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现场总线第二次作业

现场总线技术

——201110419李杰

一、现场总线在工业控制中的作用，现场总线的协议模型与ISO/OSI模型异同点

1）作用：现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

2）现场总线通信协议基本遵照ISO/OSI参考模型，主要实现第1、2、7层功能。OSI协议中7层都是提供高度的功能性服务，为此降低了通信流量和增大传输时间，因而影响实时响应能力。因此将OSI七层通信协议，采取不同程度的简化，减少由于层间转换的复杂性，而影响实时响应能力。现场总线控制系统的通信协议一般为物理层、链路层、应用层，再增加一个用户作为网络节点，互连成底层总线网。如PRUFIBUS总层的四层结构。

物理层是整个OSI参考模型的最底

层，它的任务就是提供网络的物理连接。

数据链路层是建立在物理传输能力的基

础上，以帧为单位传输数据，它的主要任

务就是进行数据封装和数据链接的建立。

应用层是OSI参考模型的最高层，它解决

的也是最高层次，即程序应用过程中的问

题，它直接面对用户的具体应用。应用层

包含用户应用程序执行通信任务所需要

的协议和功能，如电子邮件和文件传输等，

在这一层中TCP/IP协议中的FTP、SMTP、

POP等协议得到了充分应用。

二、现场总线的各个功能及现场总线设备的安装要求

1）现场总线的功能：

·消除了4～20mA信号传输的瓶颈现象。

·现场总线替代了现场仪表到控制室的一对一布线减少了连线、I/O卡件和隔离器数量，从而预计可减少至少66%以上的电缆配线、安装、调试、维修费用。

·提高了检测精度和鲁棒性。

·增强了控制系统的可靠性与自治性。由于智能现场仪表具有很强的运算处理功能，在有了现场总线这一通信手段后，就可在现场装置内实现一般的控制策略，实现就地控制。

·为用户提供更多的功能。用户可在控制室定期标定传感器,在故障情况下对其进行诊断，他们可以"看"到主控系统及所有挂接的装置及其相互作用等。这样，就大大方便了对系统和现场装置的标定和在线诊断。

·用户拥有产品选择权。用户可选择不同厂家产品,优化组合,构成自己最满意的系统。

·产生先进的新型现场仪表,赋于现场仪表许多新的先进功能，如多变量变送器、多变量气动执行器。

·调试维护方便,使用寿命长。

2）现场总线设备：现场总线设备一般由传感器、信号变换、信号控制处理器、存储单元、显示单元、和通信控制器组成。

3）安装要求：要有快速实时响应能力；产品要具有互操作性；要求具有较高可靠性措施。

现场总线大作业2016

南京工程学院现场总线大作业课程名称基于CANopen总线的温度测的设计院（系、部、中心）自动化学院专业自动化班级、姓名数控133 吴雅雯起止日期 2016/11/4 - 2016/12/14

目录 1 设计任务............................... 错误！未定义书签。 2 总体方案 (3) 3 硬件设计 (3) 4 软件设计 (17) 5 设计总结 (19) 6 参考文献 (22)

一、设计任务

1．系统整体方案设计，包括（1）课题分析，方案选择；（2）主控制器和通信控制器的选择；（3）温度传感器的选择（4）系统总体结构框图及各模块功能。 2．系统硬件设计，包括： 2.1测量对象的数据采集（1）测量电路的设计；（2）数据采集电路的设计； 2.2 CAN通信最小系统的设计（1）主控制器最小系统电路（2）根据主控制器的类型（是否集成CAN控制器功能）设计CAN通信接口与驱动电路； 3．CANopen通信节点的软件设计；（1）数据采集模块程序流程；（2）主程序流程设计；（3）底层CAN通信程序流程设计，及各功能模块子程序设计，包括：初始化程序设计、接收报文程序设计、发送报文程序设计；（4）应用层的CANopen协议程序设计；（5）CANopen对象字典部分的程序设计，依据DS301和DS401对CANopen 对象字典进行配置；二、总体方案 CAN是Contro l erAreaNetwork的缩写, 即控制器局部网,通常称为CANbus(CAN总线),是一种支持分布式控制的串行通信协议。CAN最初出现在汽车工业中,是20世纪80年代德国Bosch公司为汽车的监控、控制系统而设计的,主要是解决汽车中的电子控制装置之间的通信,减少不断增加的信号线。CAN总线的直接通信距离最

