現(xiàn)場總線控制技術(shù)

1、計算機(jī)測控系統(tǒng)計算機(jī)測控系統(tǒng)李江全李江全石河子大學(xué)機(jī)電學(xué)院電氣工程系石河子大學(xué)機(jī)電學(xué)院電氣工程系2008年年12月月 現(xiàn)場總線控制技術(shù)現(xiàn)場總線控制技術(shù)現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述 按照按照IECIEC和現(xiàn)場總線基金會和現(xiàn)場總線基金會FFFF的定義：的定義：現(xiàn)場總線是連接現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和各類自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多智能現(xiàn)場設(shè)備和各類自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。 現(xiàn)場總線是一種用于智能化現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的開現(xiàn)場總線是一種用于智能化現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的開放式、數(shù)字化、雙向串行、多節(jié)點(diǎn)的通信總線。采用現(xiàn)場放式、數(shù)字化、雙向串行、多節(jié)點(diǎn)的

2、通信總線。采用現(xiàn)場總線技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一種具有開放式、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)的總線技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一種具有開放式、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)的新型計算機(jī)控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（新型計算機(jī)控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCSFCS，F(xiàn)ield Field Control SystemControl System）。通俗地說，）。通俗地說，F(xiàn)CSFCS將構(gòu)成自動化系統(tǒng)的各將構(gòu)成自動化系統(tǒng)的各種傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制器通過現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，種傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制器通過現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，通過網(wǎng)絡(luò)上的信息傳輸完成傳統(tǒng)系統(tǒng)中需要硬件連接才能通過網(wǎng)絡(luò)上的信息傳輸完成傳統(tǒng)系統(tǒng)中需要硬件連接才能傳遞的信號，并完成各設(shè)備

3、的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)自動化控制。傳遞的信號，并完成各設(shè)備的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)自動化控制?，F(xiàn)場總線的產(chǎn)生現(xiàn)場總線的產(chǎn)生 現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和各類自動化系統(tǒng)的數(shù)現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和各類自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多節(jié)點(diǎn)、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場字式、雙向傳輸、多節(jié)點(diǎn)、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個開放的通信網(wǎng)絡(luò)，又是一個全分布總線控制系統(tǒng)既是一個開放的通信網(wǎng)絡(luò)，又是一個全分布式的控制系統(tǒng)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總式的控制系統(tǒng)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自

4、動化控制信息系統(tǒng)，具有基本控制、補(bǔ)償計算、參構(gòu)成自動化控制信息系統(tǒng)，具有基本控制、補(bǔ)償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化等綜合自數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化等綜合自動化功能。因此，現(xiàn)場總線技術(shù)綜合了智能傳感器、自動動化功能。因此，現(xiàn)場總線技術(shù)綜合了智能傳感器、自動控制、計算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的內(nèi)容?？刂啤⒂嬎銠C(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的內(nèi)容。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 一個按現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)造的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)如圖8-1所示?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)有兩個主要部分組成：一是現(xiàn)場智能設(shè)備，二是系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)?，F(xiàn)場智能設(shè)備由微處理器以及外圍電路構(gòu)成；現(xiàn)

5、場總線系統(tǒng)使用最多的傳輸介質(zhì)是雙絞線。 現(xiàn)場總線的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)現(xiàn)場總線的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò) 用于過程及制造自動化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場辦公儀表互連用于過程及制造自動化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場辦公儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)。的通信網(wǎng)絡(luò)。 現(xiàn)場總線是生產(chǎn)過程控制的底層控制網(wǎng)絡(luò)，它們與生現(xiàn)場總線是生產(chǎn)過程控制的底層控制網(wǎng)絡(luò)，它們與生產(chǎn)過程現(xiàn)場設(shè)備直接連接，一方面將現(xiàn)場測量控制設(shè)備互產(chǎn)過程現(xiàn)場設(shè)備直接連接，一方面將現(xiàn)場測量控制設(shè)備互連為通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段、不同現(xiàn)場通信設(shè)備間的信連為通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段、不同現(xiàn)場通信設(shè)備間的信息共享；同時又將現(xiàn)場運(yùn)行的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場的息共享；同時又將現(xiàn)場運(yùn)行

