現(xiàn)場(chǎng)總線和控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)FieldBusandControlNetwork

1、現(xiàn)場(chǎng)總線和控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)Field Bus and Control Network2022/7/242主要內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介、特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)主要現(xiàn)場(chǎng)總線的介紹現(xiàn)場(chǎng)總線的典型應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)的互連技術(shù) 2022/7/243參考書目1. 李正軍.現(xiàn)場(chǎng)總線及其應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，20052. 陽(yáng)憲惠. 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用 清華大學(xué)出版社，19983. 甘永梅.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社，20004. 楊寧.集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線 北航出版社，20015. 鄔寬明.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用選編 北航出版社，20012022/7/244參考書目202

2、2/7/245要求及考試上課認(rèn)真做筆記認(rèn)真完成課后作業(yè)平時(shí)成績(jī) 30實(shí)驗(yàn)成績(jī) 60%平時(shí)表現(xiàn)及作業(yè) 40%期末筆試70第一講 現(xiàn)場(chǎng)總線概述2022/7/2471.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀和發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互聯(lián)、多變量、多點(diǎn)、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。IEC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的定義現(xiàn)場(chǎng)總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的技術(shù)。涉及智能儀表、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)2022/7/2481.1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生 -控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)第一代：氣動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)(50年代之前)第二代：電動(dòng)模

3、擬信號(hào)控制系統(tǒng)(50年代至今),420mA的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。第三代：計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)(70年代)第四代：集散式分布控制系統(tǒng)(80年代)2022/7/249第五代：現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)突破了DCS系統(tǒng)采用通信專用網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷； 把DCS的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)。 開(kāi)放性、分散性與數(shù)字通訊是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)最顯著的特征。 1.1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生 -控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)2022/7/2410傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng) 2022/7/2411DCS與FCS20

4、22/7/2412微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使儀表和現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備在性能和功能上有顯著的提高；對(duì)系統(tǒng)維護(hù)管理、測(cè)試和監(jiān)視需求的日益增加；控制領(lǐng)域在控制精度、可操作性、可維護(hù)性、可移植性等方面的要求。1.1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生-產(chǎn)生背景2022/7/2413現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)用于過(guò)程及制造自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或儀表指?jìng)鞲衅?、變送器和?zhí)行器等。這些設(shè)備通過(guò)一對(duì)傳輸線互連，傳輸線可以使用雙絞線、同軸電纜、光纖和電源線等互操作性對(duì)不同廠商不同品牌的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需要的控制回路，并且具備相互操作的功能1.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)2022/7/2414分散功

5、能塊FCS廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散地分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站例如： 流量變送器不僅具有流量信號(hào)變換、補(bǔ)償和累加輸入模塊，而且有PID控制和運(yùn)算功能塊。 調(diào)節(jié)閥的基本功能是信號(hào)驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行，還內(nèi)含輸出特性補(bǔ)償模塊，或PID控制和運(yùn)算模塊，甚至閥門特性自檢驗(yàn)和自診斷功能。1.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)2022/7/2415通信線供電允許現(xiàn)場(chǎng)儀表直接從通信線上獲取能量，對(duì)于要求本征安全的低功耗現(xiàn)場(chǎng)儀表，可采用這種供電方式開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可以與不同層網(wǎng)絡(luò)互連，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的共享1.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)2022/7/24161.1

6、.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)-現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由于采用智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，能夠把DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，在現(xiàn)場(chǎng)直接完成采集和控制。由于不需要其他的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，且一對(duì)電線能傳輸多個(gè)信號(hào)，因而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)約了設(shè)備及安裝維護(hù)費(fèi)用。2022/7/24172022/7/24181.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)-FCS與DCS的詳細(xì)對(duì)比結(jié)構(gòu)FCS: 一對(duì)多：一對(duì)傳輸線接多臺(tái)儀表，雙向傳輸多個(gè)信號(hào)DCS: 一對(duì)一：一對(duì)傳輸線接一臺(tái)儀表，單向傳輸一個(gè)信號(hào)2022/7/24191.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)-FCS與DCS的詳細(xì)對(duì)比可靠性FCS: 可靠性好：數(shù)字信號(hào)傳

