现场总线

第四章 现场总线概述

一、现场总线的定义

按照国际电工委员会IEC61158标准的解释, 现场总线是应用在

制造或过程区域现场装置与控制室内自动控制装置之间的数字式、

串行、多点通信的数据总线.它也被称为开放式、数字化、多点

通信的底层控制网络.

二、现场总线控制系统的定义

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.

简称FCS(Fieldbus Control System). 他把单个分散的过程控制设备变成智能控制节点(将微处理机嵌入到传统的过程控制仪表中,使之具备了数字处理和数字通信能力).采用简单连法的双绞线作为传输介质,把多个过程控制仪表连结成网络结构,使多个现场控制设备、现场智能仪表与过程监控计算机之间,实现数据传输与数据交换,形成各种适合实际需要的分布式自动控制系统.

三、现场总线控制系统的由来

20世纪50年代以前的气动控制仪表成为第一代控制仪表，到60年代的4-20mA 电动单元组合仪表为第二代仪表，到60年代-70年代中期，出现了DDC 系统，称为第三代控制系统，到70年代中期，出现了DCS,称为第四代控制系统，由于DCS 各生产厂商自成系统，许多软硬件产品不能互换，而且通信协议也各不相同，难以实现互换与互操作，组成大范围信息共享的网络系统，存在很多困难。到了1982

年欧洲首先提出现场总线的概念，随后于1984年美国仪表协会开始着手制订现场总线标准。到1995年成立了国际性的组织，现场总线基金会，简称FF(Fieldbus Foundation)，并于2000年正式通过了7种现场总线国际标准，既IEC61158.

四、现场总线标准

现场总线标准是要求各个制造商和系统集成商共同遵守的一种通信协议技术标准。2002年IEC61158共公布8种标准。

1、基金会现场总线 FF

FF 的主要技术内容，主要包括FF 通信、用于完成OSI （开放式系统互连参考模型）的通信栈，用于描述设备特性的描述语言，设备描述字典，用于实现测量、控制、工程量转换的应用功能块，实现系统组合管理功能的系统软件以及构筑集成自动化系统，网络系统的系统集成技术。FF 共分成2种标准：21H H 和。1H 为低速总线，速率为31.25kbPS,2H 为高速，分成1Mbps 和2.5Mbps

2、Profibus PROFIBUS

Profibus 是由德国西门子公司为主的十几家公司创建的，其内容主要包括Profibus-DP （分散化的外围设备），Decentralized periphery, profibus-FMS(通信网络及规范)及PROFIBUS-PA(过程自动化)。最大传输速率为12Mbps.最多能挂接127个站点。

3、control net 控制局域网又称为CAN,（control area network ）

control net 最早由德国BOSCH 公司推出，采用了开放系统互连参考模型OSI 的1、2等层，传输速率最高为1Mbps,最多可挂接110个设备。

4、P-NET

P-NET现场总线是1987年成为丹麦国家标准，P-NET的设计目的是用普通二线制电缆实现过程自动化中分散过程组件的连接。

5、HART

HART协议最早由Rosemount公司开发的，但它并没有列入IEC61158标准，原因是传输速率为1200bps太低,可挂接的设备数太少（15个）。只能作为DCS向FCS过渡产品，不可能有太大的作为。

五、现场总线结构与特点

1、FCS的结构

2、FCS的特点

（1）系统的开放性

可以与世界上任何遵从相同标准的设备进行互连，相互交换数据。

（2）可互换性和互操作性

意味来自不同厂家生产的设备可以相互替换

（3）现场设备的智能化与功能的自治性

现场总线技术把传感测量，补偿计算，工程量处理与控制等功能分散到现场设备中去完成，使控制室主机和监控设备主要用来诊断运行的状态。

（4）系统结构的高度分散型

FCS是一种全分散式控制系统的体系结构，它于DCS有着本质的区别。系统的可靠性更高，危害性更小。

（5）对现场环境的适应性

现场总线底层控制网络，具有较强的抗干扰能力。

小结、

作业:1、什么是现场总线和现场总线控制系统?

2、画出FCS的结构并写出其特点.

第二节现场总线基础知识

1、总线基本术语

(1)、总线与总线段

总线是传输信号或者信息的公共路径

总线段是指一组设备通过总线连在一起。

(2)、总线主设备与从设备

可在总线上发生的信息传输的设备叫主设备，只能对总线信息进行接收查询，不能发起信息的设备叫从设备。

(3)、总线协议：

管理主、从设备使用总线的一套事先规定的，必须共同遵守的规约。

(4)、总线操作

总线上主设备与设备之间的一次“连接---数据传送---脱开”这一操作序列叫一次总线操作。

(5)、数据传送

一旦某一命令者与一个或者多个响应者连接上以后，就可以开始数据的读写操作，读数据是读来自响应者的数据，写数据是向响应者写数据。

2、通信系统简介

(1)通信系统的组成

如图所示

由信息源，接受者，发送，接收设备，传输媒介组成。

(2)、数据编码

a.不归零制: 用无电压表示O，恒定正电压为1

b.曼彻斯特编码

把时间分割成相同的周期，如果在某一周期前半周期为高电平，后半周期变为低电平，则判为“1”，反之则为“0”(其它任一种情况都判为0).

