现场总线总结

总线基本概念部分

1、现场总线的概念P1：

现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装臵之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。

2、现场总线的5个发展阶段P2：

》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

》集散控制系统DCS

》现场总线控制系统FCS

3、现场总线分类P3：

(目前现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是很高。高速现场总线主要应用于控制网内的互连，连接控制计算机、PLC 等智能程度较高、处理速度快的设备，以及实现低速现场总线网桥间的连接，它是充分实现系统的全分散控制结构所必须的。) 传感器总线和设备总线统称为现场总线；

按通信帧的长短，把数据传输总线分为：传感器总线，设备总线和现场总线；

ASI总线，传感器总线，位级数据总线；

CAN总线，设备总线，字节级数据总线；

ControlNet,PROFIBUS,Foundation Fieldbus总线，现场总线，数据块级数据总线；

4、现场总线的技术特点P8：

? 1.系统的开放性

? 2.可操作性与互用性

? 3.现场设备的智能化与功能自治性

? 4.通信的实时性和确定性

? 5.对现场环境的适应性

5、现场总线的优势与劣势P9：

优势：1.节省硬件数量与投资；2.节省安装费用；3.节约维护开销；3.用户具有高度的系统集成主动权；4.提高了系统的准确性与可靠性

劣势：网络通信中数据包的传输延迟，通信系统的瞬时错误和数据包丢失，发送与到达次序的不一致等，都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，是的控制系统的分析和综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。

6、总线操作、总线仲裁概念P15

总线操作：总线上数据发送者与接受者之间的连接->数据传送->脱开这一操作序列成为一次总线操作。这里的连接指在相同或不同设备内，通信对象之间的逻辑绑定。连接完成之后通信报文的发送与接收过程，或者数据的读写操作过程，称为数据传送。而脱开则指完成一次或多次总线操作后，断开发送者与接受者之间的连接关系，放弃对总线的占有权。

总线仲裁：由于总线是多个设备之间信号传输的公共路径，当有一个以上设备企图同时占用总线时就可能会发生冲突。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。某一时刻只允许一个设备占用总线，等到他完成总线操作，释放总线占有权后，才允许其他设备占用总线。

7、信道容量香农公式P24：

信道容量的香农计算公式：C=W *log2（1+S/N）(以2为底的对数)；

W:信道带宽; S/N: 信噪比

?》提高带宽或信噪比能增加信道容量；

?》在信道容量一定时，带宽与信噪比之间可以相互弥补。

信道容量随信噪比的提高增加了许多; 由于噪声功率N=Wn0(n0为噪声的单边功率谱密度) ，因而随着带宽W的增大，噪声功率N 也会增大。所以增加带宽W并不能无限制地使信道容量增大。

数据的传输速率应该在信道容量容许的范围之内–考虑到噪声环境.

8、模拟数据编码P25：

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，称为摸拟数据编码；

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。通过编码将数据转换成适合于传输的物理信号。（编码指将数据转变为信号的一系列规则）