7、輸抗干擾能力強(qiáng)，精度高；DCS: 可靠性差：模擬信號(hào)傳輸不僅精度低，而且容易受干擾2022/7/24201.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)-FCS與DCS的詳細(xì)對(duì)比失控狀態(tài)FCS: 操作員在控制室既可以了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表的工作狀況，也能對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，還可以預(yù)測(cè)或?qū)ふ夜收?，使設(shè)備始終處于操作員的遠(yuǎn)程監(jiān)視與可控狀態(tài)之中；DCS:操作員在控制室既不能了解模擬儀表的工作狀態(tài)，也不能對(duì)其進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，更不能預(yù)測(cè)故障，導(dǎo)致操作員對(duì)儀表處于“失控”狀態(tài)2022/7/24211.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)-FCS與DCS的詳細(xì)對(duì)比互換性FCS: 用戶可以自由選擇不同制造商提供的性能價(jià)格比最優(yōu)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)

8、備和儀表，并將不同品牌的儀表互連；DCS:盡管模擬儀表統(tǒng)一了信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(4-20mA DC)，可大部分參數(shù)仍由制造廠自定，致使不同品牌的儀表互換難度較大2022/7/24221.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)-FCS與DCS的詳細(xì)對(duì)比儀表FCS: 智能儀表，除了具有模擬儀表的檢測(cè)、變換、補(bǔ)償?shù)裙δ芡猓€具有數(shù)字通信能力，并且具有控制和運(yùn)算的能力；DCS: 模擬儀表只具有檢測(cè)、變換、補(bǔ)償?shù)裙δ芸刂艶CS: 控制功能分散在各個(gè)智能儀表中；DCS: 所有控制功能集中在控制站中2022/7/2423IFix Primary ServerIFix Secondary ServerABB OPC Server

9、iFix OPC ClientIFix Client 1IFix Client 2Gateway 3 NICAC800MAC800MAC800MMISERPABB AC800MiFIX典型ABB的AC800M系統(tǒng)組成2022/7/2424Plant Network / Intranet Firewall Client/server NetworkThird party application serverWorkplacesEnterprise OptimizationSuiteMobileOperator ConnectivityServer Control Network Redundan

10、tEngineeringWork placeApplicationServerAspectServer Third partycontrollers,servers etcSerial, OPCor fieldbus Field BusField BusAC 800M HIAC 800MAC 800M2022/7/2425系統(tǒng)的開(kāi)放性通信協(xié)議公開(kāi)，各不同廠家的設(shè)備之間可進(jìn)行互連并實(shí)現(xiàn)信息交換互可操作性與互用性現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性1.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)-現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)2022/7/2426節(jié)省硬件數(shù)量與投資節(jié)省安裝費(fèi)用節(jié)約維護(hù)開(kāi)銷用戶具

11、有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性1.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)-現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)2022/7/24271.1.4 現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的制定1984年，IEC開(kāi)始起草現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；1993-1998年，制定IEC61158的現(xiàn)場(chǎng)總線物理層規(guī)范、鏈路服務(wù)定義及協(xié)議規(guī)范、應(yīng)用層服務(wù)定義及協(xié)議規(guī)范1999年，修改IEC61158技術(shù)規(guī)范，形成8種類型新標(biāo)準(zhǔn)2000年，修改后的IEC61158最終獲得通過(guò)2022/7/2428新標(biāo)準(zhǔn)采用8種類型Type1 IEC61158(FF的H1)Type2 ControlNet(美國(guó)Rockwell公司)Type3 PROFIBUS(德國(guó)Siemens公

12、司)Type4 P-Net(丹麥Process Data公司)Type5 FF HSE(Fisher-Rosemount公司)Type6 SwiftBet(美國(guó)波音公司)Type7 WorldFIP(法國(guó)Alstom公司)Type8 INTERBUS(德國(guó)Phoenix Contact公司)2022/7/24291.1.5 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀多種總線共存世界市場(chǎng)對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)總線的需求：過(guò)程自動(dòng)化：15%(FF,PROFIBUS-PA,WorldFIP)醫(yī)藥領(lǐng)域：18%(FF,PROFIBUS-PA,WorldFIP)加工制造：15%(PROFIBUS-DP,DeviceNet)交通運(yùn)輸：15%(PR

