现场总线进入实验室

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工业以太网与现场总线技术及应用

工业以太网与现场总线技术及应用

工业以太网与现场总线技术及应用摘要:工业控制需要高速、廉价、易于集成的通信网络。

以太网就是这样的一种网络。

本文分析了工业以太网在现场总线控制系统中的应用前景,指出工业以太网的介入使现场总线能更好的满足实时控制的要求,并给出了工业以太网应用实例。

关键词:现场总线控制系统以太网 FCS一引言随着计算机和网络技术的发展,以智能化仪表和分散控制为特色的现场总线技术,把控制领域带入了一个新的时代。

它所倡导的全开放、全分散、互操作的思想,成了未来控制领域崭新的特点。

但是,目前的现场总线技术仍具有很大的局限性,在全开放、全分散控制等方面,仍存在许多需要解决的问题。

首先,在目前现场总线控制系统中,主要是低速现场总线,现场仪表和设备的计算能力和信息处理能力较低,主要用于数据采集和控制信号的输出,并实现PDI控制等一些简单的控制算法。

复杂的控制功能,如预测控制、神经网络控制、系统优化等,仍需要在PC机或工作站上实现。

其次,由于现场总线位于整个系统的最底层,只是系统的一个组成部分,仅仅现场总线仍不足以实现系统的全开放结构。

同时,目前已经出现了Profibus 、Foundation Fieldbus等几十种现场总线。

由于每种现场总线代表着不同厂商的利益,各大厂商进行了激烈的市场竞争,这些现场总线很难实现统一。

因为不同现场总线产品不能实现互操作,一旦用户选择某种现场总线,今后就会被局限于这种现场总线,再选择另一种现场总线,必须付出高昂的代价。

因此,在现场总线的迅速发展过程中,形成一个统一的协议却始终是一个争论的焦点。

为了解决以上全分散、全开放、不同协议的现场总线系统集成问题,人们开始逐步达成一个共识,即向以太网靠拢将成为今后现场总线发展的一个趋势。

二以太网进入现场总线以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。

它具有如下特点:(1)以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术,它受到广泛的技术支持,因此容易获得控制领域生产厂家的认可。

现场总线介绍及HART总线的应用

现场总线介绍及HART总线的应用

目录1 概论 (2)1.1 现场总线的概述 (2)1.2 现场总线的产生和发展 (2)1.3 现场总线的特点 (4)1.3.1 现场总线系统的技术特点 (4)1.3.2 现场总线系统的优势 (5)1.4 几种常见现场总线 (6)1.4.1 Lon Works (6)1.4.2 CAN (6)1.4.3 HART (7)1.4.4 PROFIBUS (8)2 HART (8)2.1 HART总线概述 (8)2.2 HART的协议结构 (9)2.3 HART现场总线协议的技术特点 (11)3 HART智能电动执行机构整体设计 (11)3.1 设计人物分析及技术目标 (12)3.2 电动执行机构整体设计方案 (12)3.3 执行机构整体硬件设计方案 (13)3.4 执行机构整体软件设计方案 (13)4 HART智能电动执行机构硬件设计 (16)4.1 硬件优化措施 (16)4.2 硬件优化设计方案 (17)5 HART智能电动执行机构软件设计 (17)5.1 仪表控制软件模块 (18)5.2 HART通信协议模块 (19)6 总结 (21)参考文献 (21)1 概论1.1 现场总线的概述现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

它在制造业、流程工业、楼宇等方面的自动化系统中有着广泛的应用前景。

[1]现场总线作为一种先进的工业控制技术,将当今网络通信与管理的观念带入工业控制领域。

把单个分散的测量控制设备变成网络节点,以现场总线为纽带,将它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统和控制系统,它是工厂的底层控制网络。