（3）差分曼彻斯特编码

其取值由每位开始的边界是否有跳变决定，在开始边界有跳变取“0”，无跳变取“1”。

3、通信系统的传输速度

（1）波特（信号传输速度）

在数据传输系统中，每秒钟传输编码元素（脉冲数）

(2)比特/秒（bps）

又称比特率，即每秒能传输的二进制代码位数

4、信号的传输方式

（1）基带传输

把一个网络划为一个信道，所有的信息在一个信道上传输

（2）频带传输

频带传输又称为宽带传输，把一根电缆划分为多个信道，不同频率的信号在不同的信道上传输。

5、通信方式

（1）单工通信，单向通信

（2）半双工通信，发送和接收可以两个方向传输，如广播电视，但必须错开不能同时双向传输，如无线发报

（3）全双工通信，发送和接收可同时传输信息，如电话

12、数据的传输方式

（1）异步传输

异步传输是指数据一位一位的传输，只是在传输的数据前后各增加一位起始符和终止符，又称起止式传输。

(2)同步传输

同步传输是指一组数据一次性传输,只要在每一组数据前加一个或者几个特殊的同步字符加以区别.

(3)串行传输

数据一位一位传输,如输入

(4)并行传输

数据多位同时传输,如输出显示和打印.

小结

作业:1、画出现场总线的通信组成框图.

2、什么是曼彻斯特编码?

3、什么是数据的传输方式?

三、网络的拓扑结构

1、什么是网络的拓扑结构？

把网络中各个设备的连接几何图形称为拓扑。

2、星形拓扑

网络中有一个中央节点，其他节点分别于中央节点相连。任何两节点间的通信，都必须通过中央节点来完成。所以星形拓扑的特点是传输速率低。

3、总线拓扑

使用一条传输介质作为总线，所有的工作站都是通过使用接口挂接在总线上，其特点是一个让发送数据，其他站都能接收。

5、树形拓形

树形拓形是总线型和星形的结合型。其特点是适用于大型系统使用。

四、网络传输介质

常用的网络传输介质：双绞线，同轴电缆，光缆等

在现场总线系统中，常用双绞线或者同轴电缆

1、双绞线

将两根绝缘的金属导线按一定密度相互绞绕在一起的。其目的，可降低信号的相互干扰。

双绞线可以为无屏蔽双绞线utp，和屏蔽双绞线STP。UTP和STP各有优缺点

2、同轴电缆

同轴电缆分为50Ω和75Ω两种，75Ω电缆主要用于广播电视和宽带网。它既可以传输模拟信号又可以传输数字信号。50Ω电缆仅用于传输数字信号。

五、介质访问控制方式

将传输介质的频带有效的分配给网络上各设备的方法叫做介质访问控制协议。

1、载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）

该技术只适用于总线型网络拓扑结构。如果某设备要发送数据，首先监听信道，若空闲，则发送数据。在发送数据时，同时进行冲突检测，一旦发现冲突，立即停止发送，等待一定时间后，再进行冲突检测，直至无冲突，才能把数据发送出去。

2、令牌总线（Token Bus）

该技术采用总线型结构，把总线上所挂接的设备赋予一个顺序的逻辑号，组成

一个逻辑环。令牌在逻辑环上依次传递，只有取得令牌的设备才能发送数据。

六、数据交换技术

数据在网络上传输通常需要经过交换设备来交接，并被送达目的地。

常用的数据交换技术有三种：分别是线路交换，报文交换和分组交换。

1、线路交换( Circuit Switching)

该技术实际上是通过交换设备在两个需要通信的两个设备间建立一条物理线路。其通信过程包含三个阶段：线路交换，数据传输，线路释放.

电话系统就是采用了该技术，通过一个又一个交换机在呼叫电话与接收电话间建立了一条物理线路，通话双方可以一直占用这条线路，直至通话结束，物理线路被切断。

2、报文交换

该技术是一种存储转发技术，它没有在通信两端设备间建立一个物理线路，而是由发送设备将要发送的信息作为一个整体（又称为报文）。禀赋加上目的地，交给交换设备。交换设备接收该报文，暂时存储该报文，等到有合适的输出线路时再把该报文转发给下一个交换设备。经过若干个交换设备的存储，转交后，该报文到达目的地。如公共电报发送系统。

小结

作业:1、什么是网络的拓扑结构,共有几种形式?

2、通信介质有几种,各有什么优点?