现场总线郭琼习题答案

《现场总线及其应用第2版主编郭琼课后习题答案》机电职业技术学院电气工程系作者：卡尔二毛第一章： 1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？答：共5代。1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC）4.集散控制系统（DCS）5.现场总线控制系统（FCS） 2.阐述DDC控制系统的结构及工作过程？答：结构由：计算机控制系统和生产过程的输入、输出设备组成。工作过程：计算机通过过程输入通道对生产现场的变量进行巡回检测，然后根据变量，按照一定的控制规律进行运算，最后将运算结果通过输出通道输出，并作用于执行器，使被控变量符合系统要求性能指标。 3.计算机在DDC控制系统中起什么作用？答：完成对生产过程的自动控制、运行参数监视等。 4.DDC控制系统的输入、输出通道各起什么作用？答：输入通道作用：用于向计算机输入生产过程的模拟信号、开关量信号或数字信号。输出通道作用：用于将计算机的运算结果输出并作用于控制对象。 5.计算机的软件包括哪两大类？各起什么作用？答：用户软件和系统软件。用户软件供用户使用处理一些相关工作；系统软件是用户软件的操作平台，具有开发性。 6.什么是集散控制系统？其基本设计思想是什么？答：集散控制系统：由过程控制级和过程监控级组成的、以通信网络为纽带的多级计算机控制系统。核心思想：集中管理、分散控制。 7.简述集散控制系统的层次结构及各层次所起的作用？答：层次结构：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级；分散过程控制级作用：完成生产过程的数据采集、闭环调节控制和顺序控制等功能。集中操作监控级作用：了解系统操作、组态、工艺流程图显示、监控过程对象和控制装置的运行情况，并可通过通信网络向过程级设备发出控制和干预指令。综合信息管理级作用：监视企业各部门的运行情况，实现生产管理和经营管理等功能。 8.生产过程包括哪些装置？答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。

现场总线知识点总结(打印版)

