现场总线控制系统设计
摘要
基于现场总线的控制系统是热工控制系统的发展方向，目前基于现场总线的控制系统在电厂中还没有应用. 本文介绍了现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）的发展，以及FCS的结构及主要技术特点。全面分析了CAN底层协议和应用层协议DeviceNet的技术特点、协议规范，根据现场对系统的要求，设计出一个基于CAN总线的控制系统，系统充分利用CAN总线的优点，具有较高的可靠性、良好的开放性和互换性。并且针对这种系统存在的问题进行了分析并提出措施.
ABSTRACT
Field bus control system is the development direction of the thermal control system, field bus control system in the power plant has not been applied. This paper introduces a fieldbus control system (FCS Field-bus Control System), as well as the structure and main technical features of FCS. CAN bottom of a comprehensive analysis of the application layer protocol agreement and the technical features DeviceNet, norm, the scene of the system requirements, design of a control system based on CAN bus, CAN bus system to take full advantage of the merits of improving the system reliability and openness. This system also analyzes the problems and proposed measures.
前言
一般把现场总线系统Fieldbus Control System，FCS）称为第五代控制系统。把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统（FCS）是融合现场总线这一开放的，具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连，突破了DCS 系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；形成的一种全新的分布式控制系统。FCS是网络技术、计算机软硬件技术、控制技术发展的产物。目前应用不多，仍然在不断完善中。
一现场总线控制系统概述
（一）现场总线（Field bus）
根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会(ISA)的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字、双向传输、多分支结构的通信网络。它的关键标志是能支持双向多节点、总线式、全数字通讯。是80年代末、90年代初国际上发展形成的，主要用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
作为工厂设备级基础通讯网络，具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点 :具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。具有以下特点：
●开放性，指通信协议公开，相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。
现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。对一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。
●互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息
传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。
●现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制
等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
●系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得
现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。
●对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是
