束语 (10)参考文献 (11)致谢 (11)1 现场总线概述1.1 现场总线的产生与发展20世纪50年代前，过程控制仪表使用气动标准信号，20世纪60～70年代发展了4mA～20mA(DC)标准信号，直到现在仍在使用。
ControlNet现场总线技术
ControlNet 现场总线技术佟为明,林景波,李凤阁(哈尔滨工业大学罗克韦尔自动化实验室,黑龙江150001) 摘 要:ControlNet 是由罗克韦尔自动化公司推出的一种开放的国际标准现场总线,是面向控制层的高速实时控制和I/O 网络,对于离散和连续过程控制应用场合,均具有确定性和可重复性。
本文在给出ControlNet 的特点、优点与应用领域的基础上,介绍了其体系结构与协议分层、应用隐性令牌传递技术的媒体访问控制机制、用于建立连接并对其进行维护的网络与传输层、用于描述产品通信功能的对象模型与设备描述。
关键词:ControlNet ;确定性和可重复性;隐性令牌;对象模型中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1002-2279(2005)02-0059-03ControlNet Fieldbus TechnologyTON G Wei -ming ,L IN Jing -bo ,L I Feng -ge(Harbin Institute of Technology -Rockwell A utom ation L ab ,Heilongjian 150001,China ) Abstract :ControlNet is an open ISO Fieldbus that developmented by Rockwell Automation.It is a high speed real -time control and I/O network ,widely used in the digital and continual process con 2trol fields ,it provides full determinism and repeatability.On introduced the characters ,advantages and the application fields ,detailed the Integrated Architecture ,the protocol lays ,the media access mechanism that adopts implicit token passing technology ,the Network and Transport lays that provide connection buildings and maintains ,the Object Model used to describe the communication functions of products and the device profiles.K ey w ords :ControlNet ;Determinism and Repeatability ;Implicit Token Ring ;Object Model1 引 言ControlNet 是一种高速的工业控制网络,是开放、实时、具有确定性和可重复性(Determinism &Repeatability )的现场总线,是由美国罗克韦尔自动化公司于1997年推出的。
基于pci总线直升机舰面网络模拟系统设计
由于最终对每一个子系统的上位机功能部分,我们只以一个可执行文件形式给出,因而各系统间是相互独立的。这样使我们的核心源代码对其他人员是不可见的,具有保密性:同时也防止其他人修改源代码,具有安全可靠性。但上位机软件管理部分对于整个舰面系统来说是一个整体,因此我们建立了一个管理软件首界面,将各子系统的以按钮的方式放在首界面上,鼠标点击按钮后,调用对应子系统的可执行文件,打开该系统的主界面。管理软件首届面如图5.7所示。
图5.4助降灯光控制系统主界面
5.3.2面板状态复示制作
整个控制系统的面板制作,主要包括以下几个部分,即绘制整体面板、添加字体、设置边框颜色、绘制各种灯的局部面板和绘制各种灯等部分组成,对于每一部分,我们都设置了一个专用的函数体。例如,面板状态复示时,各灯的壳、灭和闪烁等都是采用纹理坐标的移动来实现的,我们将他们封装成一个函数体,因此在具体实现时,在初始化设置结束后,只需直接调用这些函数即可。
图5.2报警系统曲线显示
三状态复示
状态复示部分,主要是对各子系统的显示面板进行完全的复示,它应用在灯光助降系统、报警仪系统和模拟设备系统中,同时在灯光助降系统中,为了能够更直观地观察直升机灯光助降系统的灯光效果,我还根据舰面上各种等实际位置,做了一个舰面动画演示。但为了系统性,在这儿我也先以报警仪系统为例,给出其面板的状态复示图,如图5.3所示。而对于状态复示的具体实现,由于其涉及到利用OpenGL进行三维制作,将在下一节的三维界面制作中对该部分的予以详细说明。
else glMaterialfv(GL_FRONT,GL_EMISSION,mat black_emission);
glVertex2ffI.osf,o.760;
glVertex2f(1.20f-0.760;
现场总线论文报告
河海大学计算机及信息工程学院（常州）课程设计报告题目现场总线设计专业、学号学生姓名指导教师陆晓春摘要本串口通信软件主要是用来实现PC—PC通信，其中任何一台PC既能做主机又能做从机。