6、的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制器，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與操作終端、上層控制管理網(wǎng)絡(luò)的控制器，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與操作終端、上層控制管理網(wǎng)絡(luò)的連接和信息共享。在把一個現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)以連接和信息共享。在把一個現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)以及故障信息等送往控制室的同時，又將各種控制、維護(hù)、及故障信息等送往控制室的同時，又將各種控制、維護(hù)、組態(tài)命令，乃至現(xiàn)場設(shè)備的工作電源等送往各相關(guān)的現(xiàn)場組態(tài)命令，乃至現(xiàn)場設(shè)備的工作電源等送往各相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級控制設(shè)備之間及其與更高控設(shè)備，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。制管理層次之間的聯(lián)系。 2現(xiàn)場設(shè)備互連現(xiàn)場設(shè)備互連

7、現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表是指傳感器、變送現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表是指傳感器、變送器、執(zhí)行器、服務(wù)器和網(wǎng)橋、輔助設(shè)備、監(jiān)器、執(zhí)行器、服務(wù)器和網(wǎng)橋、輔助設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等。這些設(shè)備通過一對傳輸線互連?？卦O(shè)備等。這些設(shè)備通過一對傳輸線互連。傳輸線可使用雙絞線、同軸電纜、光纖、射傳輸線可使用雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等，也可以無線傳輸。頻、紅外線、電力線等，也可以無線傳輸。 3系統(tǒng)的開放性系統(tǒng)的開放性 現(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，既可與同層現(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連。開放式互網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連。開放式互連網(wǎng)絡(luò)還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫共享，通過網(wǎng)絡(luò)對連網(wǎng)絡(luò)

8、還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫共享，通過網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場設(shè)備和功能模塊統(tǒng)一組態(tài)，使不同廠家的現(xiàn)場設(shè)備和功能模塊統(tǒng)一組態(tài)，使不同廠家的網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備融為一體，構(gòu)成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備融為一體，構(gòu)成統(tǒng)一的FCSFCS。 3系統(tǒng)的開放性系統(tǒng)的開放性 在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，將傳感器測量、補(bǔ)償計算、工程在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，將傳感器測量、補(bǔ)償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，現(xiàn)場設(shè)備既可完量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，現(xiàn)場設(shè)備既可完成自動控制的基本功能，又可隨時診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。廢棄成自動控制的基本功能，又可隨時診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。廢棄了集散控制系統(tǒng)的輸入輸出單元和控制站，把集散控制系統(tǒng)控了集散控制系

9、統(tǒng)的輸入輸出單元和控制站，把集散控制系統(tǒng)控制站的功能分散地分配到現(xiàn)場設(shè)備。制站的功能分散地分配到現(xiàn)場設(shè)備。 例如，通過采用現(xiàn)場總線技術(shù)，一個流量變送器不僅具有例如，通過采用現(xiàn)場總線技術(shù)，一個流量變送器不僅具有流量信號的變換、補(bǔ)償和累加等功能，而且還有流量信號的變換、補(bǔ)償和累加等功能，而且還有PIDPID控制或其控制或其他高級控制的功能，也就是說，現(xiàn)場總線技術(shù)真正將信號的采他高級控制的功能，也就是說，現(xiàn)場總線技術(shù)真正將信號的采集、處理、控制、驅(qū)動等功能放在了現(xiàn)場，用戶可靈活選用各集、處理、控制、驅(qū)動等功能放在了現(xiàn)場，用戶可靈活選用各種功能模塊構(gòu)成所需控制系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了分散控制。種功能模塊構(gòu)成所

10、需控制系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了分散控制。 5互操作性互操作性 由于現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表的種類繁多，沒有任何一家制由于現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表的種類繁多，沒有任何一家制造商可以提供一個工廠所需的全部設(shè)備，所以互相連接不同造商可以提供一個工廠所需的全部設(shè)備，所以互相連接不同制造商的產(chǎn)品是不可避免的。用戶或開發(fā)者并不希望為選用制造商的產(chǎn)品是不可避免的。用戶或開發(fā)者并不希望為選用不同制造商的產(chǎn)品而在硬件和軟件上付出太多的代價，而是不同制造商的產(chǎn)品而在硬件和軟件上付出太多的代價，而是希望將屬于不同制造商的同時其性能價格比最高的產(chǎn)品集成希望將屬于不同制造商的同時其性能價格比最高的產(chǎn)品集成在一起，并實(shí)現(xiàn)在一起，并實(shí)現(xiàn)“即接