模拟数据编码采用模拟信号来表达数据的0，1状态。信号的幅度、频率、相位是描述模拟信号的参数：

* 幅值键控(ASK Amplitude-Sheft Keying)又称键控调幅

* 频移键控(FSK Frequency-Sheft Keying)又称键控调频

* 相移键控(PSK Phase-Sheft Keying)又称键控调相

9、数据传输方式分类P26-29：

1.按数据流的组织方式分：并行通信，串行通信。

2.按信息同时传输的方向分：单工通信，半双工通信，全双工通信。

3.按传输信号的频率范围分：基带传输，宽带传输。

4.按通信的同步方式分：同步通信，异步通信。

串行传输具有易于实现，在长距离连接中可靠性高等优点，适合远距离的数据通信；

并行传输典型应用：计算机的串口与并口；

基带传输

–在基本不改变数据信号频率的情况带信号，即基本按数据基波的原样传

–传输过程对信号不采用调制措施。

–属于被广泛采用的数据传输方式。

载波传输

–发送设备要产生某个频率的信号作为载波来承载数据信；

–按幅值键控，频移键控、相移键控等不同调制方式改变波信号的幅值、频率、相位，形成承载了数据的调制信；

–发送承载了数据的载波信号，即载波传输。

–载波传输中传输的调制信号与数据基波的差别较大。

同步传输用于：

?一块电路板元器件之间传送数据；

?短距离数据通信，如连接电缆在30～40cm甚至更短；同步传输适合高速传输；

长距离数据通讯时同步传输的代价较高，容易受到噪声的干扰‘

10、传输差错的检测方法P30-31：

检错仅识别错误的出现，不判别哪一位或哪些位出现了错误；

* 常用检错方法：

冗余：如对每个字符都传输两次。如果没有能够连续两次收到相同的字符，就意味着发生了一个传输错误。

回送：*将接收到的信号回送给发送者

*如在操作人员手工键盘输入的应用场合，接收端把收到的每一个字符都回送给操作人员，让操作人员来确认字符是否被正确输入。如通过回送发现了传输错误则重传。

奇偶校验：

?在每个字符或字节中添加奇偶校验位，使得一个字符或字节中1的总个数总是奇数，为奇校验；?添加奇偶校验位，使得一个字符或字节中1的总个数总是偶数，为偶校验；

?奇偶校验应用简单，但可能漏掉大量错误；

求和校验：

?在发送端对传输数据求和，将校验和附在数据之后一并发送；接收端也对收到的数据求和，如果求得的校验与接收到校验和有差异，就判断通信出错；

?校验和能检测出95％的错误；?计算量大于奇偶校验方法；

循环冗余校验ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）：

?按照要发送数据的位序列形成一个多项式ｆ(x)，ｆ(x)的各项系数为数据序列的0、1状态；?用预先约定的生成多项式G(x)去除ｆ(x) ，求得一个余数多项式R（x）；

?将余数多项式加到数据多项式之后发送；

?接收端用同样的生成多项式G(x)去除接收数据多项式’(x)，得到计算余数多项式；

?如果计算余数多项式与接收余数多项式相同，则表示传输无差错；如果计算余数多项式不等于接收余数多项式，则表示传输有差错。

ＣＲＣ的计算规则：采用即减法不借位，加法不进位的异或操作。?CRC能检测出约99.95%的错误?与前几种方法相比，其计算量大；

11、前向差错纠正的冗余位判断P34：

前向差错纠正

–在接收端检测和纠正差错，无需请求重发；将一些额外的位按照某种方式进行编码，加入到通信数据中。根据这些位的状态可检测到一定数量的错误并进行纠正。增加这些额外的位增加了通信开支，也增加了计算量。海明（R.W.Hamming ）码常用于前向差错纠正。