主要包含查询和设置功能。
查询功能有：查询地址、查询量程上限、查询量程下限、查询报警上限、查询报警下限、查询温度值、查询报警状态、批量查询查询。
设置功能有：设置地址、设置量程上限、设置量程下限、设置报警上限、设置报警下限。
此串口通信软件由C++builder6.0编写而成，物理层主要遵循RS-232标准，网络采用主机主叫轮询方式。
此软件可以设置RS-232通信参数，能够通过图形界面查询、设置、显示、保存相关参数等。
关键词：串口通信查询设置 C++builder6.0 RS-232AbstractThe serial communication software is mainly used to implement PC-PC communication, both of which do any of the host PC, be able to do from the machine. Mainly contains the query and set features. Query functions: query address, query range limit, the query range limit, check the alarm limit, check the alarm limit, check the temperature value, check alarm status, batch query query. Set functions are: to set the address, set the range limit setting range lower limit, set the alarm limit, set alarm limit.The serial communication software is written in the C++builder6.0, the main follow the physical layer RS-232 standard, the network calling polling by the host. This software can be set to RS-232 communication parameters can query through a graphical interface, set, display, preservation of relevant parameters.Keywords: serial communication query set C + + builder6.0 RS-232一、发展历史：1984年美国Inter公司提出一种计算机分布式控制系统-位总线（BITBUS），它主要是将低速的面向过程的输入输出通道与高速的计算机总线（MULTIBUS）分离，形成了现场总线的最初概念。
现场总线论文
现场总线应用论文题目：PROFIBUS现场总线在核电站的应用班级：自动化082学号：080987姓名：范向阳时间：2011/12/18一、现场总线具体应用现场总线技术PROFIBUS在核电站的应用本文介绍核电厂全数字化仪控系统数据通信软硬件设计的主要特点，并通过对数据通信软硬件结构的详细分析，指出了核电厂系统数据通信软硬件设计高度的可靠性和可利用性等优点，满足了核电厂对数据通信高度可靠的要求。
1、核电厂仪控系统核电厂全数字化仪控系统主要是由常规仪控TXP（Opera—tional I&C System）和安全仪控TXS（Safety I&C System）两部分组成，主要目的是用于监测和控制核电厂释热和电能生产的主要和辅助过程，在所有运行模式包括应急情况下，维持电厂的安全性、可操作性和可靠性，并且在正常运行工况下保证电厂的经济性。
图1 PROFIBUS在核电全数字化仪控系统的应用PROFIBUS是一种简单、坚固和可靠的现场总线系统，是目前唯一能够以标准方式应用于所有领域并贯穿整个过程链的现场总线。
如图 1，仪控系统中的数据通信是由电厂总线和现场总线、SlNEC H1 FO 总线和PROFIBUS总线系统构成的终端总线完成。
终端总线用于PU／SU和OT以及ET和DT之间的通信以及通过网关／网桥与外部公共网互连。
电厂总线用于AS62o、OM690、ES680和DS670之间的通信，并且通过网关与终端总线相连，与安全仪控系统的工业以太网总线相连。
数据通信包括核电厂中所有数据和命令的传输，具体涉及到安全系统的仪控系统、安全相关系统的仪控系统和正常运行系统的仪控系统，完成在不同的系统之间或在同一系统的不同组件之间的信息传送，以及与其它外部系统的通信任务。
数据传输介质采用了光纤电缆，对电磁干扰不敏感。
2、SINEC H1总线以线性工业以太网为标准的SlNEC H1结构，它是基于IEEE802．3（Ethernet）标准中的规范，是一种总线型系统，涉及到ISO／OSI开放系统互联网络模型中的物理层、数据链路层及传输层。
现场总线问题及其解决方案的研究总结
• 102•ELECTRONICS WORLD ・探索与观察现场总线问题及其解决方案的研究总结广东理工学院工业自动化系 刘 洋【摘要】本文首先对现场总线进行了简单的概述，分析了现场总线的特点优势，然后进一步的阐述了现场总线在实际应用过程中存在的缺陷与不足，针对这些缺陷与不足，提出了相对应的解决方案与方法，并在本文最后，对现场总线技术做出了相应的展望分析。