13、OFIBUS-DP,DeviceNet)航空，國(guó)防：34%(PROFIBUS-FMS,LonWorks, ControlNet,DeviceNet)其它，如樓宇自動(dòng)化，農(nóng)業(yè)等2022/7/24301.1.5 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀每種總線各有其應(yīng)用領(lǐng)域每種總線各有其國(guó)際組織每種總線均有其支持背景設(shè)備制造商參加多個(gè)總線組織多種總線均作為國(guó)家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)共存工業(yè)以太網(wǎng)引入工業(yè)領(lǐng)域2022/7/24311.1.6 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)參照OSI七層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；大多采用第1層(物理層)、第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)和第7層(應(yīng)用層)，并增加第8層用戶層。物理層：定義了信號(hào)的編碼與傳送方式、傳送介質(zhì)、接口的電

14、氣及機(jī)械特性、信號(hào)傳輸速率等。 現(xiàn)場(chǎng)總線有兩種編碼方式：Manchester和NRZ，前者同步性好，但頻帶利用率低，后者剛好相反。前者采用基帶傳輸，后者采用頻帶傳輸。調(diào)制方式主要有CPFSK和COFSK。傳輸介質(zhì)主要有：有線電纜、光纖和無(wú)線介質(zhì)。2022/7/24321.1.6 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：介質(zhì)訪問(wèn)控制層(MAC)和邏輯鏈路控制層(LLC)。MAC對(duì)傳輸介質(zhì)傳送的信號(hào)進(jìn)行發(fā)送和接收控制；LLC對(duì)數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行控制，保證數(shù)據(jù)傳送到指定的設(shè)備上?，F(xiàn)場(chǎng)總線上的設(shè)備可以是主站，也可以是從站。MAC層的三種協(xié)議：集中式輪詢協(xié)議、令牌總線協(xié)議和總線仲裁協(xié)議。應(yīng)用層分為兩子層：應(yīng)用

15、服務(wù)層(FMS)，用于為用戶提供服務(wù)；現(xiàn)場(chǎng)總線存取層(FAS)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的連接。2022/7/24331.1.6 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)用戶層定義了從現(xiàn)場(chǎng)裝置中讀寫信息和向網(wǎng)絡(luò)中其他裝置分派信息的方法，即規(guī)定了供用戶組態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)“功能模塊”。2022/7/24341.1.7 現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備將朝著現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展；在未來(lái)數(shù)年內(nèi)幾大總線標(biāo)準(zhǔn)共存，甚至在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)幾種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備通過(guò)路由網(wǎng)關(guān)互連實(shí)現(xiàn)信息共享；我國(guó)在這一領(lǐng)域剛剛起步。2022/7/24351.1.7 現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)具有發(fā)展前景的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)：智能儀表與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開(kāi)發(fā)的軟硬件技術(shù)；組態(tài)技術(shù)、包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

16、、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)互連等；網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)操作與傳輸；人機(jī)接口、軟件技術(shù)；現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)集成技術(shù)2022/7/24361.2.1 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的作用1.2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線與上層網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)1.2.4 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)考慮的因素1.2 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)2022/7/2437現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)直接面向生產(chǎn)過(guò)程，因此要求很高的實(shí)時(shí)性、可靠性、數(shù)據(jù)完整性和可用性；因此一般只包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層；要完成與上層工廠信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和傳遞；統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)應(yīng)具有三層結(jié)構(gòu)，從底向上依次是：過(guò)程控制層(PCS)、制造執(zhí)行層(MES)、企

17、業(yè)資源規(guī)劃層(ERP)1.2.1 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2022/7/24381.2.1 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)局域網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)Internet過(guò)程控制層PCS制造執(zhí)行層MES企業(yè)資源規(guī)劃層ERP2022/7/2439工廠中的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的CIMS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng) 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng) 2022/7/2440簡(jiǎn)化的CIMS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2022/7/2441傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)2022/7/2442基于現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)自動(dòng)化監(jiān)控及信息集成系

18、統(tǒng)2022/7/2443資源規(guī)劃層(ERP)以太網(wǎng)段制造執(zhí)行層(MES)以太網(wǎng)段現(xiàn)場(chǎng)控制層(FCS)Internet控制網(wǎng)絡(luò)各功能層次的網(wǎng)絡(luò)類型2022/7/24441.2.1 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)過(guò)程控制層依照現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，智能設(shè)備采用功能塊的結(jié)構(gòu)，通過(guò)組態(tài)設(shè)計(jì)，完成數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、溫度壓力補(bǔ)償、PID控制等功能。智能轉(zhuǎn)換模塊對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)儀表的電流電壓進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換和補(bǔ)償。過(guò)程控制層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)形網(wǎng)：時(shí)延確定性好，重載時(shí)網(wǎng)絡(luò)效率高；總線網(wǎng)：成本低，時(shí)延不確定，重載時(shí)效率低；樹(shù)形網(wǎng)：可擴(kuò)張性好，頻帶較寬，但節(jié)點(diǎn)間通信不便；令牌總線網(wǎng)：物理上是總線網(wǎng)，邏輯上是令牌網(wǎng)。