海明码的编码规则

?发送端：

–根据要传输的数据单元的长度，确定冗余位的个数；

–确定各冗余位在数据单元中的位臵；

–计算出各冗余校验位的值

–排列成包含冗余校验位的数据序列，按此序列发送

?接收端：

–按与发送方相同的方法，计算出接收数据的冗余校验位，排列成包含冗余校验位的数据序列；

–将按计算结果排列出的数据序列与接收到的数据序列比较，判断传输过程是否有错。是哪一位出错，并将出错位取反，以纠正该错误。

12、控制网络与计算机网络的异同P38 ：

网络节点

–计算机网络：计算机、工作站、打印机、显示终端

–控制网络：除了以上设备之外，还有PLC、数字调节器、开关、马达、变送器、阀门、按钮等。为内嵌有CPU、单片机或其它专用芯片的设备，或功能简单的非智能设备；

工作环境

–计算机网络：办公室

–控制网络：工业生产现场，酷暑严寒、粉尘、电磁干扰、震动、易燃易爆环境（本质安全），总线供电的需求；

任务

计算机网络：传输文件、图象、话音等。许多情况下有人参与。

控制网络：传输工业数据（图象），承担自动测控任务。许多情况下要求自动完成。

（特点实时性；可靠性的要求高；数据帧包含的字节数少）

13、曼切斯特编码和差分曼切斯特编码P25：

* 曼彻斯特编码规则：

–把时间划分为等间隔的小段。

–其中每小段代表一个比特(位/bit)。

–每个比特时间又被分为两半，前半段所传信号是该时间段比特值的反码，后半段传送的是该比特值本身。

–从高电平跳变到低电平表示0，从低电平跳变到高电平表示1。

* 特点：

–其波形中间点总有一次信号电平的变化，因而具有使网络上各节点保持时钟同步的内在时钟信息

–信号本身携带有同步信息,无需另外传送同步信号。

差分码

?用时钟周期起点电平的变化与否代表数据?1?、?0?状态的编码；

–时钟周期起点电平变化代表?1?，不变化代表?0?；

–差分码按初始状态为高电平或低电平，有相位截然相反两种波形；

?差分曼彻斯特编码

–时钟周期起点电平的变化与否代表数据的?1?、?0?状态。

既具有差分码的特点，又具有曼彻斯特编码的特点。

14、控制网络的实时性要求P41：

（控制网络——由具备通信能力的测量控制设备作为网络节点连接构成的能相互沟通信息，共同完成测控任务的网络系统）

控制网络应该满足对控制的实时性要求：如准确定时刷新变量数据，生产工艺要求分布节点间的动作应满足一定的时序要求，如由PLC控制的一个控制的一个生产装臵不同部件的动作时序与时限，而且它们的动作通常需要严格互锁。

15、控制网络的网络拓扑结构P42-43：

网络的拓扑结构：指网络中节点的互联形式；环形、星形、总线形和树形；

16、载波监听多路访问/冲突检测的工作原理P47：

》网络上的任何节点都没有预定的通信时间，随机向网络发起通信；

》多个节点同时发起通信，使信号在传输线上相互混淆而遭破坏，称为?冲突?；

》为避免冲突，每个节点在发送信息之前，都要侦听传输线上是否有信息在发送，这就是载波监听；

17、几种典型控制网络的通信模型P55（PPT上只给出了第一张图片的内容）：

P55

现场总线部分

1 、CAN总线的主要技术特点、技术规范、报文帧类型、帧结构、网络控制体系以及常见的CAN通信控制器

CAN的主要技术特点：

1.CAN网络上的节点不分主从（任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活）；

2.CAN采用非破坏性的总线仲裁技术（载波监听多路访问、逐位仲裁；先听再讲；当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而节省了总线冲突的仲裁时间）；

CAN网络上的节点具有不同的优先级

–可满足对实时性的不同要求

–高优先级的数据可在134微秒内得到传输

3.通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式收发数据，无需专门的?调度?；

4.CAN的直接通信距离最远可达10km（速率5kbps以下）；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m）；