1.集散控制系统是以微型计算机为基础的分散性综合控制系统。集散控制系统的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它是计算机技术、通信技术、控制技术和CRT显示技术（简称4c技术）相互渗透发展的产物。采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，以分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代工业的生产和管理要求。 2.集散控制系统由集中管理部分、分散啊控制检测部分和通信部分组成。集中管理部分可分为运行员操作站、工程师工作站和管理计算机；分散控制监测部分按功能可分为控制站、监测站；通信部分用于完成控制指令及各种信息的传递和数据资源的共享。集散控制系统按照自下而上的功能可分为四层：现场控制级、过程装置控制级、车间操作管理级和调度管理级。 3.集散控制系统组态功能包括硬件组态和软件组态。 4.CRT操作方式的特点：信息量大、显示方式多样化、操作方便容易、透明度提高。 5.组态操作包括系统组态、控制组态、画面组态和操作组态。 6.过程画面组态主要由静态画面、动态画面及画面合成等内容组成。 7.集散控制系统的显示画面可分为四层：区域显示、单元显示、组显示、细目显示。 8.集散控制系统的显示画面分为：概貌显示画面、过程显示画面、仪表面板显示画面、趋势显示画面、报警显示画面、系统显示画面。 9.数据信息：具有一定编码、格式和字长的数字信息。 10.传输速率：指信道在单位时间内传输的信息量。 11.传输方式：①单工方式：信息只能沿单方向传输的通信方式②半双工方式：信息可沿着两个方向上传输，但在某一时刻只能沿一个方向传输的通信方式③全双工方式：信息可以同时沿着两个方向传输的通信方式。有基带传输、载带传输和宽带传输。 12.异步传输：信息以字符为单位进行传输，每个信息字符都具有自己的起始位和停止位，一个字符中的各个位是同步的，但字符与字符之间的时间间隔是不确定的；同步传输：信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输的。 13.串行传输：把构成数据的各个二进制位依次在信道上传输；并行传输：把构成数据的各个二进制位同时在信道上传输。 14.载带传输有三种调制方式：调幅方式、调频方式和调相方式。 15.数据交换方式：线路交换方式、报文交换方式、报文分组交换方式（又分为虚电路和数据报两种交换方式）。 16.OSI模型的层次：物理、数据链路、网络、传送、会话、表示、应用。 17.开放系统互联的参考模型各层共有的功能：封装过程、分段存储、连接建立、流量控制、差错控制和多路复用。 18.IEE802委员会分别对带有冲突检测的载波侦听多路存取、令牌总线、令牌环三种媒体存取方式规定了相关协议，即IEE802.3、IEE802.4、IEE802.5。19．现场总线广义上是指控制系统与现场检测仪表、执行装置进行双向数字通信的串行总线系统。 20.一般认为现场总线时用于现场仪表与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。 21.现场总线的特点：封闭的物理过程、更大的覆盖范围、设备的数量、价格、实时性操作、传输的完整性、有效性、用户选择的服务、集成开放结构、严酷的环境条件。 22.通用现场通信系统和各领域的特殊要求：发电和输变电、化工系统特殊要求、制造应用、电子机构应用、现场总线需求的综合考虑。 23.现场总线控制系统在制造在领域、物业领域和过程领域得到全面的发展。 24.Profibus产品系列：Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS。 25.Profibus的主要特性：总线存取协议、灵活的配置、本征安全、功能强大的FMS。 26.集散控制系统的设计分为4个阶段：方案论证、方案设计、工程设计和系统文件设计。 27.CAN总线：控制器局域网。主要特性如下：通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，直接通信最远可达10km，最高速率可达1Mbit/s；用数据块编码方式的代替传统的站地址编码方式；网络上任意一个节点可以主动向其他节点发送数据；网络上的节点可以定义成不同的优先级；数据帧中的数据字段长度最多为8个字节；CAN中的每一个帧中都有CRC校验及其他检错措施，降低数据的错误率；网络上的节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能。 28.集散控制系统的安全性：功能安全、人身安全、信息安全。 29.现场总线与IT计算机网络技术的的区别：现场总线数据传输的“及时性” 和系统响应的“实时性”，响应时间要求为001~0.5s或者0.5~2s，而在IT中实时性可以忽略；在工厂自动化系统中通信方式使用广播和多组方式；在IT 中某个自主系统与另一个自主系统只建立暂时的一对一方式；现场总线强调在恶劣环境下数据传送的完整性；现场总线需要面向连接的服务和无连接服务两种LLC服务形式；现场总线需要解决多家公司产品和系统在一个网络上相互兼容的问题；IT计算机网络通信与现场总线的现场装置之间的网络通信，要求有所不同，前者通信量大，而后者量不大；现场总线控制系统的数据通信要求严格，采用的网络技术不仅是先进的，更重要的是成熟的、实用的。 30.离散PID控制算法：位置算法、增量算法、速度算法。 31.前馈控制：实质是一种扰动进行调节的开环控制系统。 32.通信就是信息从一处传输到另一处的进程。任何通信系统都是由发送装置、接收装置、信道和信息组成。 33.集中式控制的优点：可实现高质量控制；控制功能集中在中心控制站；避免通信站之间互相协调的麻烦；缺点：中心控制站结构复杂；中心控制站成为整个网络系统的潜在瓶颈。 34.多功能智能化现场装置产品的功能：与自动控制装置之间的双向数字通信功能；多变量输出；信息差错检测功能；提供诊断信息；控制器功能。35.Lonworks的特点：开放性和互操作性；通信介质；网络结构、应用高级语言进行开发、开发周期短、易于商品化、支持完全分布式网络系统；提供与上层决策系统的互联接口。 36.可靠度：系统在规定的条件下(指设备所处的温度、湿度、气压、振动等环境条件和使用方法及维护措施等),在规定的时间内(指明确规定的工作期限)，无故障地发挥规定功能(应具备的技术指标)的概率。名词解释： 1、数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 2、直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 3、现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 4、实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 5、传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 6、计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 7、集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 8、现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 9、组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 10、串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 11、通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 12、监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中 DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制；SCC级计算机则根据生产过程的工况和已定的数学模型，进行优化分析计算，产生最优化设定值，送给DDC级计算机执行。 13、分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 14、模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 15、数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 16、并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 17、开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。18、解释名词：SCC，DDC，DCS，FCS，CIPS，CIMS 答：①SCC：计算机监督控制②DDC：直接数字控制③DCS：集散控制系统④FCS：现场总线控制系统⑤CIPS：计算机集成过程系统⑥CIMS：计算机集成制造系统问答题： 1、简述DCS的操作员站、工程师站、监控计算机站的主要功能？答：①操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。 ②工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 ③监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2、组态设计的一般步骤如下：答：①组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 ②工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。 ③设计用户操作菜单为便于控制和监视系统的运行，通常应根据实际需要建立用户自己的菜单以方便操作，例如设立一按钮来控制电动机的起/停。 ④画面设计与编辑画面设计分为画面建立、画面编辑和动画编辑与链接几个步骤。画面由用户根据实际工艺流程编辑制作，然后需要将画面与已定义的变量关联起来，以便使画面上的内容随生产过程的运行而实时变化。 ⑤编写程序进行调试程序由用户编写好之后需进行调试，调试前一般要借助于一些模拟手段进行初调，检查工艺流程、动态数据、动画效果等是否正确。 ⑥综合调试对系统进行全面的调试后，经验收方可投入试运行，在运行过程中及时完善系统的设计。 3、什么是PROFIBUS总线？PROFIBUS总线有什么特点？答：①PROFIBUS是一种国际性的开放式现场总线标准，是唯一的全集成H1（过程）和H2（工厂自动化）现场总线解决方案[12]，它不依赖于产品制造商，不同厂商生产的设备无须对其接口进行特别调整就可通信，因此它广泛应用于制造加工、楼宇和过程自动化等自动控制领域。 ②PROFIBUS现场总线系统的技术特点：⑴容易安装，节省成本。⑵集中组态，建立系统简单。⑶提高可靠性，工厂生产更安全、有效。⑷减少维护，节省成本。⑸符合国际标准，工厂投资安全。 4、DCS的层次结构一般分为几层，并说明每层的功能？答：集散控制系统分为四个层次，每个层次由多个计算机组成，分别行使不同的功能，自下而上分别是：现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络、控制网络、监控网络和管理网络。 ①现场控制级的功能：一是完成过程数据采集与处理。二是直接输出操作命令、实现分散控制。三是完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享。四是完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。 ②过程控制级功能：一是采集过程数据，进行数据转换与处理；二是对生产过程进行监测和控制，输出控制信号，实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制功能；三是现场设备及 I/O卡件的自诊断；四是与过程操作管理级进行数据通信。 ③过程管理级功能：一是监视和控制生产过程；二是控制方式的无扰动切换，修改设定值，调整控制信号，操控现场设备，以实现对生产过程的干预；三是打印各种报表，复制屏幕上的画面和曲线等。

现场总线控制技术实验报告.