19、2022/7/24451.2.1 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)制造執(zhí)行層從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，完成各種控制、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)、報(bào)警和趨勢(shì)分析等功能，還包括控制組態(tài)的設(shè)計(jì)和下裝。通過(guò)總線接口轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段和以太網(wǎng)段的連接。2022/7/24461.2.1 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)企業(yè)資源規(guī)劃層在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下構(gòu)建一個(gè)安全的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。首先將中間監(jiān)控層的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息轉(zhuǎn)入上層關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，使遠(yuǎn)程用戶能通過(guò)瀏覽器查詢網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和整理，為相關(guān)的各種管理、經(jīng)營(yíng)決策提供支持，實(shí)現(xiàn)管控一體化。2022/7/24471.2.1 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)

20、信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線與數(shù)據(jù)局域網(wǎng)的區(qū)別用途不同現(xiàn)場(chǎng)總線主要用于對(duì)生產(chǎn)、生活設(shè)備的控制；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要用于通信、辦公，提供文字、聲音和圖像等數(shù)據(jù)信息。技術(shù)要求不同現(xiàn)場(chǎng)總線要求具備高度的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性，網(wǎng)絡(luò)接口盡可能簡(jiǎn)單，成本盡量降低，數(shù)據(jù)量一般較小；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則需要大批量數(shù)據(jù)傳輸和處理。2022/7/2448現(xiàn)場(chǎng)總線與管理信息網(wǎng)絡(luò)的特性比較特性現(xiàn)場(chǎng)總線管理信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視與控制能力強(qiáng)弱可靠性與故障容限高高實(shí)時(shí)響應(yīng)快中信息報(bào)文長(zhǎng)度短長(zhǎng)OSI相容性低中、高體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議復(fù)雜性低中、高通信功能級(jí)別中級(jí)大范圍通信速率低、中高抗干擾能力強(qiáng)中2022/7/2449第一種方式：采用專用網(wǎng)關(guān)完成不同通

21、信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，把現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段或DCS網(wǎng)段連接到以太網(wǎng)上。第二種方式：將現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡和以太網(wǎng)卡都置入工業(yè)PC機(jī)插槽上，在PC機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。第三種方式：將Web服務(wù)器直接置入PLC或現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備內(nèi)，借助Web服務(wù)器和通用瀏覽工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)交互。1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線與上層網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)2022/7/2450采用專用網(wǎng)關(guān)2022/7/2451將現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡和以太網(wǎng)卡都置入工業(yè)PC機(jī)插槽上2022/7/2452控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)適應(yīng)工業(yè)控制應(yīng)用環(huán)境，要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，安全性好；網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖箿y(cè)控?cái)?shù)據(jù)及其相關(guān)信息，短幀，傳輸速率低標(biāo)準(zhǔn)支持(國(guó)際、國(guó)家、地區(qū)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)數(shù)

22、等網(wǎng)絡(luò)性能傳輸速率、時(shí)間同步準(zhǔn)確度、訪問(wèn)控制方式等測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用考慮市場(chǎng)及其他因素1.2.4 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)考慮的因素2022/7/24531.3 現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)PROFIBUSLonWorksCANHARTDeviceNet2022/7/24541.3.1 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)前身為以Fisher-Rousemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等公司的ISP協(xié)議，以及以Honeywell為首的WorldFIP協(xié)議，合并后成立現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)；以ISO/OSI開(kāi)放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，并增加用戶層；分低速H1(,距離1900m)和高速H2(1Mbps,750m和2.5Mbps,500m)兩種通信速率；介質(zhì)支持雙絞線、光纜和無(wú)線發(fā)射，傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼2022/7/24551.3.2 PROFIBUS德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)；參考模型也是ISO/OSI模型；由PROFIBUS-DP、-FMS和-PA組成；PROFIBUS-DP型用于分散外設(shè)間的高速傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用；PROFIBUS-FMS為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、PLC等一般自動(dòng)化；