专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外
线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。
（二）现场总线控制系统
现场总线控制系统（FCS）是融合现场总线这一开放的，具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连，构成现场总线控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
根据2000年国际电工委员会宣布的IEC61158现场总线标准，几种典型现场总线有：基金会现场总线FF (foundation fieldbus)、Siemens公司Profibus现场总线、德国Bosch公司CAN总线等。各种形式的现场总线协议并存于控制领域。在楼宇自控领域，Lon works 和CAN具有一定的优势；在过程自动化领域，主要有CAN、基金会现场总线FF以及PROFIBUS协议。
CAN(Controller Area Network)总线是德国Bosch公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。目前CAN在现场总线中是唯一获得ISO TC22技术委员会批准的国际标准。由Bosch 公司负责编写的CAN总线网络技术规范已通过ISO和SAE标准化认证（完整的CAN
规范标准参见ISO 11898-1，ISO 11898-2包含了CAN物理层规范）。CAN总线以其卓越的特性，低廉的价格，极高的可靠性和灵活的结构，特别适合工业过程监控设备的互联，并已公认为最有前途的现场总线之一。CAN总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，控制的芯片已经商品化，性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数通讯。CAN总线插卡可以任意插在PC AT XT兼容机上，方便地构成分布式监控系统。
本篇论文是通过设计一套基于can总线技术的现场总线控制系统，来讨论系统的组成和特点，并分析系统存在的问题。
二系统方案规划
（一）现场应用需求
设计一个电厂的分布式控制系统项目，需要考虑连接大约1000个测点和140个控制对象。1000个测点中包括大量的温度、电流、电压这些来自于非智能装置的信号，总数约600个；也包括压力、流量、氧量、水位这些来自于智能转换装置的测点，这些装置带有can接口，总数约400个。140个控制对象中包括40台电动机控制装置，60台智能电动装置，60台智能电动执行器，这些对象均内置有can接口。
从地理位置来讲，这些对象分布在锅炉、汽机的从零米到40米高度不同的区域，每个区域都有高温、振动、电磁干扰、灰尘等不利的环境。每个区域(直径在500米范围内)最多有近百个节点。
从被控制设备特点讲，有些智能控制设备带有can 接口，也有一些带有其它类型的总线接口；还有大量的温度测量元件等非智能设备。
从系统功能上讲，有以下要求：
●对每个对象实时地采样数据，控制和保护回路的模拟量输入信号每秒至少扫
描和更新4次，所有控制和保护回路的数字量输入信号每秒至少扫描和更新
10次，事故顺序(SOE)输入信号的分辨率应小于1毫秒。为满足某些需要快速
处理的控制回路要求，其模拟量输入信号应达到每秒扫描6次，数字量输入
信号应达到每秒扫描20次。
●对热工参数进行状态监视、报警和故障判断和实时控制。包括电动机的启动
和停止以及状态显示；电动阀门的开关和状态显示；热工过程参数的显示和
状态判断；重要热工参数的实时调节。
●在工程师站上能对系统控制逻辑组态进行修改。在组态编辑或修改完成后，
能通过通讯总线将系统组态程序装入各有关的处理器模件，而不影响系统的
正常运行。
●能通过通讯总线，调出系统内任一分散处理单元(DPU)的系统组态信息和有
关数据，还可使买方人员将组态数据从工程师站上下载到各分散处理单元和
操作员站。此外，当重新组态的数据被确认后，系统应能自动地刷新其内存。
●系统自诊断功能能诊断至模件级故障。
●连接到数据通讯系统上的任一系统或设备发生故障，不应导致通讯系统瘫痪
或影响其他联网系统和设备的工作。通讯总线的故障不应引起机组跳闸或使
DPU不能工作。
●数据通讯系统的负载容量，不应超过30～ 40％，以便于系统的扩展。
●数据通讯协议应包括CRC(循环冗余校验)、奇偶校验码等，以检测通讯误差
并采取相应的保护措施。应连续诊断并及时报警。
●当数据通讯系统中出现某个差错时，系统应能自动要求重发该数据，或由硬
件告知软件，再由软件判别并采取相应的措施，如经过多次补救无效，系统
应自动采取安全措施，如切除故障设备，或切换至冗余的装置等。
●数据通讯总线应能防止外界损伤。
●系统应有高的可靠性。
●系统应有良好的开放性和互操作性。
（二）系统方案
按项目的以上要求，考虑：
●系统整体结构采用两层：“现场设备层—监控层”的方式构建；现场设备层用