【关键词】现场总线；缺陷不足；解决方案1 现场总线的概述1.1 现场总线的定义现场总线属于总线家族的一种，是现场控制设备与控制室之间有效连接的一种方式。
现场总线技术能够快速有效实现现场控制设备与控制室之间双通道的数字通信功能，以及确保传输信息通道的高速畅通。
此外，现场总线技术还可以与各种智能现场仪表组合，搭建一套现场总线智能控制系统。
1.2 现场总线的特点现场总线技术是将计算机技术，控制设备，通信技术等有效的融合到一起，主要有以下三个特点。
(1)信号传输过程数字化，是各类现场总线技术共有的特点，信号传输数字化能够有效提高信号传输的精度与准确度，便于现场控制系统的调试，自我诊断以及相应的管理，同时，还可以提高控制室与现场控制设备的连接数量，提高现场控制系统调度控制的效率。
(2)开放的统一技术标准，使得应用现场总线技术的客户，能够破除某单一品牌的垄断性效应，同时能够获得更多的相关性技术的支持，提升了客户选择现场总线技术的积极性，对促进市场公平性竞争，推动科学技术的良性发展带来积极作用。
(3)重新组合控制网络结构，使得控制网络结构层次更加清晰，同时也可以使多台现场设备互联互通在一根电缆上，既提高了控制设备之间的信息共享度，也提高了连接电缆的利用率，降低了工程施工量及施工成本。
2 现场总线应用中存在的问题近几十年来，现场总线技术的应用在我国取得了长足的发展，其应用范围也越来越广泛，包括广度上的应用，即应用的行业和领域越来越多，也包括深度上的应用，即应用的工业越来越精细化和智能化。
LonWorks 总线实时通信协议的研究
第30卷第8期仪器仪表学报V ol.30 No. 8 2009年8月Chinese Journal of Scientific Instrument Aug. 2009 LonWorks总线实时通信协议的研究张玉萍，佟为明，李辰（哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院哈尔滨150001）摘要：从LonWorks总线的介质访问机制入手，本着冲突避免和冲突解决两个原则，论证了LonTalk协议在实时性方面存在的问题。
对LonTalk协议的MAC仲裁机制进行了改进，提出了一种新的实时通信协议，解决了因较高优先级节点交替占用总线而使较低优先级节点长期得不到总线使用权的问题。
实验结果表明，与原协议相比，新的实时通信协议在网络节点数大于10时，报文最大传送延迟时间减少了72.33%以上，网络有效利用率提高了100%。
新的实时通信协议在实时性、确定性等方面均优于原协议。
关键词：LonWorks总线；实时性；LonTalk协议；MAC机制中图分类号：TP393文献标识码：A国家标准学科分类代码：510.5030Study on the real time communication protocol of LonWorks busZhang Y uping, Tong Weiming, Li Chen（School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China）Abstract：Starting from the media access control mechanism of the LonWorks bus and based on the principle of collision avoidance and collision resolution, the problem of real time property in the LonTalk protocol is proved, and the MAC arbitration mechanism of LonTalk protocol is improved. A new real time communication protocol is proposed, which resolves the problem that low priority nodes can not obtain bus access authority over a long period of time, because the bus is occupied alternatively by high priority nodes. Experiments show that compared with the previous protocol, when the number of network nodes are more than 10, the new real time communication protocol reduces the maximum delay time of message transmission at least by 72.33% and the network utilization efficiency is enhanced by 100%. The new real time communication protocol is superior to the previous protocol in real time property and confirmation.Key words：LonWorks bus; real-time property; LonTalk protocol; MAC mechanism1引言现场总线技术彻底改变了传统控制系统的体系结构，是一种典型的实时分布式控制网络技术。
现场总线论文..