国际IEC1158标准定义:现场总线是一种互连现场自动化设备及其控制系统的双向数字通信协议。

也就是说,现场总线是控制系统中底层的通信网络,具有双向数字传输功能,在控制系统中允许智能现场装置全数字化、多变量、双向、多节点,并通过一条物理媒体相互交换信息。

现场总线仪表的特点及应用

现场总线仪表的特点及应用
广 东韶 关钢 铁 集 团热 电厂 降万 勇 任 珲
[ 摘 要] 本文论述 了现场总线仪表的产 生、 义以及现场总线仪表 的良好特点是仪表发展 的趋 势。 含 [ 关键词 ] 场总线仪表 现场总线仪表 的特点及应用 现
现 场 总 线 仪 表 的产 生 最早期的 自动化仪表是基地式仪 表,但其缺点成套性强容易 出现 个功 能结 构坏而报废 , 应运 而生 , 单元组合式仪表 出现了 , 可它 的缺 点是为了克服噪声电子线路极为复杂 , 还有就是监控 困难 , 接下来 D DC ( 计算机直 接控 制系统 ) 出现 , 它依 旧不足 , 险集 中 , 但 危 随着微处理机 技术的高速发展 , 使得 D S 分散控制系统 ) C( 解决 了危险集 中 是 由于 可 它的现场测量级或执行级仍采用 4 A~ 0 AD ,不但 电缆消耗量 巨 m 2 m E 大, 而且安装维护 费用高 , 远远满足不 了对现场仪表状态监测和管理 的 深层次要求 , 而现场 总线仪表正是为解决 这些 问题而产生的。 二、 现场总线仪表较传统仪表的优 势 1 . 全数字性 : 现场总线通信方式与模拟通信和混合通信 方式不 同, 是完全的数字通信信号 。 现场总线通信方式可 以进行双向通信 , 因此与 模拟通信方式 和混合通信方式不同 , 可以传送多种数据。 在现场 总线通 信方式 中, 从变 送器的传感器到最后 的控制阀 , 信号一 直保 持数字性 , 具 有 全 数 字性 。 现场 总线作 为一种数字式通信网络 , 从控制室一直延伸到现场 , 使 过去采用一对 一式的模拟量信号传输 变为多点一线 串行数 字式传输 。 在现场总线仪表 中, 不论是传感 器还是转换器 电路 , 都是数字的。因而 , 现场总线仪表 的全数字性使得仪表的硬件结构更加简单 , 其分辨力 、 测 量速度 、 稳定性都高于现阶段的 自动化仪表 。 2 度 高: 精 现场总线可 以消除模拟通信方式 中数据传送时产生 的误 差, 模拟通信方式产生误差的原因有以下三个方 面 : 现场仪 表中 DA转 / 换产生误差 ; 模拟信息传 递产生误差 ; 系统仪表 的 AD转换产 生误差 。 / 在现场总线通信方式 中,不存在 D A和 MD转换 电路 ,所 以不会产生 / DA和 A D的转换误差 , / / 因而信号的传输精 度有所提高 。 故现场 总线通 信方式要比模拟通信方式精度高。编码的作用是把微处理机输 出的数 字信号变换为适合传送 的数字信号 , 反之就是解码。 3 干扰能力强: 航 在模拟通信方式 中, 信号以 4 A~ 0 A的连续变 m 2m 化形式存在 的 , 信号值 的变化可 以无 限小 , 因此 , 噪声 和信号畸变在模 拟信号传输中是无法避免的。 也就是说 , 现场仪表传输模拟信号时稳定 性较差 , 号误差指挥将一个有效信号变为另一个有效信号 , 信 即使从最 精确的模 拟仪表送过来的信号 ,当它到达控制器时也可能 已变得完全 不准确。而在现 场总线仪表 中, 信号 的有效值只有 0或 1 两个 , 以它 所 非常坚实可靠 , 的噪声很难扭 曲它 。 一般 它可以直接传送或者 以某种方 式进行编码。 因此 , 与模拟信号相 比, 其抗干扰或抗畸变的能力强 。 更为 重要 拘是, 检错机制可以检测到信号的畸变 , 这是因为一个畸变的信号 看起束仍然像是一个有效的。 4 . 内嵌控制功能 : 在每台现场总线仪表 中都 内嵌有 PD控制 、 I 逻辑