于现场设备的数据采集和实时控制；上层进行系统的显示、监控和组态。
●监控层需要传输大量数据和图形，采用以太网，传输介质使用非屏蔽双绞线
（UTP）。
●现场设备层在单个区域内，由CAN总线网络构建控制网，应用层采用DeviceNET
标准，使系统具有好的开放性和互换性。总体成本较低，满足实时性的要求，且应用可靠，维护方便。
●智能型设备作为CAN节点接入网络。
●非智能设备根据测点所处位置相对集中的特点，使用I/O站转换，I/O站要放置
在安全、洁净、振动较小的环境中。按照位置布置5个：锅炉40米层一个，9
米层一个，0米层一个，汽机侧9米层一个，电气6KV放置一个。
●控制功能分散化，由若干过程控制站实现控制功能，每一台过程控制单元完成
一部分的控制任务。以使危险分散。考虑设置12个站，每个站接入62个网络节点，其中保证有15%的备用。
●为增强可靠性，每个过程控制站配置两台过程处理单元（PU），一台作为主控，
一台作为辅控，相互热备用，实现冗余。Can网络和以太网都采用双网配置，相互监视和备用。
●过程处理单元（PU）同时作为网关，将DeviceNET网络连接至以太网。
三 CAN总线技术
CAN总线，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网。由德国BOSCH 公司设计，1993年，国际标准ISO11898正式出版；1995年，ISO11898进行了扩展，能够支持29位CAN标识符。目前CAN 2.0 规范分为CAN 2.0A与CAN 2.0B。CAN 2.0A支持标准的11位标识符；CAN 2.0B同时支持标准的11位标识符和扩展的29位标识符。CAN 是一种多主站方式的串行通讯总线，广播式通讯方式。基本设计规范有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的错误。由于CAN 总线具有很高的实时性能，因此，CAN 已经在汽车工业、航空工业、工业控制等领域中得到了广泛应用。
（一）基本CAN总线技术规范
1.CAN总线的通信模型：CAN遵从OSI模型，但做了简化。CAN 协议定义了OSI模型的最下面两层：数据链路层和物理层。应用层协议由CAN 用户定义或者使用已有的高层标准。
2.CAN总线采用了多主站竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，每个节点均可滤除不需要的报文。因此可在各节点之间实现自由通信。
3. CAN协议不使用传统的站地址编码，代之以对数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义大量的数据块，这种按数据块编码的方式，可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。
4. CAN的报文格式：
CAN总线以报文为单位进行数据传送. CAN协议支持两种报文格式,其唯一的不同是标识符(ID)长度不同,标准格式为11位,扩展格式为29位。
CAN2.0标准帧
CAN标准帧信息为11个字节，包括两部分：信息和数据部分。前3个字节为信息部分。
字节3 ID.2-ID.0 X X X X X
字节4 数据1
字节5 数据2
字节6 数据3
字节7 数据4
字节8 数据5
字节9 数据6
字节10 数据7
字节11 数据8
字节1为帧信息。第7位（FF），在标准帧中，FF＝0, 扩展帧中FF＝1；第6位（RTR）表示帧的类型，RTR=0表示为数据帧，RTR=1表示为远程帧；DLC表示在数据帧时实际的数据长度。
字节2、3为报文识别码，高11位有效。
字节4～11为数据帧的实际数据，远程帧时无效。
●CAN2.0扩展帧与标准帧的不同在于 CAN扩展帧信息为13个字节，字节1的第7
位（FF）在扩展帧中，FF ＝ 1；字节2～5为报文识别码，其高29位有效。字节6～13为数据帧的实际数据，远程帧时无效。
5.帧结构
CAN系统中，节点间以四种不同类型的帧传输数据和控制信息：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧。
●数据帧用来传输数据；
●远程帧由用来请求数据；数据帧和远程帧由每个帧开头和结束的开始位和停
止位控制，包括下述字段：仲裁字段、控制字段、数据字段、CRC 字段和ACK
字段，如图： CAN数据帧
－ SOF - 帧以帧头 (SOF) 位开始
－仲裁区 - 仲裁字段包括标识符(地址)和远程传输请求(RTR) 位，用来区分数据帧和数据请求帧（远程帧）。标识符可以采取11 位标准格式或29 位扩展格式。
－控制区- 控制字段由6个位组成，包括2位标识符扩展 (IDE)位，它区分标准帧和扩展帧。还包括4 位数据长度代码 (DLC)，表明数据帧中数据字段的字节数或远程帧请求的数据帧的字节数。
－数据区 - 数据字段由0-8 个数据字节组成。
－ CRC区 - 15 位循环冗余校验代码和隐性分隔符位。
－ ACK区 - 确认字段,长两位。发送站发送的这两位均为隐性电平,正确接收报文的接收站发送主控电平(逻辑0)覆盖它。用这种方法,发送站可以保证网络中至少有一个站能正确接收到报文。