5.CAN总线上的节点数决定于总线驱动电路，一般为可达110个；

6.报文标识符– CAN2.0A为2032种

– CAN2.0B扩展帧的报文标识符几乎不受限制；

7.CAN为短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；

8.CAN节点具有良好的检错功能，出错率低；（节点中均有错误检测、标定和自检能力。具有发送自检、循环冗余校验、位填充、报文格式检查等。）

9.CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。

10.CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。

11.CAN器件可被臵于无任何内部活动的睡眠方式（相当于未连接到总线驱动器；可降低系统功耗；其睡眠状态可借助总线激活或者系统的内部条件被唤醒。）

技术规范：

》CAN2.0A与CAN2.0B是1991年颁布的CAN技术规范的两个部分；

CAN2.0A只有标准帧一种帧格式；CAN2.0B包括标准帧与扩展帧两种；

》标准帧与扩展帧的区别主要在仲裁场与控制场–标准帧具有11位标识符–扩展帧具有29位标识符；

CAN报文帧的类型：4种不同类型的帧：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧；

CAN通信控制器82C200；CAN通信控制器SJA1000 2、CAN的下层网段LIN总线的主要技术特点》低成本、单总线实现方式；

》单主多从的时间触发通信概念；

》基于通用UART/SCI硬件接口的芯片；

》从节点的自我同步机制，无需晶振

》数据校验机制；

3、应用于车载网络的主要网络协议：

4 、PROFIBUS的通信参考模型、采用的传输技术以及总线访问方式：

ProfiBus主要有三部分组成，包括：

1．由现场总线报文——ProfiBus-FMS

2．分布式外围设备——ProfiBus-DP

3．过程控制自动化——ProfiBus-PA

PROFIBUS的通信参考模型：

PROFIBUS包含有三个子集：

–》PROFIBUS DP 用于设备级分散I/O之间的通信，实现分布式控制系统设备间的高速数据传输，传输速率在9.6Kbps—12Mbps之间可选；

–》PROFIBUS PA 用于过程自动化，采用IEC61158-2通信规程，传输速率为31.25K，适用于有总线供电、本质安全要求的应用场合；

–》PROFIBUS FMS 用于车间级的数据通信，可提供通信量大的相关服务；

?DP略去了第3到7层，数据传输快速高效。第1层提供RS485传输技术和光纤。第2层采用主从分时轮询协议，完成总线访问和数据传输。用户层规定可以调用的应用功能，说明不同DP设备的行为。

?FMS定义了1，2，7层。1、2层使用和DP相同的传输技术和统一的总线协议。第7层为现场报文规范FMS。

?PA的第1层采用IEC1158标准。曼彻斯特编码，总线供电，本质安全。与DP网段通过耦合器相联。PROFIBUS 传输技术：

提供三种不同的物理层选择：

RS 485：用于DP和FMS（对称传输，称H2）；

IEC 1158-2：用于PA（位同步协议，称H1）；

光纤：用于DP和FMS；

PROFIBUS 总线访问方式：多主令牌环，主从通信；

混合总线访问协议:

主站间的逻辑令牌环

主从站间的主从协议

主站:

主站在一个限定时间内（Token Hold Time)对总线有控制权

从站:

从站只是响应一个主站的请求，它们对总线没有控制权

5、控制网络中，本质安全和总线供电的基本概念：

总线供电：网络传输介质在用于传输数字信号的同时，还为网络节点设备传递工作电源者，被称之为网络供电。

本质安全：本质安全是指将送往易燃易爆危险场合的能量，控制在引起火花所需能量的限度之内，从根本上防止在危险场合产生电火花而使系统安全得到保障。

6 、工业以太网的基本概念、应用分类、TCP/IP分层模型：

工业以太网是普通以太网技术在控制网络延伸的产物,是工业应用环境下信息网络与控制网络的结合体；

工业以太网的应用分类：

? 1.作为工业环境中的计算机网络；

? 2.作为其他现场总线网段的上层（高速）网络；

? 3.基于普通以太网技术的控制网络；

– -E网到底，在实时性要求不严格的场合用作控制网络

? 4.基于实时以太网技术的控制网络；

7、以太网技术在工控领域应用受限的原因：

1. CSMA/CD的媒体访问控制方式不能满足一些控制场合的实时性要求;

2.接插件、集线器、交换机等是为办公应用设计的，不适应工业现场恶劣环境的要求；

3.抗电磁干扰能力；

4.本质安全；

5.总线供电；

8、以太网技术为适应工业应用环境的解决方案：

》可安装在DIN导轨上的导轨式收发器、集线器、交换机系列；

》工业级接插件–特殊封装的工业以太网接插件；采用DB-9结构的接插件；

》冗余电源供电

9、以太网技术针对通信实时性的解决方案：

–》利用以太网现有的技术优势，扬长避短；

–》开发实时以太网技术，如研制实时以太网通信接口芯片 Net Silicon等；

扬长避短的措施：

》利用通信速率高的优势；

》采取控制网络负荷的措施；

》采用全双工交换技术；

控制网络部分

1、LonWork网络使用哪几种介质；

双绞线、光纤、红外线和电力线；

2、神经元芯片有几个处理器，分别有何用途；

3、LonWorks 网络由哪几部分组成；8个

按功能划分，包括：LonWorks节点、LonWorks路由器、LonWorks Internet 连接设备、LonWorks 收发器、LonTalk协议、LonWorks网络和节点开发工具、LNS网络工具、LonWorks网络管理工具。

4、LonWorks 网络现场控制节点主要包含哪些部分；

应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源.