FF现场总线使用使用说明

FF现场总线使用使用说明

FF现场总线使用说明书1 引言FF是基于WorldFip North American (FIP)和InterOperable System Project(ISP)的共同利益,而在1994年合并而成的。

1995年,WorldFip欧洲部分也加入了FF。

FF总线由低速(H1)和高速(HSE,High Speed Ethernet)两部分组成。

低速H1部分将ISO/OSI七层参考模型结构简化为物理层、数据链路层、应用层,再加上用户层,形成四层结构。

同时,为了适应以太网技术的发展,现场总线基金会放弃了其原来规划的H2高速总线标准,并于2000年3月29日公布了基于Ethernet的高速总线技术规范(HSE1.0版)。

HSE充分利用低成本的以太网技术,以100M bit/s到1G bit/s或更高的速度运行,它主要用于制造业(离散控制)自动化以及逻辑控制、批处理和高级控制等高速的现场总线网段的互连。

本手册是组态实验室现场总线系统组态的使用说明书,内容包括了使用组态软件,组态一个典型的DEMO现场总线的详细过程。

2 实验室包含的现场总线设备本现场总线实验室是一个典型现场总线控制系统的配置,设备清单如表1所示:网关、网桥、现场总线接口和端子块等部件构成。

现场总线网络上连接的现场总线设备有两种:一种是总线供电式现场设备,它需要从总线上获取工作电源,总线供电电源就是为这种设备准备的;另一种是单独供电的现场设备,它不需要从总线上获取其工作电源。

常用的现场总线设备有温度变送器、压力(差压)变送器、流量变送器、液位变送器和调节阀等。

这些现场设备不仅有信号变换功能,而且还有组态运算及控制功能。

终端器是连接在总线末端或末端附近的阻抗匹配元件。

每个总线段上需要两个,而且只能有两个终端器。

终端器采用反射波原理使信号变形最小,它所起到的作用是保护信号,使它少受衰减与畸变。

有时,将终端器电路内置在电源、安全栅、PC接口卡和端子排内。

USBCAN-I II+工业级高性能 CAN 接口卡产品用户手册说明书

USBCAN-I II+工业级高性能 CAN 接口卡产品用户手册说明书

USBCAN-I/II+用户手册工业级高性能CAN 接口卡UserManual UM01010101 V1.04 Date: 2020/03/31类别内容关键词USBCAN卡,高性能CAN接口卡摘要USBCAN-I/II+产品性能描述与使用指导修订历史目录1. 功能简介 (1)1.1产品概述 (1)1.2功能特点 (1)1.3典型应用 (2)2. 设备安装 (3)2.1供电模式 (3)2.1.1外部电源供电模式 (3)2.1.2USB总线供电模式 (3)2.2CAN-bus连接器 (3)2.3信号指示灯 (4)2.3.1USBCAN-I+信号指示灯 (4)2.3.2USBCAN-II+信号指示灯 (5)2.4系统连接 (5)2.4.1CAN总线连接 (5)2.4.2总线终端电阻 (6)2.4.3USB总线连接 (6)3. 驱动程序 (7)3.1驱动安装 (7)3.2卸载设备驱动 (10)4. 设备三维尺寸图 (12)5. 常见问题 (13)6. 检查和维护 (16)7. 附录:CAN2.0B协议帧格式 (17)8. 免责声明 (19)1. 功能简介1.1 产品概述USBCAN-I/II+高性能CAN接口卡是与USB2.0总线全速规范兼容的,集成1~2路CAN 接口的高性能型CAN-bus总线通讯接口卡。

采用USBCAN-I/II+高性能CAN接口卡,PC可以通过USB总线连接至CAN-bus网络,构成现场总线实验室、工业控制、高性能小区、汽车电子网络等CAN-bus网络领域中数据处理、数据采集的CAN-bus网络控制节点。