－ EOF - 七个隐性位，表明帧尾 (EOF)。
三个隐性位的间断 (INT) 字段表明总线空闲。总线空闲时间可以是任意长度。
●出错帧：检测到错误的任何节点都可向总线发送一个出错帧，提醒传输节点重新
发送数据；出错帧由两个位场构成，第一个位场由来自不同节点的错误标志的叠加，第二个位场为错误界定符，由8个“隐性位“构成。
●超载帧：接收设备发出过载帧，表明还没有准备好接收数据；节点在相临数据帧
或远程帧之间发送一个到两个超载帧，用于在相临数据帧或远程帧之间附加延时。
●帧间空间：数据帧或远程帧以帧间空间的位场与先前发送的上述四种类型的帧
隔开。而超载帧和出错帧前面不存在帧间空间。
帧间空间有间歇场、暂停发送场和总线空闲场三种形式。
（1）间歇场由三个隐性位构成。间歇期间不允许节点发送数据帧或远程帧。
（2）总线空闲场表明总线空闲，任何节点均可访问总线。如果在总线空闲期间检测到总线上“显性位“将被认为是帧起始。
（3）暂停发送场，“错误-认可“节点完成发送后，在发送间歇场后，将发送8位“隐性”位的暂停发送场，期间若有其它节点引起的发送启动，则
该节点变为该发送帧的接收器。
6.报文的优先级
报文的优先级由标识符和其后的RTR位决定,较低值的标识符具有较高的优先权，数据帧较之相同标识符的远程帧具有较高的优先权。这种优先级在系统设计时被确立后，就不能再被更改。总线占用的冲突通过仲裁解决。
7.总线仲裁：
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。
现场总线控制系统的现状和发展前景
现场总线控制系统的现状和发展前景 序言 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。 现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术，是能应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司都投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS 发展至今的FCS(Fieldbus Control System)系统，已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C(Computer计算机、Control控制、Commcenication通信)技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础，这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法，将极大地推动整个工业领域的技术进步，对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。 现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术，是计算机技术、通信技术和自动化控制技术的集成，也是信息技术、测量技术在信息时代的体现。现场总线技术经过10年的研发、试验和局部应用阶段，现已开始大量地在中小系统中应用，并开始在超大规模的自动化系统工程中应用。现场总线技术是工业数字通信时代的先驱，它的出现正在引起工业控领域的一次前所未有的技术革命。现场总线不仅仅是分散于最底层的控制系统，而且是建立于整个工业体系的通信系统，它的通信协议建立在控制策略之上，标准的编程语言(DDL)和强大的通信功能，使现场总线控制系统成为贯彻操作者意志的最得力的工具，由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的控制方法。 进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国现场总线控制系统行业保持了多年高速增长，并随着我国加入WTO, 近年来，现场总线控制系统行业的出口也形势喜人，2008年，全球金融危机爆发，我国现场总线控制系统行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等，现场总线控制系统行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面，2009年，随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国现场总线控制系统行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道。
现场总线技术及控制系