11、即用即接即用”。所謂。所謂“互操作性互操作性”不僅僅是不僅僅是指屬于不同制造商的產(chǎn)品之間能夠相互傳送數(shù)據(jù)，更為重要指屬于不同制造商的產(chǎn)品之間能夠相互傳送數(shù)據(jù)，更為重要的是這些設(shè)備能夠的是這些設(shè)備能夠”理解理解”所接收數(shù)據(jù)的含義，并做出正確所接收數(shù)據(jù)的含義，并做出正確的響應(yīng)。當(dāng)然，用戶還希望能對不同的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一組態(tài)，的響應(yīng)。當(dāng)然，用戶還希望能對不同的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。只有這樣才能真正將現(xiàn)場設(shè)備集成。構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。只有這樣才能真正將現(xiàn)場設(shè)備集成。 6通信線供電通信線供電 在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，本身就要求連接線盡可能在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，本身就要求連接線盡可能的少，因此，

12、最好采用通信線供電方式，即允許現(xiàn)的少，因此，最好采用通信線供電方式，即允許現(xiàn)場儀表直接從通信線上獲取能量。場儀表直接從通信線上獲取能量。 現(xiàn)場總線是專為現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的，可支持多種現(xiàn)場總線是專為現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的，可支持多種通信線路媒介，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，并可滿足通信線路媒介，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求。這種供電方式可用于本質(zhì)安全本質(zhì)安全防爆要求。這種供電方式可用于本質(zhì)安全環(huán)境的低功耗現(xiàn)場儀表。環(huán)境的低功耗現(xiàn)場儀表。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 1）一對）一對N結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 所謂所謂1對對N結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)是指1對傳輸線，連對傳輸線，連N臺現(xiàn)場設(shè)備，臺現(xiàn)場設(shè)備，

13、雙向傳輸多個信號。由于一對雙絞線或一條電纜上可雙向傳輸多個信號。由于一對雙絞線或一條電纜上可掛接多個設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量掛接多個設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設(shè)計與接頭校對的工作量也大大減少。大大減少，連線設(shè)計與接頭校對的工作量也大大減少。這種結(jié)構(gòu)使得接線簡單、工程周期短、安裝費(fèi)用低、這種結(jié)構(gòu)使得接線簡單、工程周期短、安裝費(fèi)用低、維護(hù)容易。當(dāng)需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時，無需增加新維護(hù)容易。當(dāng)需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時，無需增加新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，減少了現(xiàn)場接的電纜，可就近連接在原有的電纜上，減少了現(xiàn)場接線，既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計、安裝工作量。

14、線，既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計、安裝工作量。 2）節(jié)省硬件與投資）節(jié)省硬件與投資 由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在現(xiàn)場的智能設(shè)備能由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在現(xiàn)場的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種檢測、控制、報警和計算等功能，因直接執(zhí)行多種檢測、控制、報警和計算等功能，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器、而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器、計算單元等，也不再需要集散控制系統(tǒng)的信號調(diào)理、計算單元等，也不再需要集散控制系統(tǒng)的信號調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離等功能單元及其復(fù)雜接線，還可以用于轉(zhuǎn)換、隔離等功能單元及其復(fù)雜接線，還可以用于工控工控PC機(jī)作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，機(jī)作為操作站，從而節(jié)省了一大筆

15、硬件投資，并可減少控制室的占地面積。并可減少控制室的占地面積。 3）準(zhǔn)確性和可靠性高）準(zhǔn)確性和可靠性高 現(xiàn)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化以及設(shè)備間數(shù)現(xiàn)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化以及設(shè)備間數(shù)字信號傳輸，使系統(tǒng)具有很高的抗干擾能力，極大字信號傳輸，使系統(tǒng)具有很高的抗干擾能力，極大地提高了系統(tǒng)的測控精度。同時，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)地提高了系統(tǒng)的測控精度。同時，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，簡化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。 4）狀態(tài)可控）狀態(tài)可控 由于現(xiàn)場設(shè)備具有了一定的智能性，不