课程名称：现场总线实验任课教师：廉迎战学院：自动化专业班级：学号：学生姓名：

2015 年6月16日实验一频移键控法仿真实验一．实验目的初步掌握通信原理基础知识中频移键控法的基本原理。能用MATLAB仿真软件，编写并调试简单的仿真程序。二．实验主要仪器设备和材料 1. 实验用计算机 2. MATLAB仿真软件三．实验内容四．实验步骤及结果测试 1．安装部署MATLAB仿真环境，同时根据频移键控法要求，设置仿真环境。 2.在MATLAB环境下，输入频移键控法原理图。原理图如下：

方法一方法二 Repeating sequence stair:F3数字信号sine wave ：100Hz信号 Sine wave1 ：50Hz信号 Scope1：示波器

方法一：Switch1:选通开关//方法二：用乘法器product代替 3.在MATLAB中产生F1=50Hz和F2=100Hz的交流信号，以及需要发送的数字信号，数字信号为：F3=01101001方波波形。 4.加载输入信号，观察仿真原理图输出信号波形，同时记录并分析。如下图：五．思考题 1.数字信号01101001的频移键控法输出波形表示形式如下：输出的数字信号为10110101时，其频移键控波形如下的OUT：

1~6行输出信号分别为：1.数字信号10110101的输入信号；2. 50Hz 频率sine；3.100Hz频率sine；4. Product输出；5.product1输出； 6.add输出 2.如何实现幅移键控法的信号通讯技术？通过信号幅值的高低映射到数字信号的1和0从而达到载波传输信号，可利用现成的电信网，电话网等设施构成信道。

计算机网络考试知识点超强总结

计算机网络考试重点总结（完整必看） 1.计算机网络：利用通信手段，把地理上分散的、能够以相互共享资源（硬件、软件和数据等）的方式有机地连接起来的、而各自又具备独立功能的自主计算机系统的集合外部特征：自主计算机系统、互连和共享资源。内部：协议 2.网络分类：1）根据网络中的交换技术分类：电路交换网；报文交换网；分组交换网；帧中继网；ATM网等。2）网络拓朴结构进行：星型网；树形网；总线型网；环形网；网状网；混合网等。4）网络的作用地理范围：广域网。局域网。城域网（范围在广域网和局域网之间）个域网网络协议三要素：语义、语法、时序或同步。语义：协议元素的定义。语法：协议元素的结构与格式。规则(时序)：协议事件执行顺序。计算机网络体系结构：计算机网络层次结构模型和各层协议的集合。 3.TCP/IP的四层功能：1）应用层：应用层协议提供远程访问和资源共享及各种应用服务。2）传输层：提供端到端的数据传送服务；为应用层隐藏底层网络的细节。3）网络层：处理来自传输层的报文发送请求；处理入境数据报；处理ICMP报文。4）网络接口层：包括用于物理连接、传输的所有功能。为何分层:目的是把各种特定的功能分离开来，使其实现对其他层次来说是可见的。分层结构使各个层次的设计和测试相对独立。各层分别实现不同的功能，下层为上层提供服务，各层不必理会其他的服务是如何实现的，因此，层1实现方式的改变将不会影响层2。协议分层的原则：保证通信双方收到的内容和发出的内容完全一致。每层都建立在它的下层之上，下层向上层提供透明服务，上层调用下层服务，并屏蔽下层工作过程。 OSI七层，TCP/IP五层，四层： ISO七层结构的OSI/RM：物理层——链路层——网络层——传输层——会话层——表示层——应用层 Tcp四层：网络接口层，网络层，传输层，应用层Tcp五层：物理层，链路层，网络层，传输层，应用层 4.服务，功能，协议：“服务”是对相邻上层而言的，属于本层的外观表现，下层给上层提供服务。“功能”则是本层内部的活动，是为了实现对外服务而从事的内部活动。协议是对等实体之间。 5.两大子网：通信子网和资源子网 2222221.通信子网任务：1）连通结点2）逐点数据传输3）确定传输路径4）监测通信过程组成：通信子网物理上由若干个结点和连接结点的传输介质组成。通信子网的协议，包括两大类，一类是TCP/IP协议族中网络层、网络接口层的若干协议；另一类则是各种局域网包括工业控制局域网以及现场总线中的数据链路层协议和物理层协议。

现场总线控制系统学习心得

现场总线控制系统学习心得班级：电技131 姓名：杨秋学号：20XX301030103 六个星期的现场总线控制系统课程已经结束，通过这段时间的学习和老师的耐心讲解，我初步了解到了这门课程的基本内容。目前，在连续型流程生产工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。我们已经在以往的学习中了解到了PLC和DCS这两大系统的基本知识，而FCS就是我们这段时间学习的现场总线控制系统。老师分别从以下几个方面详细地向我们讲解了这门课程。 1现场总线和现场总线控制系统的概念根据国际电工委员会IEC61158标准的定义，现场总线是指应用在制造过程区域现场装置和控制室内自动控制装置之间的包括数字式、多点、串行通信的数据总线，即工业数据总线。是开放式、数字化、多点通信的底层通信网络。以现场总线为技术核心的工业控制系统，称为现场总线控制系统FCS，它是自20世纪80年代末发展起来的新型网络集成式全分布控制系统。其中，现场总线系统一般被称为第五代控制系统。第一代控制系统为50年代前的气动信号控制系统PCS，第二代为