现场总线技术及控制系统 摘要：文章介绍了现场总线的概念,回顾了其产生及发展历程，分析了现场总线控制系统相对于集散控制系统的特点和优点。针对当前流行的几种现场总线，简要介绍了各自的技术特色，指出控制系统的开放互连是发展的必然。 关键词：现场总线，集散控制系统，分布式控制，FCS，DCS，开放式互连系统 一、前言 七十年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差、受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。七十年代末，随着大规模集成电路的出现，微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统，控制效果得到提高；但是尽管如此，还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟和发展，控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统（如集散控制系统）无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃，这次变革的基础就是现场总线技术的产生。 现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备控制网络（INFRANET）。80年代以来，各种现场总线技术开始出现，人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高，从而使现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会(ISA)于1984年开始制订现场总线规范，在欧洲有德国的PROFIBUS和法国的FIP等，各种现场总线规范陆续形成。其中主要的有：基金会现场总线FF（Foundation Fieldbus）、控制局域网络CAN（Controller Area Network）、局部操作网络LonWorks（Local Operating Network）、过程现场总线PROFIBUS（Process Field Bus）和HART协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。但是，总线规范的制定工作并非一帆风顺，由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，致使现场总线的国际化规范工作进展缓慢。但是不论如何，制定单一的开放国际现场总线规范是发展的必然。 二、当前流行的几类现场总线 1、基金会现场总线FF 基金会现场总线FF是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的一种 技术。其前身是以美国Fisher－Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地150家公司制定的World
现场总线技术实验指导书
《现场总线技术》实验指导书
RS-485串行通信网络安装技术实验一实验目的一、 PPI通信网络的安装和配置。1、理解 PROFIBUS-DP网络的配置。2、理解 D形连接器的安装。、掌握PROFIBUS电缆和3 4、熟悉线路的故障分析及排除故障的方法。二、实验器材及工具表1 实验所需器材及工具 数序数序名称型号型号名称量号号量CPU226 1 3 改刀S7-200 一字、十字 5 7 2 尖嘴钳A10m 8 SIEMENS DP 型普通紫色 2 3 CPU315-2DP 1 SIEMENS DP 9 S7-300 2 电缆剥线器 DP从站4 EM277 2 DP通信测试仪 BT200 1 10 通信模块1 11 DT2025 C5611/5613(1 可选) DP通信卡万用表5 远程分布式SIEMENS 12 DP总线连接器1 ET200M 3 6 I/O模块 9针D形三、实验内容和步骤1、电缆剥线器的使用和PROFIBUS DP电缆、D形连接器的连装 （1）用电缆剥线器按图1-1所示方法剥制DP电缆。 （2）用DP连接器把剥制好的电缆连接起来。 2、PPI通信网络组建 （1）按图1-2所示，用制作好的带D形连接器的DP电缆把三个CPU226连接成PPI通信网络。通信端口用PORT0。 （2）按图1-2所示，设置D形连接器上的终端电阻。 3、PROFIBUS-DP总线网络组建 （1）按图1-3所示，用制作好的带D形连接器的DP电缆把CPU315-2DP、EM277、CPU226、ET200M连接成PROFIBUS-DP总线网络。 形连接器上的终端电阻。D所示，设置1-3图按）2 （．
智能仪表及现场总线设计平台标书一
智能仪表及现场总线设计 平台标书一 Prepared on 21 November 2021
一、项目概况 1、项目名称：智能仪表及现场总线设计平台设备招标 2、招标单位：大连海事大学规划与资产管理处 商务联系人：衣纯婷传真: 技术联系人：赵永生 地址：辽宁省大连市甘井子区凌海路1号邮编：116026 3、项目技术要求：详见需求清单 4、招标时间安排 发标时间：2009年3月18日 发标地点：大连海事大学规划与资产管理处（综合楼620室） 投标日：2009年4月6日（上午11点前） 二、投标须知 1、投标费用：投标方应承担编制投标文件、考察现场与递交投标文件的一切费用。不管投标结果如何，招标单位概不负责此项费用。 2、投标文件包括投标资格证明文件、技术说明书及报价书。投标单位必须详列设备的规格、型号、厂家及报价。 3、招标单位对未中标方不做任何解释。 4、本招标文件未尽事宜按有关规定执行。 5、合格投标方范围：须为设备生产商或指定代理商，具有设计、安装、调试及维护的能力，具有独立法人资格和相关资质，在法律上和财务方面独立，并具有相应的技术、设备、经济能力和良好的社会信誉。