七、差错控制技术

1什么是差错？

在数据通信中，接收端收到的数据与发送端实际发出的数据出现不一致的现象。2差错的产生

数据在介质中传输的差错主要有传输衰耗，延迟畸变和噪声的影响。造成传输中数据信号失真，产生差错

3差错控制技术

在数据通信过程中，发现，检测差错并对差错进行纠正，并把茶座限制在数据传输所允许的范围内的技术和方法。

常用的差错方法有三种：

1前向纠错方式FEC(Forward—Error Control)

2自动请求重发

3反馈检测法

八、开放系统互连参考模型OSI

为了更好的实现计算机网络体系的通信，1983年国际标准化组织(IOS)正式推出了OSI(Open System Interconnection Reference Model)参考模型

1OSI参考模型的结构

OSI将开放系统的通信功能划分为T个层次。他们分别是无力层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。如图所示

2OSI参考模型各层功能的划分

（1）物理层

物理层是OSI中利用物理媒体实现物理连接的功能描述和执行连接的规程。

（2）数据链路层

数据链路层用于建立，连接，维持和拆除链路，实现无差错传输的功能。

（3）网络层

网络层又称通信子网层，为了进入通信子网的报文分组提供逻辑信道。控制子网有效的运行。

（4）传输层

传输层是完成OSI之间的数据传输控制

（5）会话层

会话层依靠传输层以下的通信功能，使数据传送功能在开放系统间有效地进行（6）表示层

表示层用于处理在两个通信系统中交换信息的表达方式，包括数据格式变换，数据加密和解密，数据压缩与恢复等功能

（7）应用层

应用层是OSI参考模型的最高层。其功能是实现应用进程之间的信息交换。

3OSI参考模型与现场总线通信模型

作为工业控制现场底层网络的现场总线，采用的通信模型大都是OSI模型的基础上进行了不同程度的简化，一般是物理层，数据链路层，和应用层，省去了3-6层

九、网络互链

1网络互连的基本概念

将分布在不同地理位置的网络，网络设备连接在一起，构成更大规模的网络系统，

以实现互联网络的资源共享。

通过网路互联技术使原来因所用协议不同而不能相互通信的网路哦间实现相互通信。

2、网络互连设备相应层次

1中继器

单纯的信号放大作用，对所通过的数据不作处理，主要用于延长电缆和光缆的传输距离

2网桥

网桥主要用于连接两个采用不同数据链路层协议，不同传输速率，不同传输介质的网络。（通信转换）

3路由器

为两个或者两个以上网络之间的数据传输提供最佳路径选择。

4网关

网关又称为网间协议变换器，是比网桥和路由器更复杂的网络互连设备，用于实现不同通信协议的网络之间，包括使用不同网路操作系统的网络之间的互连。

现场总线一般选用中继器或网桥。

小结

作业:1、什么是OSI,试画出其结构框图?

2、什么是网络互连,主要设备有哪些?

第七节基金会现场总线

1概述

基金会现场总线简称为FF,是IEC公认的最适用于过程控制的两种总线之一。

FF是一种全数字，多节点双向串行传输的通信网络，同时又是一种全分布式自动化系统，它位于工业生产现场，是基层网络，网络通信是围绕完成各种自动化任务进行的。主要用于完成对工业生产过程各个参数进行测量，信号变换，控制，显示，计算等。

FF把具有通信能力，同时具有控制，测量等功能的现场自控设备作为网络的节点。由现场总线把它们互连成网络。其传输速率的典型值为31.25kbps,1Mbps和2.5Mbps.它可以由单一总线段或者多总线段构成，也可以由网桥把不同传输速率、不同传输介质的总线段互连而构成。还可以通过网关或者计算机接口与工厂网相连。2通信模型

FF的通信模型共分为4层，其中3层选用了OSI的物理层，数据链路层和应用层，另外在OSI最上层又增加了一层用户层。

物理层规定信号如何发送。

数据链路规定如何在设备间共享网络和调度通信

应用层规定了在设备间交换数据、命令，事件信息以及请求应答中的信息格式

用户层则用于组成用户所需要的应用程序，（如规定标准的功能块）设备描述，实现网络管理，系统管理等。

3FF物理层

4物理层的功能

物理层是一种电器接口，主要用于现场物理设备和总线之间的连接。一方面接

收来自数据链路层的信息，把它转换为物理信号，并传送到现场总线的传输介质上，

起到发送驱动器的作用，另一方面又从总线上接收来自其他设备（如变送器、执行

器、计算机）的物理信号，把数据信号送往数据链路层，起到接收器的作用。

2传输介质

FF支持多种传输介质：双绞线，电缆，光缆等，目前应用较为广泛的有双绞线和电缆。

在不同的传输速率下，信号的幅度，波形，物理设备的工作电源与传输介质的

H总标准（传输速率为31.25kbps）在使屏蔽双绞线的情种类，传输距离有关。如1

况下，其最大传输距离为1900米，这个距离指一个网段内所有干线和支线的总长度。

m m，最长1900m.

电缆种类：A型（屏蔽双绞线）：线径0.82

m m,最长1200m

B型（屏蔽多对双绞线）：线径为0.322

m m，最长400m

C型（无屏蔽对双绞线）：线径为0.132

m m，最长200m

D型（外层屏蔽多芯非双绞线）：0.1252

A型适用新安装系统中，B,C,D型用于改造工程中，但是任意两设备间最多不能超过4个中继器，此时传输距离可达9500m.

3网络的拓扑结构

FF-1H支持点对点连接，总线型，树型拓扑结构以及由总线和树型的混合结构。

H支持总线型拓扑结构。

FF-2

1总线型拓扑结构

T: 终端器FF---H1终端器为100Ω,

FF---H2终端器为150Ω

每个网段都需要中继器,而一个网段可以有若干根支线.