4~20mA等电动模拟信号控制系统，第三代为数字计算机集中式控制系统，第四代为70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS。 2 现场总线技术现场总线技术将专用的微处理器置入了传统的测量控制仪表，使其各自都具有了多多少少的数字计算和数字通信能力，成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点。它们通过普通双绞线、光纤、同轴电缆等多种途径进行信息传输，这样就能够形成以多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统。该网络系统按照规范和公开的通信协议，在位于生产现场的多个微机化自控设备之间，以及现场仪表与用作管理、监控的远程计算机之间，实现数据传输与信息共享，进一步构成了各种适应实际需要的自动控制系统 3 现场总线的分类老师重点讲述了现场总线的几种类别，典型的现场总线技术包括了基金会现场总线FF，LonWork现场总线，Profibu 现场总线，CAN现场总线以及HART现场总线。其中FF总线尤为重要，按照基金会总线组织的定义，FF总线是一种全数字、串行、双向传输的通信系统，是一种能连接现场各种现场仪表的信号传输系统，其最根本的特点是专门针对工业过程自动化而开发的，在满足要求苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等方面都有完善的措施。为此，有人称FF总线为

现场总线

南京工程学院课程设计说明书（论文）题目Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信课程名称现场总线技术及应用院（系、部、中心）自动化学院专业自动化班级学生姓名学号指导教师

目录一课程设计的目的----------------------------------------------3二课程设计题目及要求----------------------------------------3 1题目----------------------------------------------3 2设计要求------------------------------------------3 三环境搭建-------------------------------------------------------3 四powerlink的原理--------------------------------------------4 五操作过程--------------------------------------------------------9 1 主从站之间的通信------------------------------------9 2openCONFIGURATOR应用------------------------------------------19六实习体会--------------------------------------------------------26

Powerlink课程设计报告一、课程设计的目的课程设计的目的是使学生能够将《现场总线技术及应用》课程的学习内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握现场总线系统设计的基本思想和方法。二、课程设计题目及要求 1、题目 Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信 2、设计要求使用开源的openConfigurator对主站和从站进行配置，对开源的openPOWERLINK代码在Linux系统下进行编译实现主站和从站的通信功能，利用网络诊断工具wireshark检查和验证通信功能。三、环境搭建（1）硬件环境：一台PC机，安装两台虚拟机，一台作为主站，另一台作为从站（2）软件环境： a)安装虚拟机VMware player； b)安装Linux操作系统Ubuntu； c)安装程序文件产生器Doxygen； d)安装编译安装工具CMake e)安装网路数据包捕获函数库libpcap作为网卡驱动

计算机控制系统(大作业) (2)

一问答题 (共6题，总分值60) 1. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？（10 分）答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。 (1) 周期采样指相邻两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。 (2) 同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。 (3) 非同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同但不同时开闭，则称为非同步采样。 (4) 多速采样如果一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样的，但它们的采样周期不相同，则称多速采样。 (5) 随机采样若相邻两次采样的时间间隔不相等，则称为随机采样。 2. 简述线性定常离散系统的能控性定义。（10 分）答：若对某个初始状态X（0），存在控制作用序列{u（0），u（1），…，u（n-1）}，使系统在第n步上达到到原点，即X（n）=0，则称状态X（0）能控。 3. 简述积分调节的作用（10 分） 4. 简述现场总线控制系统的基本组成。（10 分）答：现场总线控制系统的基本组成主要表现在6个方面： 1、现场通信网络 2、现场设备互联 3、互操作性 4、分散功能快 5、通信线供电 6、开放式互联网络 5. 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？（10 分）答：等效离散化设计方法存在以下缺陷： (1) 必须以采样周期足够小为前提。在许多实际系统中难以满足这一要求。 (2) 没有反映采样点之间的性能。特别是当采样周期过大，除有可能造成控制系统不稳定外，还使系统长时间处于“开环”、失控状态。因此，系统的调节品质变坏。 (3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统，其性能指标只能接近于原连续系统(只有当采样周期T=0时，计算机控制系统才能完全等同于连续系统)，而不可能超过它。因此，这种方法也被称为近似设计。 6. 列举三种以上电源抗扰措施。（10 分）答：(1)采用交流稳压器。当电网电压波动范围较大时，应使用交流稳压器。若采用磁饱和式交流稳压器，对来自电源的噪声干扰也有很好的抑制作用。（2）电源滤波器。交流电源引线上的滤波器可以抑制输入端的瞬态干扰。直流电源的输出也接入电容滤波器，以使输出电压的纹波限制在一定范围内，并能抑制数字信号产生的脉冲干扰。

现场总线控制系统

现场总线控制系统Newly compiled on November 23, 2020

南阳理工学院自动控制仪表课程报告学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器（升）学生： *** 指导教师： * * 完成日期2015年 12 月