USBCAN-I/II+高性能CAN接口卡是CAN-bus产品开发、CAN-bus数据分析的强大工具;同时,具有体积小巧、即插即用等特点,也是便携式系统用户的最佳选择。

USBCAN-I/II+接口卡上自带电气隔离模块,使接口卡避免由于地环流的损坏,增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。

Profibus发展历程

Profibus发展历程

1. PROFIBUS现场总线发展历程早在20世纪80 年代中期,国外就提出了现场总线,但研究工作进展缓慢,且没有国际标准可以遵循。

直到1984 年,美国仪表协会(ISA)下属的标准与实施组工作中的ISA/SP50 开始制订现场总线的标准。

1985 年国际电工委员会决定由Proway Working group 负责现场总线体系结构与标准的研究工作。

1986 年德国开始制订过程现场总线(process field-bus)标准,简称PROFIBUS,由此拉开了现场总线标准制订和产品开发的序幕。

1987年,德国SIEMENS公司等13家企业和5家研究机构联合开发出了PROFIBUS。

1989年,成为德国工业现场总线协议标准,代号为DIN19245。

1996年,成为欧洲工业现场总线协议标准EN50170V.2(PROFIBUS-FMS-DP)。

到1998年时,PROFIBUS-PA被纳入欧洲工业现场总线协议标准EN50170V.2。

到1999年,PROFIBUS成为国际工业现场总线协议标准IEC61158的组成部分(TYPEIII)。

自二十世纪末以来,国内现场总线技术的研究开始进入起步阶段,1997年5月,中国现场总线(FF)专业委员会建立,并筹建FF现场总线产品认证中心。

同年7月,中国现场总线(Profibus)专业委员会组建,同时开始筹建现场总线(Profibus)产品演示及认证实验室。

此后,包括清华大学、浙江大学在内的许多高校、科研院先后建立自己的现场总线实验室,用于现场总线控制技术的教学实践与研究开发。

2001年11月,国家发展计划委员会在《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2001年度)》中将现场总线技术及其智能仪表的研究、开发及推广应用列为优先发展的高科技重点领域之一,同年成为中国的机械行业标准JB/T10308-3-2001。

到2006年,成为中国的国家工业现场总线协议标准GB/T20540-2006。

现场总线网络控制实验室的设计及应用

维普资讯
文 章 编 号 :0 19 4 (0 60 —0 00 10 —9 42 0 )30 3 —4
现 场 总 线 网络 控 制 实验 室 的设 计 及 应 用
李志刚 , 阳春 华
( 中南 大 学 信 息科 e 与工 程 学 院 , 沙 - 长 4 08 ) 1 0 3
现 场 总线 是 应 用在 生 产 现 场 、 微 机化 测 量 控 在
同的组 态 、 地址 和编 程【 l I 。
制 设 备之 间 实 现双 向串行 多 节 点数 字 通 信 的 系统 ,
也 被 称 为开 放 式 、 字 化 、 点通 信 的 底 层控 制 网 数 多 络 。 系 统 的 主 干 网 络 采 用 P O IU 网 络 , R FB S P O IU R FB S总线 是 一种 新 型现 场总 线 , 承担 现场 、 可 控制 、 监控 三级 通信 。 R FB S现场 总线 网络 共有 P O IU 三种 协 议 方 式 , 别 为 F , P和 P 分 MS D A。P O I U R FB S 现 场 总 线 的最 大 优 势 在 于 三 种 P O I U R F B S系 列 网 络均 使 用 同一 现 场存 取 协议 以及 具 有 灵 活 的配 置 , 可 根 据 不 同 的 应 用 对 象 灵 活 地 选 取 不 同 的总 线 。 P O I U — P网络 结 构 为 主从 结 构 ,能够 实 现 高 R FB S D 速 的 、 处 理 的 分 布 式 自动 化 配 置 , 用 户 角 度 出 易 从 发 , 将 分 布 式 IO 当作 集 中式 IO 一 样 , 有 相 可 / / 具
收 稿 日期 : 0 5 1 _ 8 修 订 日期 : 0 6 0 — 2 20—0 0 : 20 - 3 2