2在干线终点的终端器上安装树型拓扑结构

3

混合型拓扑结构

由于绝大多数的现场设备都是总线供电的，由于线路电阻，电流损耗等原因，所以每个网段实际上只能挂16台设备，那么一个工厂应该有许多个FF.(因为一个FF 最多又能有5个网段，一条FF也就挂80台设备)。然后利用网桥把全厂许多网络连在一起。

4总线供电与网络配置

为了保证每个现场设备至少9V的电压，在培植网络与供电电压时，就要考虑网段的长度，线径和现场设备数。并计算出供电电源。

例：某现场总线设备最低需要9V电压才能工作，设备消耗的电流为12mA,使用A型电缆作为总线，其电阻值22?/Km,如果某网络挂接16台设备，总线长度为1.4Km, 网络结构如图所示,问供电电压至少为多少？

解：)/(γ?=I U L γ：两根电缆两端点电压差（X-9）

22216104.1)(93????=?=-∴-γI L X =121022216124.13=?????-

X=12+9=21V

五、FF 的数据链路层（DLL ）

数据链路层位于物理层与总线访问子层之间，为完成总线上的各类链路传输活动进行控制而设置，总线通信活动中的链路活动调度，数据的接收与发送都是由链路活动调度器(LAS)完成的。

1 链路活动调度器（LAS ）

LAS 是总线通信活动的核心，它拥有该段总线上所有设备的清单，由它来掌管总线段上各设备对总线的操作，总线段上的设备只有得到LAS 的许可，才能像总线上传输数据。

FF 的通信活动共有两类：1受调度通信2非调度通信

(1)受调度通信

由LAS 按照预定调度时间表周期性依次发起的通信活动，一半用于在设备间周期性地传送控制数据，如现场变送器与执行期间传送测量或者控制器输出信号。

(2)非调度通信

在预定调度时间表之外的时间内，通过得到令牌的机会发送信号的通信方式，所有总线上的设备都有机会通过这一方式发送调度之外的信息。

LAS 具有5种基本功能。P52

2、通信设备类型

总线上的所有设备按通信能力可以划分为3种类型的通信设备。即链路主设备，基本设备和网桥。

3链路主设备：有能力成为LAS的设备

4基本设备：总线上一切设备但是不可能成为脸露着设备的设备，它只能接收令牌并做出响应。

5网桥：用于连接几个总线段做成大系统。它属于链路主设备。

三者之间的关系如图所示：

六、FF应用层

FF应用层主要总线访问子层FAS和报文规范层两个子层组成。

1FAS

FAS主要用表对保文规范层和应用进程提供虚拟通信关系的服务。

2FMS

FMS提供了一组标准的报文格式，用户可以采用这种标准格式在总线上相互传递信息。

七、用户层

用户层是用来完成FF总线自动化控制任务，主要由功能块应用进程组成，而对象又是功能块的基本元素。

1功能块应用进程的对象

2链接对象

用来描述二个功能块与另一功能块之间输入/输出关系

3设备资源

把需要访问的对象作为资源

4报警对象

将功能块中监测到的报警和时间报告给主机

5趋势对象

对功能块的趋势性参数进行采样

2用户功能块

FF定义了10个基本功能快，19个先进功能块，以及资源块和转换块。功能块用来完

成控制策略，资源块和转换块用于设备组态。

其10个标准功能块如下：

AI 模拟量输入DI 数字量输入

AO 模拟量输出DO 数字量输出

B 偏置ML 手动输出

CS 控制选择PD 比例微分

PID 比例积分微分

RA 比例系数

八、系统组态

为了使FF能够很好地完成自动化控制功能，在系统启动之前，必须对系统进行组态。1组态信息

FF规定组态的4个层次，制造商定义层组态，网络定义层组态，分布式应用定义层组态和设备定义层组态

1制造商定义层组态

主要定义制造商厂名，设备名，信号量程，工程单位等

2网络定义层组态

规定网络的拓扑结构，指定通信策略，选定协议版本号，分配设备信号和地址。

3分布式应用层组态

规定功能块的相互链接关系

5设备层组态

对设备内每个应用进行赋值

小结

作业:1、分别画出数据链路层各类通信设备的关系.

2、写出FF系统组态的内容.

第八节PROFIBUS 现场总线

1概述

PROFIBUS是英文PROCESS FIELDBUS的缩写。是由德国西门子公司为主推出的一种现场总线，既是德国国家标准也是欧洲标准，并已被IEC认可，成为8种国际标准之一。

PROFIBUS主要由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP(外国设备)，PROFIBUS-PA(过程自动化)，PROFIBUS-FMS(报文规范)，他们都是PROFIBUS的标准之一。-DP是一种高速低成本通信协议，-PA是现场过程自动化通信协议，-FMS 是一种用于车间监控管理网络或者称为DP或者PA的上级网络。因这三者的关系时DP/PA是二者取其一的（因为他们的传输技术不同）。FMS是监控网络，（可有可无，大系统一定要用，小系统可以不用）

2基本特征

PROFIBUS是一种用于工厂车间级监控和现场自动化的现场总线.