6、投标文件中应包括投标资格证明文件：营业执照、代理证书、投标方简历和概况、以往业绩、已经做过及正在进行的同类工程资料等。 7、投标时需提供代理资格或授权书的复印件。 8、能够提供商业货物销售发票或增值税普通发票 9、付款方式：设备安装调试完毕，验收合格后付款。 10、中标单位需在中标后30日内签定合同。否则视为放弃。 投标文件的编写与递交 1、投标文件由投标书格式、技术说明书、报价、投标资格证明文件组成。投标方保证所提供的全部资料的真实性，否则，投标可能被拒绝。 2、投标方应将投标文件密封，按规定的投标日期及地点送至招标单位，招标单位拒绝投标截止日期后收到的投标文件。投标方签发正本1份；副本4份。 3、投标截止日期后不得修改投标文件。 4、与技术要求有偏离的设备，请填写技术规范偏离表，否则，视为无偏离。 三、开标评标 1、招标单位届时将组成评标委员会。 2、评标委员会将根据技术说明书、供货期、报价、公司资信及售后服务质量进行综合评价。 3、评标期间，招标单位有权要求投标方答疑。 五.其它要求 1.供方必须满足需方提出的技术要求。
现场总线设计报告
# 重庆科技学院 课程设计报告 院（系）:_电气与信息工程学院专业班级: 测控普2007-01 学生姓名: 黄亮学号: 99 设计地点（单位）__ I502________ __ ______ 设计题目:__基于WinCC和S7-300的温度测控系统__ * 完成日期：2010年 12 月 10 日 指导教师评语: _______________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ________________________________ __________ _ 成绩（五级记分制）:______ __________ 指导教师（签字）:________ ________ <
目录
1课程设计任务书 设计题目：基于WinCC和S7-300的温度测控系统 教研室主任：指导教师：胡文金、刘显荣 2010 年 11月 26 日
2温度控制对象概述 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温控系统的控制技术得到了迅速发展，能否成功地将温度控制在所需范围内，关系到整个活动的成败，由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性，且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点，给控制带来一定难度。 在本次设计中采用的是TKPLC-2型温度加热器。 功能特点与技术参数 TKPLC-2型温度加热器是包括三个模块，电压驱动模块、电阻丝加热模块以及电流输出模块，温度加热器功率为50W。电压输入为0-5V，电流采用标准的DDZⅢ型4-20mA输出信号，温度传感器采用Pt100，测温范围0-200℃，Pt100采用电桥连接。电阻丝温度变化大概为0-100℃，因此满足实验的要求。 控制手段 温度控制对象由于存在比较大的滞后，控制快速性以及控制精度较难权衡，因此控制比较复杂。针对各种温度控制对象，已经有了各种不同的温度控制方法，包括最经典的PID控制算法，模糊控制算法，神经网络控制，最优控制等等，这些控制算法各有各自的特点及优势。 由于实验的条件以及自身的知识水平，采用最经典的PID控制算法作为本次课程设计的核心温度控制算法。整个控制流程为：由温度加热器的自带的温度传感器Pt100实时测量温度，再由温度加热器内部调理电路，将温度信号转换为4-20mA的电流信号，电流信号通过电缆传送到S7300型号PLC的模拟量输入端，通过PLC内部自带的FB58温度控制PID模块控制，然后通过PLC的模拟量输出口采用0-10V（实际程序控制只需输出0-5V）方式电压输出控制温度加热器的加热电压，达到控制温度的目的。此外实验中还通过WinCC组态软件来实时监控温度控制过程，包括实时温度，PID三个参数（Kp、Ti、Td），以及输出控制流量，绘制实时曲线，棒图等。PLC通过DP总线与PC连接，WinCC组态软件通过配置PG接口与PLC连接，达到数据传输的目的。 以此，一个PID温度控制以及实施监控的控制的系统叙述完毕。
通信与现场总线课程设计样本
电气工程学院 通信与现场总线课程设计
目录 一：设计任务 (4) 理想模型： (4) 实验中用到的任务模型 (5) 二：力控软件平台建立的实验模型 (6) 三、实验设备与仪器 (7) 四、设计思路与过程 (7) 五、调试和功能 (16) 六、联机调试：C/S方式的远程控制 (31) 七、课设总结与心得 (35)