基于现场总线的电梯控制教学实验系统研究


Y EY ujn JA C a , HA G Sujn U o - , I ho Z N h - u u
( col f uo a o n n r nier g Taj nvri f eh o g ,i j 0 1 1 hn ) Sh o o tm t na dE eg E gne n , i i U ie t o T cn l Ta i 3 09 ,C i A i y i n n sy o y n n a
质上仍基于以太网技 术 ( IE 8 2 3 即 E E 0 . 标准 ) 本系 , 统选 用 Ehre I 议 j 系 统 网络 通 讯 接 口、 teN t P协 / .本
控制 器 、 变频 器均 采用 罗 克韦 尔公 司 ( ok e uo R cw lA t・ l m tn ai )产 品 , o 因此 工 业 以太 网采 用 Ehme I 协 te t P / 议 .由于 采 用 现场 总 线 网络 结 构 , 统 网 络 结 构 可 系
因此 将 电梯控 制实 验系 统 引入 实验 教 学 具 有一 定 的
采 用工 业 以太 网 ( teN tI 、 备 网 ( ei N t Ehre P) 设 / D vc e) e
两层现场总线网络结构.D v e e 是一种开放式 的 ei N t c 数据总线 , 它虽然是工业控制网内的低端网络, 但适 用于连接传感器、 测量仪表 、 变频器 、 伺服驱动器 、 马 达起动器 、 阀门组、 人机 接 口等底 层设备 , 具有低 成 本、 高效率 、 高性能与高可靠性 的优点.工业 以太 网 就是 在 以太 网 技术 和 T P I 术 的基 础 上 开 发 出 C /P技
基 于 现 场 总线 的 电梯 控 制教 学 实验 系统 研 究

工业控制系统的历史沿革及发展方向

工业控制系统的历史沿革及发展方向方案。

在对120个工业控制系统协议进行筛选之后,制定了两个标准化协议:分布式网络协议版本3(DNP3)以及国际电工委员会(IEC)60870-5-101。

目前,DNP3已经是使用最为广泛的工业控制系统协议。

由于电子计算机与现代通信网络的发展,工业控制系统在几十年之内已经完成了多次更新换代:第一次:从20世纪50年代开始,工业控制系统开始由之前的气动、电动单元组合式模拟仪表、手动控制系统升级为使用模拟回路的反馈控制器,形成了使用计算机的集中式工业控制系统。

第二次:大约在20世纪60年代,工业控制系统开始由计算机集中控制系统升级为集中式数字控制系统。

系统中的模拟控制电路开始逐步更换为数字控制电路,并且完成继电器到可编程逻辑控制器的全面替换。

由于系统的全面数字化,工业控制系统使用更为先进的控制算法与协调控制,从而使工业控制系统发生了质的飞跃。

但由于集中控制系统直接面向控制对象,所以在集中控制的同时也集中了风险。

第三次:20世纪70年代中期,由于工业设备大型化、工艺流程连续性要求增加以及工艺参数控制量的增多,已经普及的组合仪表显示已经不能满足工业控制系统的需要。

集中式数字控制系统逐渐被离散式控制系统所取代。

大量的中央控制室开始使用CRT显示器对系统状态进行监视。

越来越多的行业开始使用最新的离散式控制系统,包括炼油、石化、化工、电力、轻工以及市政工程。

第四次:20世纪90年代后期,集计算机技术、网络技术与控制技术为一体的全分散、全数字、全开放的工业控制系统——现场总线控制系统(FCS)应运而生。

相比之前的分布式控制系统,现场总线控制系统具有更高的可靠性、更强的功能、更灵活的结构、对控制现场更强的适应性以及更加开放的标准。

由于技术的快速发展,现代工业控制系统的安全问题越来越复杂,其面临的风险及威胁类型也越来越多,包括黑客、间谍软件、钓鱼软件、恶意软件、内部威胁、垃圾信息以及工业间谍。