1协议结构

PROFIBUS 的结构是以OSI 为参考模型，共有七层。

2 PROFIBUS 的传输技术

-DP 和-FMS 都使用RS458传输技术，这是一种计算机通信技术，传输速率较高，1Mbps/s-12Mbps/s,又称为2H 。-PA 使用IEC1158-2传输技术（这与FF-1H 相同）。

（1）用于DP/FMS 的Rs458传输技术

网络拓扑，线性技术，两端有存源的终端电阻

传输介质：屏蔽双绞线

站点数：每网段32个站（不带中继），最多127个站（3个中继）

连接方式：9针D 型扦头

传输距离：与速度有关，1Mbps 为1200m

(2)用于-PA 的IEC1158-2传输技术

这是利用总线对现场仪表供电，达到本征安全型的同步协议。其特点与FF-1H 3 网络拓扑结构

4 由FMS 和DP 组成的线性总线型

2 由PROFIBUS-PA 和-FMS 组成的混合型

这两者的区别是传输速率不同，-DP高速：1Mbps-12Mbps, 通常选1Mbps,最大传输距离1200m,网络拓扑结构只能是总线型。

-PA是一种低速：31.25Kbps,最大传输距离可达1900m.网络拓扑结构可多样化。

小结

作业:1、什么是PROFIBUS?

2、分别PROFIBUS两种不同的总线结构形式.

RS485现场总线基础介绍-3页文档资料

RS485现场总线基础介绍 RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。 RS-485使得廉价本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。 一、妃5总线协议 在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。 二、妃5总线协议还有如下特性 （1） RS-485的电气特性：逻辑+1；以两线间的电压差为+（2一6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2―6） V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。 （2）RS-485的数据最高传输速率为lOMbps。 （3） RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪?干扰性好。 因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力

等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。 三、485总线传输距离 4RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为lOMb/S，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离。理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公里。如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5^-10公里，而采用单模光纤可达50 公里的传播距离。 四、电缆 在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120 S2）的RS485专用电缆（STP-12052（用于RS485&CAN）一对18AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用恺装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120Ω（用于RS485&CAn）一对18AWG）。 在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等因素所影响。理论上，通信速率在

现场总线技术论文

总线技术论文 1．引言 1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。 现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2 现场总线结构模型 现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。 IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。 ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。 1.3 现场总线主要特点 1) 系统可靠性高； 2) 实现开放式互连网络； 3) 安装与接线费用低； 4) 调节性能提高； 5) 系统组态简单。 1.4现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的推广更加容易。

常用现场总线种类介绍

常用现场总线种类介绍公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

常用现场总线种类介绍 1、PROFIBUS Profibus 作为一种快速总线，被广泛应用于分布式外围组件(PROFIBUS-DP)。除了 PROFIBUS-DP 和 FMS 以外，Beckhoff 还支持驱动器通讯标准 PROFIBUS MC。过程现场总线 2、EtherCAT EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology，用于控制和自动化技术的以太网)是一种用于工业自动化的实时以太网解决方案，性能优越，使用简便。 3、Lightbus 这种经过验证的 Beckhoff 光纤总线系统具有极为优秀的抗 EMI 性能，易于安装，数据流快速、循环且具有确定性。 4、Interbus Interbus 易于配置，通讯快速而可靠。主/从系统的移位寄存器协议可提供高效循环通讯。 5、CANopen 通过有效利用总线带宽，CANopen 可在即使相对较低的数据传输速率时也能实现较短的系统响应时间。秉承了 CAN 的传统优点，例如数据安全性高且具备多主站能力。 6、ControlNet ControlNet 是一种开放式标准现场总线系统。该总线协议允许循环数据和非循环数据通过总线同时进行交换，而两者之间互不影响。 7、SERCOS interface SERCOS 最初作为用于驱动器的快速光纤总线系统研发。采用 Beckhoff SERCOS 总线耦合器，I/O 设备可以实现高速率数据传输和较短的循环时间。 8、Ethernet

现场总线技术的现状及其发展前景

现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名： +++ 班级：电气112 班 学号： 11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年 11 月 17 日

现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点 ,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制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。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以

现场总线技术文献综述

《现场总线技术》 论文 论文题目: 现场总线技术文献综述 论文类型：文献综述 姓名: 学号: 班级: 2016 年 6 月 6 日

摘要 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[2]。而FCS 和DCS 的真别在于其现场总线技术。现总线技术以数字信号取代模拟信号 在3C(Computer 计算机、Control 控、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[3]。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。 关键字 CAN总线、LonWorks总线、FF总线 Abstract Fieldbus (Fieldbus) refers to open, international standardization, digital and mutual exchange operations two-way transmission, connecting intelligent instrument and control system of communication network. It as plant digital communication network, the basis of the production process communication between field and the control equipment with higher control management level and the contact between. It s not only a grass-roots network, but also a kind of open, new whole distribution control system. This is an intelligent sensing, control, computer, digital communication technology as the main contents of the comprehensive technology, is becoming an information based society impetus industrialization and the industrialization push the applicable technology, information can be applied to various computer control areas of industrial bus, because of fieldbus potential great opportunities, the worldwide each big companies invest considerable human, material nd financial resources to develop research [1]. Today's Fieldbus technology has been international companies competitive field, because of Fieldbus technology unceasing innovation, process Control System consists of the fourth generation since the DCS development of Fieldbus Control System (FCS) System, has been called the fifth generation process Control System [2]. But the real difference of DCS and FCS in the fieldbus technology. Now bus technology replaced with digital signal analog signals in 3C (Computer Control Control, Computer, Commcenication communication) technology, and on the basis of field test and Control information of in situ Set, in situ treatment and on-the-spot use, many control functions from the control room moved to site equipment. The big company because international in the fieldbus technology this field of competition, still not form an unified standards, currently fieldbus network interconnection abide by the OSI reference model [3].

