工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用- 工程技術(shù)分院 第一章 工業(yè)現(xiàn)場 網(wǎng)絡(luò) 通信技 術(shù) 的認(rèn)知66課件講解

工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用

工程技術(shù)分院

第一章工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的認(rèn)知

1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.1現(xiàn)場總線技術(shù)的概念現(xiàn)場總線技術(shù)是指用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的新型工業(yè)控制技術(shù)，是一種在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備與控制裝置之間實(shí)現(xiàn)雙向、互聯(lián)、串行和多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信技術(shù)，是工業(yè)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的代名詞。1.1.2現(xiàn)場總線的產(chǎn)生與發(fā)展1.控制系統(tǒng)的發(fā)展(1)基地式儀表數(shù)字控制系統(tǒng)(2)模擬儀表控制系統(tǒng)(3)直接式數(shù)字控制系統(tǒng)（DirectDigitalControl,DDC)(4)集散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem，DCS)(5)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem,FCS)1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述2.現(xiàn)場總線對工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的影響1.1.2現(xiàn)場總線的產(chǎn)生與發(fā)展（1）現(xiàn)場總線對自動(dòng)控制的影響1）信號類型：由模擬信號→雙向數(shù)字通信。2）自動(dòng)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：模擬與數(shù)字的混合控制→全數(shù)字現(xiàn)場總線控制。3）自動(dòng)控制系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場設(shè)備智能化，具有程序及參數(shù)存儲智能控制功能的產(chǎn)品在現(xiàn)場完成一定的控制功能。4）現(xiàn)場總線為實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)。5）打破傳統(tǒng)攏斷。（2）現(xiàn)場總線對自動(dòng)化儀表的影響1）傳送和測量精度提高。2）儀表功能增強(qiáng)。3）可遠(yuǎn)程設(shè)定或修改組態(tài)數(shù)據(jù)。1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.3現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1.現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的開放系統(tǒng)互連OSI（OpenSystemInterconnection）考模型建立的。OSI參考模型共分七層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳送層、會話層、表示層和應(yīng)用層，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了每一層的功能以及對上一層所提供的服務(wù)ISO/OSI模型現(xiàn)場總線通信模型1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.3現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)示例1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.3現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)3.現(xiàn)場總線的特點(diǎn)（1）開放性現(xiàn)場總線的開放性具有兩個(gè)方面，一方面是其通信規(guī)約開放，也就是開發(fā)的開放性；另一方面是應(yīng)用的開放性，（2）互操作性和互用性現(xiàn)場總線的互操作性和互用性是指不同生產(chǎn)廠家的同類設(shè)備可以互相替換以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互用，（3）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性現(xiàn)場總線系統(tǒng)中信號的測量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能都是在現(xiàn)場設(shè)備中完成的，（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性各控制單元高度分散、自成體系，有效簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性現(xiàn)場總線是專為工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計(jì)的，1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線1.基金會現(xiàn)場總線(FF，F(xiàn)oundationFieldbus)基金會現(xiàn)場總線(FF，F(xiàn)oundationFieldbus)在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。其前身是以美國Fisher－Rosemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150家公司制訂的WorldFIP協(xié)議。FF的物理傳輸介質(zhì)支持雙絞線、光纜、同軸電纜和無線發(fā)射。1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線Profibus是德國國家標(biāo)準(zhǔn)DINl9245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。由Profibus-FMS，Profibus-DP，Profibus-PA組成了Profibus系列。DP型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。FMS意為現(xiàn)場信息規(guī)范，Profibus-FMS適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。而PA型則是用于過程自動(dòng)化的總線類型，它遵從IEC6ll58—2標(biāo)準(zhǔn)。2.Profibus1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線CAN是控制局域網(wǎng)絡(luò)(ControlAreaNetwork)的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)。CAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連模型基礎(chǔ)上的，只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層。信號傳輸介質(zhì)為雙絞線。通信速率最高可達(dá)1Mbps／40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km／5kbps?？蓲旖釉O(shè)備數(shù)最多可達(dá)110個(gè)。

3.CAN1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線LonWorks是又一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場總線技術(shù)。它是由美國Echelon公司推出并由它與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO／OSI模型的全部七層通訊協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置，其通信速率從300bps至1．5Mbps不等，直接通信距離可達(dá)2700m(78kbps，雙絞線)。支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。4.LonWorks1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線CC-Link是控制與通信鏈路系統(tǒng)（Control&Communicationlink）

1996年11月由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出。其系統(tǒng)中可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時(shí)以10Mbit/s的速度傳至現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。作為開放式現(xiàn)場總線，它是唯一起源于亞洲地區(qū)的總線系統(tǒng)。

5.CC-Link1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言，從功能上可以認(rèn)為是一種現(xiàn)場總線。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間可以進(jìn)行通信。使用Modbus總線，不同廠家的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，以便進(jìn)行集中監(jiān)控。Modbus的數(shù)據(jù)采用主-從方式，主設(shè)備可以單獨(dú)和從設(shè)備通信，也可以通過廣播方式和所有設(shè)備通信。Modbus應(yīng)用比較廣泛，很多廠家的工控器、PLC、變頻器、智能I/O與A/D模塊等設(shè)備都具備Modbus接口。6.Modbus1.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線DeviceNet是由美國Rockwell公司在CAN基礎(chǔ)上推出的一種低成本的通信鏈接，是一種低端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它將基本工