5、LonWorks 网络路由器的特点、功能；

路由器特点：通常有两个互联的神经元芯片，每个神经元芯片配有适用于两个信道的收发器，路由器就连接在这两个信道上。路由器对网络的逻辑操作是完全透明的，但是他们并不一定传输所有的包。LonWorks路由器能支持从简单到复杂的网络连接，这些网络可以小到几个节点，大到上万个节点。

功能：

》扩展通道容量;

》连接不同的介质或波特率;

》提高LonWorks网络可靠性;

》全面提高网络性能.

6、LonWorks 网络变量特点；

1.网络变量是在应用程序中被定义的变量，可以是整型、字符型或结构等类型，但不能是指针类型。

2.节点数据可以通过网络变量进行共享，一个节点输出的网络变量的更新，而所有与之相连的其他节点的输入网络变量也相应的更新。

3.网络变量的传送是通过Lontalk协议来完成的，对用户来说是透明的，应用程序开发者不必关心网络变量传送的目的地址、打包拆包、报文缓冲区、请求、响应、重发等低级网络操作，因此网络变量大大简化了开发和安装分布系统的过程。

4.一个节点最多可以定义62个网络变量（对于数组型网络变量包含数组中每个单元）。

5.网络变量还可以根据Lontalk协议定义为认证方式、优先级等方式；还可以定义为同步方式，他能保证网络变量的所有更新都被转送。

7 、LonWorks 网络、LonTalk 协议及其神经元芯片的特点：（网络特点见282）

LonTalk 协议特点：

》发送的报文都是很短的数据；

》通信带宽不高；

》网络上的节点往往都是低成本、低维护费用的单片机；

》多节点，多通信介质；

》可靠性高；

》实时性高。

神经元芯片的特点：

》神经元至少包括2KB RAM,用于堆栈段、应用程序和系统程序的数据区、LonTalk协议应用缓冲区和网络缓冲区。对于数据区不多的程序可以直接使用该区，无需另外扩展存储器；