现场总线综述及应用实例.

现场总线技术综述 一.概述 现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC 和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。 1.现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性2.现场总线的优点 由于现场总线以上的特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计，安装，投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出优越性。 1.节省硬件数量与投资， 2.节省安装费用 3.节省维护开销 4.用户具有高度的系统集成主动权 5.提高了系统的准确性与可靠性 3.现场总线的应用领域 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。

二．现场总线的标准 1.IEC61158的制定 1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。 发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus 为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP 立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业 利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。 在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）

十种类型现场总线的体系结构简析

十种类型现场总线的体系结构简析 2015-04-22 10:01:35 来源:cechina 关键字：现场总线体系结构 按照国际电工委员会IEC/SC65C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、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。根据使用场合和用途不同，现场总线又分为H1低速现场总线和H2高速现场总线。IEC/SC65C最初定义H1总线为用于制造或过程区域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总线，H2 总线为无需解决两线制供电，用于装置间传送信息的高速串行总线。H1和H2总线相辅相成构成了完整的工业自动化系统信息通信网络。 经过长达15年的争论，IEC61158用于工业控制系统的现场总线国际标准于2000年初终于获得通过，现场总线之争逐渐随之退潮，IEC/SC65C/WG6现场总线标准委员会到此也完成了历史使命。为了进一步完善IEC61158标准，IEC/SC65C成立了MT9现场总线修订小组，继续这方面的工作。MT9工作组在原来8种类型现场总线的基础上不断完善扩充，于2001年8月制定出由10种类型现场总线组成的第三版现场总线标准，它们是：Type1 TS61158 现场总线、Type2 ControlNet和Ethernet/IP 现场总线、Type3 Profibus现场总线、Type4 P-NET现场总线、Type5 FF HSE现场总线、Type6 Swift-Net 现场总线、Type7 WorldFIP 现场总线、Type8 INTERBUS现场总线、Type9 FF H1现场总线以及Type10 PROFInet现场总线，该标准于2003年4月成为正式国际标准。限于篇幅，本文对10种类型总线做概要论述，并简单综述上述总线近三年来的最新进展。 1 Type1 TS61158 现场总线 Type1 现场总线标准由以下部分构成： PhL：IEC61158-2：1993标准的超集（Superset）； Foundation Fieldbus的超集； WorldFIP的功能超集； DLL：IEC TS61158-3，TS61158-4； Foundation Fieldbus的超集； WorldFIP的功能超集； AL：IEC TS61158-5，TS61158-6。 1998年之前，IEC/SC65C只推荐一种类型的现场总线，该总线主要采纳Foundation Fieldbus总线和WorldFIP总线基本技术，并严格按照IEC定义制定现场总线标准，由于各种原因，经过多轮投票未获通过，只能按规定成为技术报告TS61158，以此为基础形成了现在的Type1现场总线。国际电工委员会推荐的通用现场总线网络结构如图1所示，从图中可以看出现场总线系统可以支持各种工业领域的信息处理、监视和控制系统，用于过程控制传感器、执行器和本地控制器之间的低级通信，可以与工厂自动化的PLC实现互连。在这里，H1现场总线主要用于现场级，其速率为31.25Kbps，负责两线制向现场仪表供电，并能支持带总线供电设备的本质安全；H2现场总线主要面向过程控制级、监控管理级和高速工厂自动化的应用，其速率为1Mbps，2.5Mbps和100Mbps。

DeviceNet现场总线协议讲解

DeviceNet 现场总线协议讲解
Devicenet 简介: DeviceNet 是由美国 Rockwell 公司在 CAN 基础 上推出的一种低成本的通信链接， 是一种低端网络系统。 它将基 本工业设备连接到网络，从而避免了昂贵和繁琐的硬接线。 DeviceNet 是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部 件间的可互换性的同量， 减少了配线和安装工业自动化设备的成 本和时间。DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信， 而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能。 现场总线系统的结构和技术特点 1. 现场总线的历史和发展 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着 微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧下降， 计算机与 计算机网络系统得到迅速发展， 而处于生产过程底层的测控自动 化系统，采用一对一联机，用电压、电流的模拟信号进行测量控 制， 或采用自封闭式的集散系统， 难以实现设备之间以及系统与 外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”。要实现整 个企业的信息集成， 要实施综合自动化， 就必须设计出一种能在 工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通讯系统，形成工 厂底层网络， 完成现场自动化设备之间的多点数字通讯， 实现底