16、僅能由于現(xiàn)場設(shè)備具有了一定的智能性，不僅能夠提供測量參數(shù)的信息，還能提供自身工作狀態(tài)夠提供測量參數(shù)的信息，還能提供自身工作狀態(tài)的信息。操作員在控制室內(nèi)既可了解現(xiàn)場設(shè)備或的信息。操作員在控制室內(nèi)既可了解現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表的工作狀況，也能對其進(jìn)行多次調(diào)整，現(xiàn)場儀表的工作狀況，也能對其進(jìn)行多次調(diào)整，還可預(yù)測或?qū)ふ夜收?，系統(tǒng)始終處于操作員的遠(yuǎn)還可預(yù)測或?qū)ふ夜收?，系統(tǒng)始終處于操作員的遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制之下，提高了系統(tǒng)的可靠性、可控程監(jiān)視與控制之下，提高了系統(tǒng)的可靠性、可控性和可維護(hù)性。性和可維護(hù)性。 5）互換性強(qiáng)）互換性強(qiáng) 用戶可以自由地選擇不同制造商所提供的性能用戶可以自由地選擇不同制造商所提供的性能價格

17、比最優(yōu)的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表，并可將不同品價格比最優(yōu)的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表，并可將不同品牌的儀表互連。即使某臺儀表出現(xiàn)故障，換上其它牌的儀表互連。即使某臺儀表出現(xiàn)故障，換上其它品牌的同類儀表可照常工作，實(shí)現(xiàn)品牌的同類儀表可照常工作，實(shí)現(xiàn)“即接即用即接即用”。使系統(tǒng)集成變得更加方便、快捷，也使得用戶擁有使系統(tǒng)集成變得更加方便、快捷，也使得用戶擁有更大的集成自主權(quán)。更大的集成自主權(quán)。 6）互操作性好）互操作性好 用戶可把不同制造廠家的現(xiàn)場儀表或設(shè)備用戶可把不同制造廠家的現(xiàn)場儀表或設(shè)備集成在一起，進(jìn)行統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制集成在一起，進(jìn)行統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場儀表或設(shè)備間可以方便地進(jìn)行相互

18、系統(tǒng)?，F(xiàn)場儀表或設(shè)備間可以方便地進(jìn)行相互通信、溝通和操作控制。用戶不必為集成不同通信、溝通和操作控制。用戶不必為集成不同品牌的產(chǎn)品而在硬件或軟件上花費(fèi)額外的力氣，品牌的產(chǎn)品而在硬件或軟件上花費(fèi)額外的力氣，或增加額外投資或增加額外投資。 7）具有綜合功能）具有綜合功能 現(xiàn)場儀表既有檢測、變換和補(bǔ)償功能，又有控現(xiàn)場儀表既有檢測、變換和補(bǔ)償功能，又有控制和運(yùn)算功能，實(shí)現(xiàn)了一表多用，不僅方便了用戶，制和運(yùn)算功能，實(shí)現(xiàn)了一表多用，不僅方便了用戶，也降低了成本。也降低了成本。 8）可實(shí)現(xiàn)分散控制）可實(shí)現(xiàn)分散控制 由于控制站功能分散在現(xiàn)場儀表中，通過現(xiàn)場由于控制站功能分散在現(xiàn)場儀表中，通過現(xiàn)場儀表構(gòu)成的控制

19、回路，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制，提儀表構(gòu)成的控制回路，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制，提高了系統(tǒng)的可靠性、自治性和靈活性。高了系統(tǒng)的可靠性、自治性和靈活性。 9）可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一組態(tài)）可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一組態(tài) 由于現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表都引入了功由于現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表都引入了功能塊的概念，所有制造廠家都使用相同的能塊的概念，所有制造廠家都使用相同的功能塊，并統(tǒng)一組態(tài)方法。這樣就使組態(tài)功能塊，并統(tǒng)一組態(tài)方法。這樣就使組態(tài)過程變得非常簡單、輕松，不會因?yàn)楝F(xiàn)場過程變得非常簡單、輕松，不會因?yàn)楝F(xiàn)場設(shè)備或儀表種類不同，而有新的組態(tài)方法。設(shè)備或儀表種類不同，而有新的組態(tài)方法。10）開放性好）開放性好 現(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，所有現(xiàn)場總線