》不仅具有强大的通信功能，而且集采集控制于一体；

》神经元芯片可以支持多种通信介质；

8、ControlNet通信调度方法；

P335

9、ControlNet虚拟令牌如何传递；

10、Interbus 协议特点；

?物理层采用RS-485串行通信标准，树型拓扑结构，可连接255个子站，易于扩展、易于分层，总长可达12.8km。

?数据链路层采取集总帧的数据环型存取方式，各子站无须编址。

?应用层定义了网络信息的读、写及操作命令，同时检测网络设备和统计通信失败。

11、Interbus 帧结构特点：

》集总帧的数据环型存取方式，各子站无须编址；

》有效数据所占比例高，加上所有节点的输入输出和过程参数几乎在同时进行，因而通信的有效利用率很高。

计算机总线部分（简答题的多些）

1、计算机总线的分类：

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 复习题 西华大学

1.计算机控制系统的发展经历了哪几个阶段？各有何特点？ 一、数据采集与处理：计算机并不直接参与控制，对生产过程不会产生直接影响，能对整 个生产过程进行集中监视，可进行越限报警，可以得到大量统计数据。 二、直接数字控制系统（DDC）：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统 有一个功能较齐全的运行操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 三、监督计算机控制系统（SCC）：一般由两级计算机组成，第一级计算机与生产过程连接， 并承担测量和控制任务，即完成DDC控制，第一级计算机和第二级计算机之间的数据通信，通常采用串行数据链路规程，传送效率一般较低。 四、集散控制系统（DCS）：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对 独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 五、现场总线控制系统（FCS）：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协 议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统。 2.什么是现场总线？简述现场总线出现的背景？ 1.在生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行、多点数字通信的系统称为现场总线； 2.出现的背景是：一是技术基础：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；二是技术开发和标准制定的战争：不同的国际标准化组织对现场总线的优缺点存在激烈争论。 3.什么是现场总线控制系统？简述现场总线系统技术特点？ 1.现场总线控制系统采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位 于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，各种适应实际需要的控制系统； 2.现场总线系统技术特点：（1）开放性（2）互可操作性与互换性（3）设备智能化（4） 彻底分散（5）现场环境适应性（6）系统可靠性（7）信息一致性（8）经济性（9）易于安装和维护。 4.简述FCS与DCS的区别？FCS有何优点？ 区别是FCS是放弃常规的4~20mA模拟信号传输标准，采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统； 5.主流现场总线有哪些？其特点如何？ 1.主流现场总线有DDC，DCS，FCS； 2.DDC：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统有一个功能较齐全的运行 操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 DCS：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 FCS：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实

plc课程心得小结

目录 引言 (1) 1 概述 (1) 1.1 PLC概述 (1) 1.2 项目概述 (2) 2.1 系统结构配置 (2) 3 取水站工程设计过程 (3) 3.1 取水站整体设计思路 (3) 3.2 取水站的硬件你配置 (4) 4 项目实现过程 (5) 4.1 进行硬件组态 (5) 4.2 进行程序的编写 (5) 4.2.1 所有程序的程序块的总集 (5) 4.2.2 系统的启停模式和信号采集控制 (6) 4.2.3 项目的模拟调式 (7) 5 工程总结 (7) 6 个人总结 (7) 致谢 (8) 参考文献 (9)

引言 随着现代化工业进程的不断加快，人们更加注重工业生产的效率，PLC自动化控制系统被应用于工业生产，不但工作效率高，而且还能行预处理很多工业生产过程状况、省去大量人为控制的麻烦，它已经逐渐成为社会发展的一种主流。由于体积小、可靠性高以及组态灵活等特点,PLC 在工业控制领域得到了广泛的应用。在PLC组成的控制系统中, 一般由上、下位组成主从式控制系统。下位机为PLC, 完成数据采集、状态判别和逻辑控制等; 上位机则多为工业控制机或微型计算机. 完成采集数据信息的存储、分析处理, 并用于状态显示、报警等。二者结合实现对系统的实时监控。这种控制系统充分利用了工控机和PLC 的各自特点, 实现了优势互补, 因而被广泛采用。水厂取水泵房的可控设备较少, 采用PLC 控制具有很高的性价比。所以我要介绍的取水房水泵房同样也运用了PLC 自动控制的技术。 关键字：自动化，PLC，控制系统，计算机技术 1 概述 1.1 PLC概述 可编程逻辑控制器（PLC）是一种以微机处理器为核心的，通过数字运算操作的电子系统装置，转为工业现场设计而设计。在存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和算数运算操作的指令，并通过数字或模拟式的输入输出接口，控制各种类型的机械生产过程。目前PLC已应用在许多工厂和机器上，PLC不同于通用计算机，它支持多个输入和输出，扩展了工作的温度范围，受电气噪声的影响很小，具有良好的抗震动和冲击性能。控制机器工作的程序通常存储在电池备份或者非易失性内存中。PLC还是一个硬性实时控制系统的例子，它的输出结果必须在有限的时间内响应输入条件的变化，否则将导致误操作。