（一）本次课程设计题目： 通过三维力控组态软件实现对搅拌罐网络控制 （二）重要内容及规定 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完毕对SIEMENS可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制三相异步电机实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）网络控制。 独立完毕，承担系统设计、系统分析、组态软件学习与编程、网络系统调试等任务，规定提供最后解决程序（验收）和有关文献，并以报告论文方式阐明实现思路及工程应用前景。 （三）进度安排： （1）在第一次课堂上理解并懂得了Forecontrol V6.1软件初步使用。 （2）依照有关资料，熟悉并设计并完毕客户端组态软件实际工艺流程界面界面绘制。 （3）对搅拌罐工程有关控制进行了编程。 （4）熟悉服务器端通信参数规定，完毕C/S网络控制。 （4）3月30日在实验室完毕整个系统软件调试及最后联机调试。 （5）撰写设计报告。
通过三维力控组态软件实现 对搅拌罐网络控制 一：设计任务 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完毕对SIEMENS可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制三相异步电机实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）网络控制。 本次课程设计中，咱们重要运用了C/S（客户端/服务器）方式，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）网络控制。 抱负模型：
工业控制组态与现场总线设计 课程简介
工业控制组态与现场总线设计（Industrial Control HMI and Field Bus Design） 课程编号：01115050 课程性质：专业方向任选课 开设学期及学时分配：第七学期；32学时 适用专业及层次：机械设计制造及其自动化本科 先行课程：无 后继课程：***** 课程目的、内容与要求： 通过本课程的学习，让学生明确现场总线的特点、系统构成、监控组态软件原理；了解现场总线网络准入测试、FF的发展及准入测试、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS 的主要技术特点、LonWorks的收发器技术、结点技术等相关知识；掌握工业网络传输控制方式、常用工业网络互连设备、FF通信模型及主要技术、FF功能块及FF的工业组态、PROFIBUS 总线存取协议、PROFIBUS行规、LonWorks技术特点、LonTalk协议等相关内容；能够根据实际需要对现场总线进行选型；能够设计基于现场总线的一般控制系统。 教材：雷霖：《现场总线控制网络技术（第2版）》，电子工业出版社，2008 推荐参考书： 1.杨卫华，《现场总路线网络》，高等教育出版社，2006 2.甘永梅，《现场总线技术及其应用》，机械工业出版社，2005 3.高安邦，《LonWorks技术开发和应用》，机械工业出版社，2009 4.陈在平，《现场总线及工业控制网络技术》，电子工业出版社，2008 授课教师： 1.主讲教师要具有中级及以上专业技术职称和硕士研究生及以上学历。 2.能履行教师职责，爱岗敬业，为人师表，具有良好的师德教风和较高的业务水平。 3.本课程要求教师应具备现场总线的特点、系统构成、监控组态软件原理，掌握工业网络传输控制方式、常用工业网络互连设备、FF通信模型及主要技术、FF功能块及FF的工业组态，能够根据实际需要对现场总线进行选型；能够设计基于现场总线的一般控制系统。 教学与实验设施： 本课程在多媒体教室开展，多媒体要满足课程教学需要，能同时运行office的课件和相关的仿真软件。 教学方法与手段： 本课程教学方法要灵活，可用多媒体课件与板书相结合的教学形式，有些内容可以通过实物或图片演示。教学要充分发挥学生主体性，与学生建立起平等、民主和对话的师生关系，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识，使学生掌握本课程的核心内容外，指导学生对相关外延知识的获取能力。 课程考核与评价： 本课程的考核应该包括平时成绩、期末考试和期中成绩3个部分，实行百分制。其中平时成绩可以通过个人作业、学习态度、到课率及小组讨论等方式进行评定，期末考试可以采用开卷或闭卷形式，重点考查学生对工业控制组态与现场总线设计基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握程度。
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
控制网络与现场总线