自动控制仪表课程报告现场总线控制系统 Fieldbus control system 总计：自动控制仪表课程报告 20 页插图： 14 幅

自动控制仪表课程报告现场总线控制系统 Fieldbus control system 学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器（升）学生姓名： *** 学号：1%%%%%%% 指导教师（职称）：（高级工程师）评阅教师：完成日期： 2015年12月南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology

现场总线控制系统测控技术与仪器（升） *** [摘要]技术自推广以来，已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。现场总线的技术推广有了三、四年的时间，已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。应用的总线协议主要包括、、Foundation、、Interbus_S 等。在汽车行业，现场总线控制技术应用的非常普遍，近两年国内新的和旧的生产线的改造，大部分都采用了现场总线的控制技术。国外设计的现场总线控制系统已应用很广泛，从单机设备到整个生产线的输送系统，全部采用现场总线的控制方法。而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。 [关键词] 现场总线；工业控制；应用广泛 Fieldbus control system Measurement & Control Technology and Instruments Major（l） *** Abstract：Field bus technology, since the promotion has been all over the world should be used in industrial control fields. Fieldbus technology popularization has three or four years, has been or are being used in metallurgy, automobile manufacturing, tobacco machinery, environmental protection, petrochemical, electric power, textile machinery and other industries. Application of bus protocol mainly includes the PROFIBUS, DeviceNet, Foundation, Fieldbus, Interbus_S, etc. In the automotive industry, the field bus control technology application is very common, in the past two years the domestic new and the old production line of auto production line transformation, mostly using the field bus control technology. Design of field bus control system has been applied abroad is very broad, from the single device to the transmission system of the whole production line, adopts the control method of the field bus. And domestic applications are mostly concentrated in the production line of

ERP知识点汇总

毛需求量GR：是在任意给定的计划周期内，项目的总需求量。预测时区：= 预测量计划时区：毛需求= Max（预测量，订单量）净需求量＝本时段毛需求量＋安全库存量－（前一时段末的可用库存量＋本时段计划接收量）＞0 计划产出量＝N×批量≥净需求＞（N-1）×批量PORC(t)=NR(t)+GR(t+1)+GR(t+2)+…+GR(t+n-1)固周预计可用库存量＝(前一时段末的可用库存量＋本时段计划接收量＋本时段计划产出量)－本时段毛需求量可用承诺量=某期间的计划产出量（包括计划接收量）-该期间的订单总和。时段1的ATP=当前库存量+ MPS在时段1的计划接收量- 时段1的订单量以及在下一个计划产出量出现之前的实际需求量其它时段的ATP = 计划接收量- 本时段发生的订单量和随后几个时段的订单量进行合计，直到出现新的计划接收量的时段为止。如果计算出的ATP值为负时(时段1除外)，把扣前面最近期的ATP（即将该时段的ATP值减去本期的负值的绝对值，同时把本期的ATP置为0）。如果不够，继续向前扣。

粗能力需求计划RCCP的编制粗能力计划的计划对象只是针对设置为“关键工作中心”的工作中心能力单件总时间= 0.09＋0.0200 = 0.1100= 单件加工时间+单件准备时间单件准备时间= 0.40÷20 = 0.0200在此例中，将生产准备时间作为变动的提前期(困为和生产批量有关) 图3工艺路线及工时定额信息表

将生产单件产品A对所有工作中心的需求分别计算（+合计）出来便得到如下表所示的产品A的能力清单。产品A的粗能力需求计划（+总工时）已知产品A的MPS数据见表1。产品结构如图1，相应BOM

工业控制网络作业题

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工业控制网络作业题一、现场总线技术 1.现场总线的定义。安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。 2.现场总线网络的特点。 1)适应工业应用环境。 2)要求实时性强，可靠性高,安全性好。 3)多为短帧传送。 4)通信的传输速率相对较低。 3.现场总线系统的组成。 4.在现场总线控制系统中,总线设备主要分为6类。 1)输入设备（变送器/传感器)； 2)输出设备（执行器等); 3)控制器； 4)监控／监视计算机; 5)网络互联设备（网桥/网关／中继器/集线器/交换机／路由器）； 6)其他现场总线设备(ＨMI)。 5.现场总线上的数据输入设备有哪些?输出数据用于什么? ●总线上的数据输入设备：包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据； ●总线上的输出数据用于:驱动信号灯、接触器、开关、阀门等。