层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。 现场总线就是 在这种实际需求的驱动下应运产生的。 它作为过程自动化、 制造 自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网络， 沟通了生产过程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，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了条件。 由于标准实质上并未统一， 所以对现场总线的定义也是各有 各的定义。下面给出的是现场总线的两种有代表性的定义。 (l) ISA SP50 中对现场总线的定义。现场总线是一种串行的 数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备(即 场地级设备)之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设 备(即车间级设备)之间的联系。 这里的现场设备指最底层的控制监测、 执行和计算设备， 包 括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和内存等各种类型的仪 表产品。 (2)根据国际电工委员会 IEC 标准和现场总线基金会 FF 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式、 双 向传输、 多分支结构的通讯网路。 现场总线的本质含义表现在以 下 6 个方面： a)现场通讯网路： 用于过程以及制造自动化的现场设备或现 场仪表互连的通讯网路。 b)现场设备互连：现场设备或现场仪表是指传感器、变送器

机器人冲压自动化生产线的九大部分解读

机器人冲压自动化生产线的九大部分解读 典型的机器人冲压自动化生产线包含以下部分：机器人、电控系统、拆垛装置、过渡皮带、板料清洗机、板料涂油机、对中台、线尾码垛系统、安全防护系统及机器人端拾器。具体布置方式可以根据生产车间的面积进行调整，如拆垛车的开出方式既可以与冲压线平行也可以与冲压线垂直。 一、冲压机器人冲压生产用机器人除了要求负载大、运行轨迹精确及性能稳定可靠等搬运机器人所共有的特性，还要满足频繁起/制动、作业范围大、工件尺寸及回转面积大等特点。各个厂家的冲压机器人都在普通搬运机器人的基础上加大了电动机功率及减速机规格，加长了手臂，并广泛采用棚架式安装结构。 二、机器人冲压自动化线控制系统机器人冲压自动化系统需要集成压力机、机器人、拆垛机、清洗机、涂油机、对中台、双料检测装置、视觉识别系统、各种皮带、同步控制系统、安全防护系统及大屏幕显示，并具有无缝集成进工厂MES系统的能力。为了把如此多的智能控制系统有效集成，一般采用以太网与工业现场总线二级网络系统，其中现场总线系统可能同时搭载安全总线。 三、拆垛系统目前常见的拆垛系统有三种，分别是专用拆垛机/机器人+拆垛小车/桁架式机械手+拆垛小车。 专用拆垛机。其结构特点是垛料放置在可移动液压升降台车上；垛料高度依靠与光电传感器与液压系统控制，保持恒定；磁力分张器依靠气动或电动驱动自动贴近垛料；采用气缸驱动、矩阵布置的真空吸盘组进行拆垛，真空吸盘组垂直运动；拆成单张的板料采用磁性皮带传输。 机器人+拆垛小车。其结构特点是垛料放置在可移动的拆垛小车上；垛料高度不控制，拆垛时依靠计算的板料厚度自动调整机器人吸料高度；磁力分张器支架安装在拆垛小车上，支架可平移并具有多个可自由旋转的调整关节，更换垛料时人工将磁力分张器靠在垛料周边；拆垛用真空吸盘组及双料检测传感器安装在机器人端拾器上；拆成单张的板料由机器人放置在可伸缩过渡皮带上进行传输。

菲尼克斯现场总线与INTERBUS现场总线综述

1 引言 在近100多年的历史中，机械制造工业从未有过如此激烈的竞争和变动。全世界都在查找符合以后进展的先进的自动化制造技术的概念。信息技术、计算机技术和操纵网络技术的进展给制造工业的进展提供了巨大的机遇。要在制造工业市场上占有领先的地位，那个企业必须具有提高生产率、降低制造成本的能力。这种能力的提高的关键是如何将新型的自动操纵系统应用在生产制造业中。众所周知，计算机技术、通讯技术、IT技术的进展不断地渗透到工业操纵领域，引起了工业自动化操纵的不断变革，其要紧特征确实是现场总线技术、PC-based技术以及工业以太网技术。这些技术的出现使得工业自动化技术的水平达到了一个新的高峰，面向21世纪的现代工业操纵系统正在逐渐形成。十多年来，Phoenix Contact公司坚持不断创新，不断变革，在

工业自动化操纵领域提出自己独特的解决方案，特不针对如何提高生产率这一制造工业关键的问题。一种具有开放性通讯平台的模块化自动操纵系统—AUTOMATIONWORX（AX）已在生产实际中得到广泛的应用，其先进性、经济性和可靠性得到了实践的证明。事实表明将这种技术用于汽车制造业上可减少 25%的厂房面积、70%系统部件的库存量和90%的安装调试时刻，使生产率和经济效益得到了最大的提高。 2 生产率的提高取决于生产过程的信息化以及制造系统 的集成能力 在当今科学技术迅猛进展的时代，生产率的提高是增强竞争能力的关键。机器和工业设备经济使用的必要性越来越得到人们的重视。这不仅仅是指机械生产厂，同时也是对产品制造厂的要求。充分的利用生产的潜力，尽可能地缩短定单到发货的时刻，这需要工业制造厂家的高度的灵活性和产品生产厂生产新的产品的机动性。这确实是讲，机器和工业设备的制造必须在一定的程度上与技术流程的信息流相结合，即通讯技术必须与生产制造技术紧密的结合起来。为了满足生产设备的高度适应性以及产品快速地改朝换代，制造厂家在制造设备时必须考虑设计、制造、安装和现场调试时所使用的自动操纵方案的一致性，即它的集成