20、為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，所有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)均是公開的，所有制造商都技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)均是公開的，所有制造商都必須遵循。這樣，用戶可以自由集成不必須遵循。這樣，用戶可以自由集成不同制造商的通信網(wǎng)絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)同制造商的通信網(wǎng)絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可與上層或下層網(wǎng)絡(luò)互連。另互連，也可與上層或下層網(wǎng)絡(luò)互連。另外，用戶可方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。外，用戶可方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn) 1FF 現(xiàn)場總線基金會現(xiàn)場總線基金會FIT（Foundation Field Bus）是惟一不附）是惟一不附屬于任何企業(yè)的非商業(yè)性的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。其宗旨是制定單屬于任何企業(yè)的非商業(yè)性的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。其宗旨是制定

21、單一的國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。一的國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。FF標(biāo)準(zhǔn)具有以下特點(diǎn)：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)具有以下特點(diǎn)：根據(jù)ISO/OSI的模型共設(shè)有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。除此之外，還增的模型共設(shè)有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。除此之外，還增加了用戶層。其中，物理層分為兩種：加了用戶層。其中，物理層分為兩種：H1為低速總線，主要用為低速總線，主要用于過程自動化。波特率為于過程自動化。波特率為31.25kb/s，最大傳輸距離為，最大傳輸距離為1900m，提供總線供電和本質(zhì)安全型；提供總線供電和本質(zhì)安全型；H2為高速總線，主要用于制造自為高速總線，主要用于制造自動化，波特率為動化，波特率為1Mb/s（750m）或）或2.5

22、 Mb/s（500m）。其物理）。其物理傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜、光纖和無線等。傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜、光纖和無線等。 2PROFIBUS 過程現(xiàn)場總線過程現(xiàn)場總線PROFIBUSPROFIBUS是德國標(biāo)準(zhǔn)。是德國標(biāo)準(zhǔn)。19911991年在年在DINI9245DINI9245中公布了此標(biāo)準(zhǔn)。中公布了此標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUSPROFIBUS有幾種改進(jìn)型，分別用于不同的有幾種改進(jìn)型，分別用于不同的場合。其中，場合。其中，PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA用于過程自動化，通過總線供電，用于過程自動化，通過總線供電，提供本質(zhì)安全，可用于危險防爆區(qū)域。提供本質(zhì)安全，可用于危險防爆區(qū)域。P

23、ROFIBUS-FMSPROFIBUS-FMS用于紡用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等一般自動化領(lǐng)織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等一般自動化領(lǐng)域。域。PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP用于加工自動化。用于加工自動化。PROFIBUSPROFIBUS的協(xié)議是開放的協(xié)議是開放的，可以由第三方來生產(chǎn)的，可以由第三方來生產(chǎn)PROFIBUSPROFIBUS的產(chǎn)品。的產(chǎn)品。PROFIBUSPROFIBUS的傳輸?shù)膫鬏斔俾蕿樗俾蕿?.6kb/s9.6kb/s12Mb/s12Mb/s，最大傳輸距離在，最大傳輸距離在9.6kb/s9.6kb/s時為時為1000m1000m，1.5M

24、b/s1.5Mb/s時為時為200m200m。其傳輸介質(zhì)為雙絞線、光纜，最。其傳輸介質(zhì)為雙絞線、光纜，最多可掛接多可掛接127127個站點(diǎn)。個站點(diǎn)。3LonWorks LonWorksLonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)是近幾年異軍突起的一種現(xiàn)場現(xiàn)場總線技術(shù)是近幾年異軍突起的一種現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由美國總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由美國EchelonEchelon公司開發(fā)，簡稱公司開發(fā)，簡稱LONLON。LONLON真真正做到了開放性、互操作性、多通信介質(zhì)、多數(shù)據(jù)傳輸速正做到了開放性、互操作性、多通信介質(zhì)、多數(shù)據(jù)傳輸速率、多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、多網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。率、多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、多網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。LONLON的一個突出特點(diǎn)是提供的一個突出