基于现场总线的船舶电站自动化实训系统研究


船 舶电站设 备和 监控 系统 主机 ( 现场 演示机 )设置 在 实训室 .电站设 备 主要 包 括 :低压 开关柜 、交 流 同步 发 电机 组 、励 磁 调节 器及 小型 变频 器控 制 的电动 机组 .交流 发 电机 组 完 成模 拟 电站 系统 的发 电任 务 ,
并 通过 P C控 制装 置 ,完成 发 电机组 的 自动并 车和 无功 功率 、 L 频率 、有功 功率 的分 配 和 自动 负 载 调整 ;变 频 器控 制 的小 型 电动机 组充 当发 电机 组 的模 拟 负 载 . 电站 系 统 的 主 电 路结 构 如图 1 所示 .
( I L B )技 术 及超 大规模 数字 嵌 入式 电子技 术 为基 础 的全数 字 式 控 制 系 统 的 不 断成 熟 和发 展 ,通过 F E D US
开放式 的通讯 协议 、 以及简单 的一对 一 的设备连 线 ,将复 杂 的: 功能 ,下 放 到各 现 场控制 单元 ,将不 同 陉制 厂家 的设备有 机地 结合 在一起 ,从 而 实现 系统 内 的信 息共 享和: .近几年 来 ,结 合 总线技 术在部 分军用 变换
船舶 电站是现 代 船舶 的重 要组 成部 分 .随着计 算机 技 术 、通讯 技 术 和 电 子技 术 为 代表 的 3 C技 术 的飞 速 发展 ,特 别是 进入 2 1世纪后 ,我 国船舶 工业 的电气 自动化 程度 、性 能 和技 术 水 平 已有 了很 大程 度 的提
高 ,很 多设 备 的电气 控制 系统 通过 引进 国外 先进 技术 已经赶 上 了国外 发 达 国家 的水平 ,各大 型船舶基本 上 实 现 了驾驶 、机舱 管理 和装货 等 方面 的计 算机控 制 ,并 朝 着全: 眙综合 自动化 的方 向发展 ,这无 疑对船 舶 电
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现场总线进入实验室
PROFIBUS 国际组织(PI)第一家大型的现场总线机构,为满足实验室设备的需要,明确规定了一本设备行规。

该行规—《实验室设备》—依靠OPC,实现了将实验室集成在PROFIBUS 网络中,集成在其他自动控制领域中。

由实验室设备及LIM 系统制造商组成的PI 工作组,规定了该行规,并
且由大型用户及机构,如Spectaris 和DIN 标准委员会题词支持。

经过广泛的评论阶段之后,该行规可作为一个适用PROFIBUS 的官方标准进行获取,随后也将适用于PROFINET。

严格的规则,成本的降低以及对质量期望值的提高,需要工业及研究实
验室内工作过程不断提高自动化程度。

标准化领域,如数据采集和数据通讯,
获得了特殊的重要性。

当今,大家仍是各唱各的戏。

LIM 系统用于一体化数据
记录及处理,但是对于过程的全球标准化或数据格式,仍然没有标准。

同时,实验室和他们的工作流程,不断向实际生产过程靠近,并且尽可
能地直接达到生产监控及最优化的目标。

这也是为什么用户越来越对实验室收
集的数据无缝集成到整个企业的数据流程感兴趣的另一个原因。

换句话说,将来,实验室必将达到最新科技水平的自动化技术,如现场总线,OPC 和以太网,以及用网络连接的企业数据系统。

PI 通过它的《实验室设备》行规,正在创造
着一种严密的通讯环境。

tips:感谢大家的阅读,本文由我司收集整编。

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