现场总线基础知识

现场总线基础知识 现场总线技术综述 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，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。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，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、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。 一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把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作为新一代控制系统，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。 现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus （FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。 一、现场总线的技术特点 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，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。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。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。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。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。 2、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。 3、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

现场总线CAN复习题3

（1）CAN的ISO/OSI参考模型的层次结构分为物理层和数据链路层。（2）CAN报文帧格包含11位标识符的标准帧和29位标识符的扩展帧。（3）微控制器和SJA1000之间状态、控制和命令信号的交换都是在控制段中完成的。 （4）SJA1000检测到有复位请求，中止当前报文收、发工作，进入到复位模式，当复位请求位出现1到0的变化，CAN控制器将返回到操作模式。（5）验收滤波器由验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器定义。 （6）改变验收滤波器配置的途径：在运行中改变和在复位模式改变。 （7）CAN总线智能节点的软件设计包括：CAN节点初始化、报文发送和报文接收。 （8）CAN总线上用显性和隐性两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。 （9）验收滤波器的滤波模式包括单过滤模式和双过滤模式。 2.远程帧由6个不同的位域组成：帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结尾 4. CAN总线报文传送由4种不同类型的帧表示，分别是数据帧、远程帧、错误帧、过载帧。 8. 过载帧由过载标志和过载界定符组成。 9. CAN总线的同步方式有两种：硬同步和重新同步。 10. SJA1000有两种操作模式：支持CAN2.0A协议的BasicCAN模式和支持CAN2.0B协议的PeliCAN模式。 18. 在CAN总线中存在5种不同的错误类型，即：位错误、填充错误、CRC错误、格式错误、应答错误。

（1）CAN报文中帧类型不包括（C）。 A、数据帧 B、远程帧 C、应答帧D错误帧 （2）SJA1000中，状态寄存器对于微控制器来说是（B）。 A、只写寄存器 B、只读寄存器 C、可读可写 D、以上均不对（4）CAN发送缓冲区列表中，数据长度最大为（D）字节。 A、5 B、6 C、7 D、8 (5) 在（C）模式中才能对CAN寄存器的进行设置。 A、工作模式 B、操作模式 C、复位模式 D、自检模式 （7）可以作为CAN总线的传输介质是（D）。 A、光纤 B、双绞线 C、同轴电缆 D、以上均可 （8）下面哪种说法是错误的（C）。 A、CAN是目前为止唯一有国际标准的现场总线。 B、CAN为多主工作方式，而且不分主从。 C、CAN采用破坏总线仲裁技术。 D、CAN的直接通信距离可达10Km。 （9）在一个给定的CAN系统中，位速率是（C）。 A、唯一的 B、固定的 C、唯一且固定 D、唯一但不固定 （10）CAN在通信中的错误类型不包括：（D） A、位错误 B、填充错误 C、应答错误 D、总路冲突错误 (15)CAN系统中，中断类型包括：（D）

工业现场总线体系介绍

1.现场总线概述 现场总线（Field bus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它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。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。 它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。简单说，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。现场总线应用行业：现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用，对国民经济的增长

有着非常重要的影响。现场总线主要应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。 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。 ①现场总线的定义： 现场总线是用于现场仪表与控制室之间的一种“全数字化，双向．多变量，多点多站的通信系统”其本质含义表现在以下六个方面：现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能模块和开放式互连网络 ②现场总线的优点： 实现了全数字化通信，不同厂家产品互操作；实现了真正的分布式控制(分散式控制)：可以传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简单诊断信息一并传送，可以产生最先进的现场仪表，多变量变送器；提高了测试精度；增强了系统的自治性。 现场总线特征 (1) 全数字化通信 (2) 开放型的互联网络 (3) 互可操作性与互用性 (4) 现场设备的智能化 (5) 系统结构的高度分散性 (6) 对现场环境的适应性 现场总线特点及缺陷 现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。 通信标准的公开、一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。 功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。 控制功能下放到现场，使控制系统结构具备高度的分散性。 现场总线总线优点 现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的

工控领域最流行的九大现场总线

工控领域最流行的九大现场总线

工控领域最流行的九大现场总线 2012-07-27 11:55:57来源：OFweek工控网 我要分享 评论投稿订阅 导读：现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地。它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益，因而会得到广泛的应用，并推动自动化相关行业的发展。 现场总线（Fieldbus）是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于现场总线技术过程自动化、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。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，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。

现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、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。 一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把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作为新一代控制系统，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。

现场总线种类及标准介绍

现场总线种类及标准介绍 现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon 公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI （ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet 与ControlNet等等。 现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等 1、基金会现场总线FF 现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总线。它的前身是可互操作系统协议ISPInterperableSystemProtocol）--基于德国的ProfiBis标准，和工厂仪表世界协议WORLD （WorldFactoryInstrumentationProtocol）--基于法国的FIP标准。ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了现场总线基金会。 基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层）。另外增加了用户层。 2、ProfiBus