6.几种有影响的现场总线基金会现场总线(FＦ总线)、ＣＡN、PRＯＦIBUS、LｏnＷｏｒks、 ContrｏｌＮeｔ、DevｉceNet、Hart 7.请给出现场总线的技术特点。 1)现场通信网络 2)数字通信网络 3)系统的开放性 4)现场设备互连网络 5)系统结构和功能的高度分散性 6)互操作性与互换性网络 8.请给出５个现场总线的优点。 1)导线和连接附件大量减少 2)仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少 3)设计、安装和调试费用大大降低 4)维护开销大幅度下降 5)提高了系统的可靠性 6)提高了系统的测量与控制精度 7)系统具有优异的远程监控功能 8)系统具有强大的(远程）故障诊断功能 9)用户具有高度的系统集成主动权 10)现场设备更换和系统扩展更为方便 11)为企业信息系统的构建创造了重要条件 9.请列举现场总线的一些应用领域。 ●连续、离散制造业，如电力、石化、冶金、纺织、造纸,过程自动化仪表;火车、汽车、轮船、机器人、数控机床;智能传感器 ●楼宇自控、仓储； ●智能交通、环境监测（大气、水污染监测网络) ●农、林、水利、养殖等二、数据通信基础 10.工业数据通信系统的基本组成:发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议有效性指标:数据传输速率；比特率；波特率;频带利用率;协议效率；通信效率可靠性指标: 误码率 11.数据传输方式: 根据代码的传输顺序可分为串行传输、并行传输根据数据信号传输时的同步方式可分为同步传输、异步传输 12.请说明数据通信方式（通信线路的工作方式）都有哪几种,并简单说明其不同之处。数据通信方式有单工、半双工、全双工3种。 1)单工通信：指所传送的信息始终朝着一个方向，而不进行与此相反方向的传送

计算机控制系统大作业 - 副本

计算机控制系统大作业农电2013级（答题纸作答，附图粘在答题纸上，答案要求全部手写）1、简述开环控制系统、闭环控制系统的定义。（6分）如果系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这样的系统称开环控制系统。由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，称为闭环控制系统。二者相比，开环控制系统的结构要简单的多，同时也比较经济。闭环系统也具有一系列优点，由于闭环控制系统拥有反馈通路，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。 2、简述计算机控制系统的组成与基本工作原理。（10分）计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，其控制部分包括硬件部分和软件部分，这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等，它们通常由计算机制造厂为用户配套，有一定的通用性。应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序，如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等，由实施控制系统的专业人员自行编制。计算机控制系统的工作原理：实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入实施控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理并按已定的控制规律决定将要采取的控制行为。实时控制输入：根据控制决策，实时的对执行机构发出控制信号，完成控制任务 3、列举计算机控制系统的典型型式。（6分）（1）操作指导控制系统优点：结构简单，控制灵活，安全。缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。（2）直接数字控制系统（DDS）优点：实时性好，可靠性高，适应性强。（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最优工况。（4）分散控制系统（DCS）优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。（5）现场总线控制系统（FCS）优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。 4、什么是串模干扰，有哪些抑制方法（12分）所谓串模干扰就是干扰源Vc串联于信号源Vs之中。或者简单地认为它是与被测信号迭加在一起的干扰。在输入回路中它与被测信号所处的地位完全相同。串模干扰也称横向干扰或差模干扰。