测控技术与测控网络系统学科设计（论文）题目：现场总线技术及其应用——CAN总线学生姓名：学号：专业班级：指导教师：年月日一、摘要在当今信息化，网络化新科技时代，网络测控技术已被广泛地应用于工业产品生产、自动控制、科学研究等方面，而且在工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等领域也发挥出它的强大功能。
而现场总线技术的不断进步不仅代表了测控技术的快速发展，同时也带动了各个领域向着更高一层的自动化、网络化、智能化不断前进。
而控制器局域网总线CAN 的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
由于其良好的性能及独特的设计,CAN总线越来越受到人们的重视，它在汽车领域上的应用是最广泛的。
CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。
本文以控制器局域网总线CAN为例，主要介绍了当今被广泛使用的CAN总线的基本原理，并通过诸多实例加以说明。
以空调为例构建了一个网络化的测控系统，为空调系统的发展提供一个实例。
最后又根据CAN总线的原理和功能总结了时下CAN总线的优缺点，同时根据CAN总线在实际生产生活中的应用情况对CAN总线的发展趋势做出了预测。
本文仅供读者参考。
关键词：网络化测控系统；控制器局域网总线CAN；工作原理；应用；优缺点；发展趋势；二、当前网络化测控系统的现状和发展趋势自跨入二十一世纪以来，信息化已成为了当今社会发展的趋势，全球都步入了一个信息化的时代。
而现代测控技术是集计算机技术、微电子技术、信息论、控制论、测量技术、传感技术等学科发展的产物，是这些学科在解决系统、设备、部件性能检测和故障诊断的技术问题中相结合的产物。
凡是需要进行性能测试和故障诊断的系统、设备、部件，均可以采用测控技术，它既适用于电系统也适用于非电系统。
电子设备的自动检测与机械设备的自动检测在基本原理上是一样的，均采用计算机/微处理器作控制器通过测试软件完成对性能数据的采集、变换、处理、显示/告警等操作程序，而达到对系统性能的测试和故障诊断的目的。
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工业控制网络CAN总线在电机中的应用
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CAN总线在电机中的应用
摘要：介绍了CAN总线的特点，并讨论了CAN总线在多电机软启动系统和步进电机控制系统中的应用。
关键词：CAN总线；多电机软启动系统；步进电机控制系统
1. 引言
CAN总线是德国Bosch公司于上世纪80年代初推出的一种多主局域网，CAN推出之初是用于汽车内部测量和执行部件之间的数据通信。
例如汽车刹车防抱死系统、安全气囊等。
对机动车辆总线和对现场总线的需求有许多相似之处，即能够以较低的成本、较高的实时处理能力在强电磁干扰环境下可靠地工作。
因此ＣＡＮ总线可广泛应用于离散控制领域中的过程监测和控制，特别是工业自动化的底层监控，以解决控制与测试之间的可靠和实时数据交换。
CAN总线是现场总线技术的一种，它是一种架构开放、广播式的新一代网络通信协议，称为控制器局域网现场总线。
相对于RS-485等通信标准，CAN总线以其具有的诸多优点而在许多领域得到了应用。
CAN通信网络是一种全分散、全数字化的智能双向、多变量、多点、多站的分布式通信体系，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速度块、成本低等特点。
CAN总线是一种非常适合工业现场恶劣环境的通信方式。
作为专门应用于工业自动化领域的网络，CAN总线具有以下优点：
(1)使用简单方便。
许多CAN控制器芯片如SJA1000T、Philips 82C250等实现了CAN物理层及数据链路层的大部分，在使用时用户需要做的只是两件事：对CAN控制器进行初始化，对CAN总线上的数据进行收发操作。
(2)高效可靠。
CAN采用短帧结构，数据帧中的数据字段长度最多为8B，所以传输的速度快（最大通信速率可达1Mbps），受干扰的概率低。
同时，CAN总线作为多主节点，各节点通过总线仲裁获得总线控制权，并拥有完善的错误处理机制，保证了各种干扰环境下数据传输的安全可靠。
(3)系统可扩充性好。
CAN总线是面向消息的编码，而不是面向设备的编码，故增添或删减CAN上的节点非常方便和灵活，易于系统的扩充。
2. CAN总线在多电机软起动系统的应用
交流电动机在全压起动时，起动电流达到额定电流的5～7倍，会对电网造成冲击；起动转矩约为额定转矩的2倍，加剧机械结构磨损。
为了解决交流电动机的起动问题，通常需要使用软起动器进行软起动。
（1）CAN通信系统结构
交流电机软起动通信系统由一台工控机作为监控主机，工控机通过CAN总线接口接入CAN总线，各节点是由单片机控制的具有CAN总线数据收发功能的交流电机软起动器。