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

几种常见的现场总线简介

几种常见的现场总线简介从1984年IEC开始制订现场总线国际标准至今，经过16年的努力和有关各方的协商妥协，最终，采用包括8种类型现场总线的IEC6lI58标准，并于1999年底的投票中得以通过。 2.1 Type l IEC技术报告（即FF H1）FF H1现场总线的网络协议是按照ISOOSI参考模型建立的，它由物理层、数据链路层、应用层，以及考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的用户层组成。基金会现场总线（FF）是Type1现场总线的一个子集（Subset）。 2.2 Type 2 ControlNet ControlNet现场总线得到美国Rockwell公司支持。它采用了一种新的通信模式：生产者/客户（Producer/Consumermodel）模式。这种模式允许网络上的所有节点，同时从单个数据源存取相同的数据。这种模式最主要的特点是增强了系统的功能，提高了效率和实现精确的同步。 2.3 Type 3 Profibus Profibus得到德国Siemens公司支持。Profibus数据链路层总线存取有两种方式，即令牌环（Token-Ring）方式和主站/从站（Master/Slave）方式。Profibus系列由3个兼容部分组成，即Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA。Profibus-DP适用于设备级控制系统与分散I/O之间高速通信，它使用物理层、数据链路层以及用户接口。Profibus-FMS适用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。Profibus-PA专为过程自动化设计，它能够将变送器和执行器连接到一根公共总线，符合IEC61158.2物理层规范，

现场总线 考点总结

现场总线考点总结 地址，存放在网卡的站地址寄存器（PROM）中。MAC 地址是一个48 位地址，前24位是IEEE统一分配的网卡制造厂家标识号，后24 位是生产厂家分配的网卡序列号，如 00-0F-B0-37-A4-E5；工作过程：当网卡收到一个目的地址为非本机的帧或有差错的帧时，它就丢弃该帧，并不通知它所在的计算机；当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给上一层。当计算机要发送高层交下来的数据时，就由协议栈向下交给网卡，组装成帧后，发送到局域网。介质访问方法：通过对介质访问的控制可以解决在同一时间上多个设备同时争用传输介质。在随机访问方式中常用的争用总线技术为CSMA/CD;在控制访问方式中常采用令牌总线、令牌环方式。CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)：需要发送数据时，首先需监听总线，以判断总线上是否存在其他站发送的信号。如果介质是空闲的，则可以发送；否则以某种算法等待一定时间间隔后重试。三种CSMA/CD坚持退避算法：不坚持CSMA：若介质是空闲的，则发送；否则等待一段随机时间再重复检测；1-坚持CSMA：若介质是空闲的，则发送；否则继续监听，直到介质空闲为止；p-坚持CSMA：若介质是空闲的，则发送；否则以概率p发送或以(1-p)概率延迟一段时间后重新检测。令牌访问控制方式：按一定顺序在各站点之间传递令牌，谁得到令牌谁有权发送数据。令牌环方式、令牌总线方式

（特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网；应用：工厂自动化和过程控制 (适合总线状的装配线，并具有可预测的时延，能满足实时处理要求)）介质访问方法比较：CSMA/CD 优点：协议简单、安装容易、总线可靠性高，在局域网中获得了广泛应用。该协议给用户提供均等的访问权，在轻负载情况下，CSMA/CD有良好的延迟特性和吞吐能力。缺点：必须进行冲突检测，而且对最小帧长度有一定限制，因而对短报文存在带宽浪费现象。CSMA/CD随负载的增加，冲突增加，性能迅速下降。由于随机竞争发送和延迟等待，无法预知数据传输的最大延迟，又没有优先级，因此不适用于实时系统。令牌环优点：可使用多种传输介质，可采用全数字技术，支持优先级，支持短帧；将令牌环网做成星形环可自动检测和隔离电缆故障；在高负载下可以获得很高的传输效率。缺点：在低负载下时延较大；由于采用集中式控制，对监控站的可靠性要求较高。令牌总线优点：具有极好的吞吐能力，而且其吞吐量随数据传输速率增加而增加，并随介质饱和而稳定下降。它不需冲突检测，可以调节对介质的访问权，既可以公平地访问，又可以提供优先级，而且可以预知数据在网中的最大延迟，适用于实时系统。缺点：要进行逻辑环的维护，而且物理层规范复杂，在轻负载情况下可能要等待许多无用的令牌帧传递，从而减少了对信道的利用率。结论在很重的负载下IEEE802、3局域网彻底不能用，而基于令牌的局域网则可达到接近于100％的效率。若负载范围是从轻到中等，则三种局域网都能胜任。从市场情况