25、特點(diǎn)是提供了一整套從硬件到軟件的完整技術(shù)。其核心技術(shù)了一整套從硬件到軟件的完整技術(shù)。其核心技術(shù)NeuronNeuron芯芯片，固化了片，固化了LONTalkLONTalk通信協(xié)議，而該通信協(xié)議完全支持通信協(xié)議，而該通信協(xié)議完全支持ISOISO的的OSIOSI七層協(xié)議。通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)七層協(xié)議。通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置，其通信速率從設(shè)置，其通信速率從300b/s300b/s至至15Mb/s15Mb/s不等，直接通信距離不等，直接通信距離可達(dá)到可達(dá)到2700m2700m（78kb/s78kb/s），支持雙絞線、同軸電纜、光纖、），支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻

26、、紅外線、電源線等多種通信介質(zhì)，被譽(yù)為通用控制射頻、紅外線、電源線等多種通信介質(zhì)，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。4HART HARTHART（Highway addressable Remote TransducerHighway addressable Remote Transducer）協(xié)）協(xié)議為可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路通信協(xié)議。它最早由議為可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路通信協(xié)議。它最早由RosemountRosemount公司開發(fā)并得到公司開發(fā)并得到8080多家著名儀表公司的支持和加多家著名儀表公司的支持和加盟，于盟，于19631963年成立了年成立了HARTHART通信基金會。通信基金會。HAR

27、THART通信模型由通信模型由3 3層層組成：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層采用組成：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層采用FSKFSK技術(shù)技術(shù)在在4 420mA20mA模擬信號上迭加一個頻率信號。數(shù)據(jù)傳輸速率為模擬信號上迭加一個頻率信號。數(shù)據(jù)傳輸速率為1200bit/s1200bit/s，邏輯，邏輯“0 0”的信號頻率為的信號頻率為2200Hz2200Hz，邏輯，邏輯“1 1”的的信號傳輸頻率為信號傳輸頻率為1200Hz1200Hz，最大傳輸距離，最大傳輸距離3000m3000m。它是輸入模。它是輸入模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡性產(chǎn)

28、品，因而在當(dāng)前的過渡時期具有較強(qiáng)的市場競爭力，得到了較快發(fā)展。的過渡時期具有較強(qiáng)的市場競爭力，得到了較快發(fā)展。CAN總線測控技術(shù)總線測控技術(shù) CAN總線是控制器局域網(wǎng)（總線是控制器局域網(wǎng)（Control Area Network）總）總線的簡稱，最早是德國線的簡稱，最早是德國BOSCH公司從公司從20世紀(jì)世紀(jì)80年代初為解年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間數(shù)據(jù)交換而開發(fā)決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。由于其本身的特點(diǎn)，其應(yīng)用范的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。由于其本身的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè)，而向過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、圍目前已不再局

29、限于汽車行業(yè)，而向過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。由于其高性能、高可靠性及獨(dú)特的設(shè)計，感器等領(lǐng)域發(fā)展。由于其高性能、高可靠性及獨(dú)特的設(shè)計，CAN已成為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已成為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO11898標(biāo)準(zhǔn)，被公認(rèn)為是最標(biāo)準(zhǔn)，被公認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場總線之一。有前途的現(xiàn)場總線之一。 CAN總線的技術(shù)特點(diǎn)總線的技術(shù)特點(diǎn) 1 1）通信距離遠(yuǎn)。）通信距離遠(yuǎn)。CANCAN通信速率最高可達(dá)通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m1Mbps/40m，直接通信，直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km10km（速

30、率小于（速率小于5Kbps5Kbps）。傳輸介質(zhì)可為雙絞線、）。傳輸介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。同軸電纜或光纖，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。2 2）CANCAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時刻主為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而無主、從之分，通信方動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而無主、從之分，通信方式靈活且無需節(jié)點(diǎn)信息。利用這一特點(diǎn)，可方便地構(gòu)成多機(jī)式靈活且無需節(jié)點(diǎn)信息。利用這一特點(diǎn)，可方便地構(gòu)成多機(jī)備用系統(tǒng)。備用系統(tǒng)。3 3）CANCAN采用非破壞性總線優(yōu)先級仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時采用非破壞性總線優(yōu)先級仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止發(fā)送數(shù)據(jù)，向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)發(fā)送信息。而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)發(fā)送信息。CANCAN是按節(jié)點(diǎn)是按節(jié)點(diǎn)類型分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實(shí)際要求，高優(yōu)先類型分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實(shí)際要求，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在級的數(shù)據(jù)最多可在134134s s內(nèi)得到傳輸。內(nèi)得到傳輸。4 4）C