控制网络与现场总线 第一章绪论 现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统，也称为开放式、全数字化、多点通信的底层控制网络CAN 总线是一种现场总线，它在工业控制领域中占有重要的地位，并已经广泛应用于汽车制造、自动化监控、三表系统及楼宇自控系统等领域。而以太网具有结构简单，工作可靠，传输速率高等特点，目前以它作企业的为上层管理网络能够很好的发挥信息交换及共享的需求。这样就形成了以CAN 为低层控制网络，由以太网组成上层管理网络的局面。然而企业生产需要下层与上层的信息交换，而异构网络是不能直接进行信息交换的，如何有效的实现这种信息交换，成为目前的一个热点问题。 1.1 研究背景及意义 1.1.1 现场总线控制系统 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点和双向通信的数据总线。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。现场总线的出现正符合了现代工业生产领域中的测控系统的需求，即通过测控仪器或系统从生产现场获得各种参数，通过自控手段，使生产各环节得到优化。 1.1.2 以太网技术 近年来，以太网在工业控制领域的应用逐渐的广泛起来，它具有通信速率高、软硬件产品丰富和应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了一定程度的应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。但是由于普通以太网所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的，而未针对较恶劣的工业现场环境来设计（如
Powerlink课程设计报告-现场总线技术及应用
大作业 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 设计地点 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) 1、硬件环境： (3) 2、软件环境： (3) 3、源代码和安装文件： (4) 四、powerlink的原理 (4) 1、Powerlink是ICE国际标准，通信描述 (4) 2、Powerlink网络建构 (5) 3、通信过程 (5) 3、主站发送参数的配置过程 (8) 4、从站接收配置之通信参数配置 (8) 5、openCONFIGURATOR介绍 (9) 五、操作过程 (9) 1、主从站之间的通信 (9) 2、openCONFIGURATOR应用 (19) 六、实习体会 (28)
一、课程设计的目的 通过对Powerlink的理论学习和完成Powerlink的主站和从站通信的实践工作，将这门课程的理论知识尤其是Powerlink这种现场总线的理论和应用知识进一步巩固和完善，培养学生较强的工程实践能力，为进一步学习专业知识和从事相关专业工作打下坚实的基础。 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 掌握Powerlink的工作原理，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；
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
现场总线运动控制系统的典型应用
现场总线运动控制系统的典型应用 一、现场总线控制网络——信息技术发展在运动控制领域的延伸 现场总线作为现场控制网络技术，被视为公用数据网络在运动控制领域的延伸，它的兴起为自控技术本身的发展提供了新的机遇。 现场总线可采用多种介质（多种有线和无线方式）传送数字信号。在两根导线上可挂接多至几十个自控设备，能节省大量线缆、槽架、连接件。减少系统设计、安装、维护的工作量。 现场总线形成真正分散在现场的完整控制系统，提高了控制系统运行的可靠性，丰富了控制设备的信息内容。 为控制信息进入公用数据网络创造了条件，沟通了现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，便于实现管控一体化 控制网络与数据网络的结合，便于实现信号的远程传送与异地远程自动控制。 1、现场总线是一种控制系统框架 现场总线控制系统是建立在现场总线技术基础上的网络结构扁平化，具有开放性、可互操作性、常规控制功能彻底分散、有统一的控制策略组态方法的新一代的分散型控制系统。 2、现场总线运动控制系统的典型应用： 1 PC+独立数字运动控制器+执行机构=开放式运动控制系统 2 触摸屏+独立数字控制器+执行机构=开放式运动控制系统 上述两种结构是伺服控制系统的发展方向，也是运动控制技术的发展方向。 它能充分利用PC 机和触摸屏的资源，由第三方软件完成用户应用程序开发，将生成的程序指令传送给运动控制器，由控制器不断转译产生更新的位置命令（运动曲线）并通过通信总线下传给驱动器，电机驱动器将控制电流传送给电机，这样完成命令所需定位。在一个多轴系统中，一个控制器可以控制多个电机或驱动器。伺服电机是主要的执行部件，完成具体动作。 总线将分散的有通信能力的测量控制设备、驱动控制设备作为网络节点，连接成能相互沟
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。