工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡通信技術應用- 工程技術分院 第一章 工業(yè)現(xiàn)場 網(wǎng)絡 通信技 術 的認知66課件講解

工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡通信技術應用

工程技術分院

第一章工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡通信技術的認知

1.1現(xiàn)場總線技術概述1.1.1現(xiàn)場總線技術的概念現(xiàn)場總線技術是指用于工業(yè)生產現(xiàn)場的新型工業(yè)控制技術，是一種在現(xiàn)場設備之間、現(xiàn)場設備與控制裝置之間實現(xiàn)雙向、互聯(lián)、串行和多節(jié)點的數(shù)字通信技術，是工業(yè)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡技術的代名詞。1.1.2現(xiàn)場總線的產生與發(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)場總線技術概述2.現(xiàn)場總線對工業(yè)自動化系統(tǒng)的影響1.1.2現(xiàn)場總線的產生與發(fā)展（1）現(xiàn)場總線對自動控制的影響1）信號類型：由模擬信號→雙向數(shù)字通信。2）自動控制系統(tǒng)的體系結構：模擬與數(shù)字的混合控制→全數(shù)字現(xiàn)場總線控制。3）自動控制系統(tǒng)的產品結構：現(xiàn)場設備智能化，具有程序及參數(shù)存儲智能控制功能的產品在現(xiàn)場完成一定的控制功能。4）現(xiàn)場總線為實現(xiàn)企業(yè)綜合自動化提供了基礎。5）打破傳統(tǒng)攏斷。（2）現(xiàn)場總線對自動化儀表的影響1）傳送和測量精度提高。2）儀表功能增強。3）可遠程設定或修改組態(tài)數(shù)據(jù)。1.1現(xiàn)場總線技術概述1.1.3現(xiàn)場總線的結構及特點1.現(xiàn)場總線的結構現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結構是按照國際標準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)絡層、傳送層、會話層、表示層和應用層，該標準規(guī)定了每一層的功能以及對上一層所提供的服務ISO/OSI模型現(xiàn)場總線通信模型1.1現(xiàn)場總線技術概述1.1.3現(xiàn)場總線的結構及特點2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結構形式傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結構現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)示例1.1現(xiàn)場總線技術概述1.1.3現(xiàn)場總線的結構及特點3.現(xiàn)場總線的特點（1）開放性現(xiàn)場總線的開放性具有兩個方面，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廠家的同類設備可以互相替換以實現(xiàn)設備的互用，（3）現(xiàn)場設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、補償計算、工程量處理與控制等功能都是在現(xiàn)場設備中完成的，（4）系統(tǒng)結構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)結構，提高了可靠性。（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應性現(xiàn)場總線是專為工業(yè)現(xiàn)場設計的，1.1現(xiàn)場總線技術概述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)在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術。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)場總線技術概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線Profibus是德國國家標準DINl9245和歐洲標準EN50170的現(xiàn)場總線標準。由Profibus-FMS，Profibus-DP，Profibus-PA組成了Profibus系列。DP型用于分散外設間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動化領域的應用。FMS意為現(xiàn)場信息規(guī)范，Profibus-FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等。而PA型則是用于過程自動化的總線類型，它遵從IEC6ll58—2標準。2.Profibus1.1現(xiàn)場總線技術概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線CAN是控制局域網(wǎng)絡(ControlAreaNetwork)的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國際標準組織制訂為國際標準。CAN協(xié)議也是建立在國際標準組織的開放系統(tǒng)互連模型基礎上的，只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應用層。信號傳輸介質為雙絞線。通信速率最高可達1Mbps／40m，直接傳輸距離最遠可達10km／5kbps。可掛接設備數(shù)最多可達110個。

3.CAN1.1現(xiàn)場總線技術概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線LonWorks是又一具有強勁實力的現(xiàn)場總線技術。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，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，采用了面向對象的設計方法，通過網(wǎng)絡變量把網(wǎng)絡通信設計簡化為參數(shù)設置，其通信速率從300bps至1．5Mbps不等，直接通信距離可達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，并開發(fā)了相應的本質安全防爆產品，被譽為通用控制網(wǎng)絡。4.LonWorks1.1現(xiàn)場總線技術概述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月由三菱電機為主導的多家公司推出。其系統(tǒng)中可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時以10Mbit/s的速度傳至現(xiàn)場網(wǎng)絡。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)場總線技術概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線Modbus協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言，從功能上可以認為是一種現(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)絡和其它設備之間可以進行通信。使用Modbus總線，不同廠家的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡，以便進行集中監(jiān)控。Modbus的數(shù)據(jù)采用主-從方式，主設備可以單獨和從設備通信，也可以通過廣播方式和所有設備通信。Modbus應用比較廣泛，很多廠家的工控器、PLC、變頻器、智能I/O與A/D模塊等設備都具備Modbus接口。6.Modbus1.1現(xiàn)場總線技術概述1.1.4常用的現(xiàn)場總線DeviceNet是由美國Rockwell公司在CAN基礎上推出的一種低成本的通信鏈接，是一種低端網(wǎng)絡系統(tǒng)。它將基本工