现场总线知识点打印

FCS应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。 CAN: 控制局域网的简称，是一种串行数据通信总线。 LIN：面向汽车低端分布式应用的低成本、串行通信总线。 FF：基金会现场总线适合在流程工业的生产现场工作，能适应本质安全防爆的要求，还可以通过通信总线为现场设备提供工作电源。DCS：集散控制系统，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。ISO/OS I：该模型是国际标准化组织(ISO)为网络通信制定的协议，根据网络通信的功能要求，它把通信过程分为七层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每层都规定了完成的功能及相应的协议。 PROFIBUS：面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性现场总线标准。DP:专为自动控制系统与设备级分散I/O之间的通信而设计的，用于分布式控制系统设备间的高速数据传输。 PA:是专为过程自动化而设计的，采用IEC1158-2中规定的通信规程，适用于安全性要求较高的本质安全应用，及需要总线供电的场合。FMS：适用于承担车间级通用性数据通信，可提供通信量大的相关服务，完成中等传输速度的周期性和非周期性通信任务。 CAN总线：CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准(ISO118?8)。是国际上应用最广泛的现场总线之一。广播式网络：在网络中只有一个单一的通信信道，由这个网络中所有的主机所共享。即多个计算机连接到一条通信线路上的不同分支点上，任意一个节点所发出的报文分组被其他所有节点接受。发送的分组中有一个地址域，指明了该分组的目标接受者和源地址。 CSMA/CD：载波监听多路访问/冲突检测。当遇到多个节点同时发起通信时，信号毁在传输线上相互混淆而遭破坏，称为产生”冲突“为避免由于竞争引起的冲突，每个节点在发送信息前，都要侦听传输线上是否有信息在发送，这就是“载波监听”先听再讲。通信栈：在相应软硬件开发的过程中，往往把除去最下端的物理层和最上端的用户层之后的中间部分作为一个整体，统称通信栈。令牌：按一定顺序在各站点间传递令牌，得到令牌的节点才有发起通信的权利，从而避免了几个节点同时发起通信而产生的冲突。基带传输：指在基本不改变数据信号频率的情况下，直接按基带信号进行的传输。载带传输：按幅值键控、频移键控、相移键控等不同方式，依照要承载的数据改变载波信号的幅值、频率、相位，形成调制信号，载波信号承载数据后的信号传输过程称为载波传输。宽带传输：指在同一介质上可传输多个频带的信号。总线仲裁：指对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。时分多路复用：各个节点按分配的时间段及其先后顺序占用总线，这种介质访问控制方式称为时分多路复用。时分复用：是指为共享介质的每个节点预先分配好一段特定的占用总线的时间。报文：一般把需要传送的信息，包括文本、命令、参数值、图片、声音等称为报文。通信协议：通信设备之间用于控制数据通信与理解通信数据意义的一组规则。语法：是指通信中数据的结构、格式及数据表达的顺序。语义：是指通信数据位流中每个部分的含义，收发双方正是根据语义来理解通信数据的意义。时序：一是数据发送时间的先后次序，二是数据的发送速率。收发器：数据通信系统中，具有通信信号发送电路的设备称为发送器或发送设备。具有通信信号接收电路的设备称为接收器或接收设备。吞吐量：表示数据通信系统有效性的一个指标。以单位时间内通信系统接收发送的比特数、字节数或帧数表示。描述了通信系统的数据交互能力。波特率：每秒传输的信号波的个数。单位Baud或B 比特率：通信系统每秒传输数据的位数。Bit或b 误码率：Ne（传输出错的码元数）与N（传输的二进制码元总数）的比值之比信道带宽：指信道容许通过的物理信号的频率范围，即容许通过的信号的最高与最低频率之差。信道带宽取决于传输介质的物理特性和信道中通信设备的电气特性。受保护的标识符：报文头中还包含一个字节受保护的标识符，由标识符和标识符的奇偶校验位两部分组成，其中Bit0到Bit5为标识符，BIt6和Bit7位奇偶校验位。 H1总线：通信速率为31.25Kb/s低速总线H1 显性：逻辑0 为显性，显性碰到隐性，当让就表现为显性隐性：逻辑 1 为隐性数字数据编码：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的称为数字数据编码。模拟数据编码：采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态的，称为模拟数据编码。曼彻斯特编码：基带信号编码，具有使网络上每个节点保持时钟同步的同步信息。时间按时间周期被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一比特即一位。每个比特时间又分为两半，前半时间段所传信号是该时间段传送比特在的反码，后半个时间段传送的是比特值本身。ASK:幅值键控，载波信号的频率、相位不变，幅度随调制信号变化。FSK:频移键控，载波信号的频率随着调制信号而变化，而载波信号的幅度、相位不变。 PSK:相移键控，载波信号的相位随着调制信号而变化，而载波信号的幅度、频率不变。同步传输：通信处理时所有的设备使用一个共同的时钟。异步传输：通信处理时，每个通信节点都有自己的时钟信号，每个节点的必须在时钟频率上保持一致，并且所有的时钟必须在一定误差范围内相吻合。单工通信：是指通信线路传送的信息流始终朝着一个方向，而不进行与此反方向的传送。半双工通信：是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向。全双工通信：是指通信系统能同时进行双向通信，相当于把两个相反方向的单工通信方式组合在一起。差错控制：检错加纠错称为差错控制。实时系统：控制作用必须在一定时限内完成，或者相关的控制动作一定要按事先规定的先后顺序完成。这种对动作时间有严格要求的系统称为实时系统。传输介质的访问控制方式(或总线竞用或总线仲裁技术)：在控制网络中，这种用于解决介质争用冲突的办法称为传输介质的访问控制方式。网关：又被称为网间协议变换器，用以实现不同通信协议的网络之间的互连。采样点：在监测区域内采集环境样品的准确位置。事件触发：CAN采用的这种非破坏性总线仲裁技术，本质上属于以事件触发的通信方式，其通信具有某种程度的非确定性，无法从根本上保证数据的实时传输。单比特错误：在单位数据域内只有1个数据位出错的情况。多比特错误：在单个数据域内有1个以上不连续的数据位出错的情况。突发错误：在单位数据域内有2个或2个以上连续的数据位出错的情况。无条件帧：总是携带数据信息。诊断帧：携带8个字节的诊断或组态信息，主节点诊断请求帧的标识符为60，从节点诊断应答帧的标识符为61（0x3d）第四章 1、CAN通信特点：1）CAN总线上任一节点均可在任一时刻主动地向其他节点发起通信，节点不分主从，通信方式灵活；2）CAN采用载波监听多路访问、逐位总裁的非破坏性总线总裁技术；3）CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的调度；4）CAN的直接通信距离最远可达10km，通信速率最高可达1Mb/s；5）采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。 2、CAN只有物理层和数据链路层。能接地，信嗓比低。 4、CAN报文帧的类型和结构：数据帧：帧起始、仲裁场、数据场、控制场、CRC场、ACK场、帧尾RTR在数据帧为显，在远程帧为隐；数据帧优先于远程帧；标准格式优先于扩展格式；RTR优先于SRR 远程帧：帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、ACK场、帧结束出错帧：出错叠加标志和出错界定符超载帧：超载标志叠加和超载界定符数据帧和远程帧需要帧间空间隔开 5、出错类型与出错界定出错类型：位错误、填充错误、CRC错误（不会立即发送，出错标志在应答界定符后面的哪一位开始发送，除非在此前有发送）、格式错误、应答错误