通信系统各部分提供了不同的功能。
其中，工控机控制交流电机软起动器的工作状态，例如软起动、软停车等，显示软起动的各项参数如起动电压、起动电流等。
软起动器按照工
控机的命令控制交流电机软起动，并采集电机起动电流、电压等参数，通过CAN总线发往工控机。
（2）CAN通信协议
本系统中，CAN通信采用CAN2.0B标准中带29位报文标识符的扩展帧。
报文标识符中包含紧急标记、目的地址、源地址、帧类型、帧号。
每个CAN通信节点都有一个唯一的地址号，地址号使用7位二进制数表示。
其中，优先级最高的地址分配给工控机，优先级最低的地址作为广播方式的目的地址，其它地址依次分配给各软起动器。
每个CAN通信节点都有一个唯一的地址号，地址号使用7位二进制数表示。
其中，优先级最高的地址分配给工控机，优先级最低的地址作为广播方式的目的地址，其它地址依次分配给各软起动器。
CAN节点采用双滤波方式获取本节点所需信息，两个滤波器均采用7位有效数据，分别对应节点地址和广播方式下的地址。
这样，就仅有发往该节点的帧和广播帧能够进入应用层进行处理，其它无关通信内容都被过滤掉，提高了系统运行效率。
工控机对软起动器的控制命令由对应的控制命令代码表示。
主要的控制命令有：软起动开始/停止，软停车开始/停止，起动方式（阶跃式、脉冲突跳式、恒流式）设置，起动时间设置等。
有些控制命令带有相关参数，如起动时间命令中时间长度。
控制命令代码和命令参数存放在数据场中。
（3）软起动器CAN通信硬件设计
软起动器的CAN通信由P89V51RD2单片机、CAN控制器SJA1000、CAN总线收发器PCA82C250和光耦6N137组成。
（4）软起动器CAN通信程序设计
软起动器CAN通信程序主要包括三个部分：CAN节点的初始化，报文的发送和报文的接收。
其中CAN节点初始化部分是关键，正确的初始化保证了报文发送和接收的正常工作。
报文的接收过程中，首先要对诸如总线脱离、错误报警等情况进行判断处理，然后读取缓冲区内数据，最后释放缓冲区和相关寄存器，完成接收并转入对数据的处理程序。
3.基于CAN总线的步进电机控制系统
（1）系统构成
基于CAN总线的步进电机控制系统是由单片机最小系统、CAN总线收发模块、步进电机驱动电路、步进电机和步进电机转速指示灯组成。
本系统的系统框图如图1所示：
图1 系统框图
（2）整体电路图
图2整体电路图
（3） CAN总线节点接口电路设计
CAN总线节点接口电路如图3..3.1所示，从电路原理图中可以看出来，电路主要是由两部分组成：独立的CAN通讯控制器SJA1000和CAN总线驱动器PCA82C250。
图3 CAN总线节点接口电路
（4）步进电机驱动电路设计
图4 步进电机驱动电路原理图
步进电机驱动电路的核心芯片是ULN2003，该芯片具有电流放大倍数发，工作电压范围广，负载功率大等特点,适用于各类需要驱动脉冲频率高，驱动电路大的驱动控制系统。
在本系统中，采用的是由美国的两家公司联合出品的ULN2003A芯片。
（5）步进电机转速指示器
图5 步进电机转速指示器原理图
在实际项目中,常常要用到伺服电机、步进电机、无刷电机等各种大功率、高电压的电器件。
ULN2003、ULN280系列产品就是为了这类大功率用电器而推出的,由于这类电器件功能强大，市场销量好。
因此,水涨船高，此芯片的销路很广，故越来越多的芯片生产厂商都生产此类产品,造成了市场上有各种系列产品，在本系统中，采用的是由美国的两家公司联合出品的ULN2003A芯片。
（6）软件总体设计
图6 系统软件总体流程图
基于CAN总线的步进电机控制系统软件设计主要分为SJA1000驱动部分和步进电机驱动部分两大块，其中步进电机驱动部分是主体，是单片机一直运行的函数，完成了对步进电机的基本运动控制，其中包含了正转，反转和停止共九级调速。
SJA1000驱动部分包括SJA1000芯片初始化模块、CAN总线发送函数模块和CAN总线接收模块。
步进电机调速指示灯驱动，步进电机速度等级发送等功能包含在其他子程序中，这些功能模块的设计会在本章后半段详细讲解。
3.结束语
利用CAN总线技术，实现了电机软起动远程控制和监测功能。
该系统已成功应用于某水泵站电机软起动系统中，该系统抗干扰能力强，实时性能好，运行稳定。
在步进电机系统中使用CAN总线，实现了计算机通过CAN总线对步进电机进行开环控制，省去复杂的总线结构，节省了成本，降低了系统的复杂性，而且提高了稳定性。
总之，CAN总线技术在电机运用非常广泛，学好现场总线这门课对于我们后续的专业课学习非常重要。
4.参考文献
[1]赵俊.基于CAN总线的步进电机控制系统设计].北京：北京航空航天大学出版社，1996.
[2]Lenze.Operating Instruction(Global Drive Mannuls 9300).
[3]李成全.CAN总线在多电机软起动系统中的应用.。