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）

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

通信与现场总线课程设计报告书

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 (5) 三、实验设备与仪器 (6) 四、设计思路与过程 (6) 五、调试和功能 (13) 六、联机调试：C/S方式的远程控制 (26) 七、课设总结与心得 (29)

（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的网络控制 （二）主要容及要求 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）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 独立完成，承担系统设计、系统分析、组态软件的学习与编程、网络系统调试等任务，要求提供最终的解决程序（验收）和相关文件，并以报告论文方式说明实现的思路及工程应用前景。 （三）进度安排： （1）在第一次课堂上了解并知道了Forecontrol V6.1软件的初步使用。 （2）根据相关资料，熟悉并设计并完成客户端组态软件的实际工艺流程界面界面的绘制。 （3）对搅拌罐工程相关控制进行了编程。 （4）熟悉服务器端通信参数的要求，完成C/S的网络控制。 （4）3月30日在实验室完成整个系统的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 对搅拌罐的网络控制 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）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 本次课程设计中，我们主要运用了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）的网络控制。 理想模型：

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

各类总线的介绍

总线 一．总线的概念 总线是一组用于计算机之间各部件之间进行数据和命令的传送的公用信号线。二．总线的分类 （一）总线（微机通用总线）按功能和规范可分为三大类型: (1)片总线(Chip Bus, C-Bus) 又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。 (2)内总线(Internal Bus, I-Bus) 又称系统总线或板级总线，是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。 (3) 外总线(External Bus, E-Bus) 又称通信总线，是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路，如EIA RS-232C、IEEE-488等。（现场总线CAN属于外总线） 三类总线在微机系统中的地位和关系 其中的系统总线，即通常意义上所说的总线，一般又含有三种不同功能的总线，即数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus）和控制总线CB

（Control Bus）。 （二）总线按照传输数据的方式划分：可以分为串行总线和并行总线。串行总线中，二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件；并行总线的数据线通常超过2根。常见的串行总线有SPI、I2C、USB及RS232等。 （三）总线按照时钟信号是否独立划分：可以分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号独立于数据，而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的。SPI、I2C是同步串行总线，RS232采用异步串行总线。 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。 三．各类总线介绍 内部总线 1．I2C总线是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。 2．SPI总线串行外围设备接口SPI是一种同步串行接口，SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以与SPI有关的软件就相当简单，使CPU 有更多的时间处理其他事务。 3．SCI总线串行通信接口SCI是一种通用异步通信接口UART，与MCS-51的异步通信功能基本相同。 系统总线 1．ISA总线总线标准是IBM 公司推出的系统总线标准。它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。它在80286至80486时代应用非常广泛，以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽，ISA总线有98只引脚。 2．EISA总线是在ISA总线的基础上使用双层插座，在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。在实用中，EISA总线完全兼容ISA总线信号。 3．VESA总线是一种局部总线，简称为VL(VESA local bus)总线。该总线系统考虑到CPU与主存和Cache 的直接相连，通常把这部分总线称为CPU总线或主总线，其他设备通过VL总线与CPU总线相连，所以VL总线被称为局部总线。它定义了32位数据线，且可通过扩展槽扩展到64 位，使用33MHz时

DCS操作系统学习总结

篇一：dcs学习总结 西安foxboro i/a系统dcs组态学习总结 热工专业王晓光 首先感谢燕山湖电厂及检修与维护部的领导给我们提供了这么好的一个学习环境，使我们能在这个环境中较系统的学习我厂的dcs系统。2010年8月30日，我们热工专业一行七人由负责人杨工带队前往西安热工研究院参加foxboro i/a系统dcs组态学习。在这近二十天的学习中，我们学习了foxboro i/a系统和iee组态软件等课程。通过对上述课程的学习我们大致了解了i/a系统的基础知识和概况，iee组态软件的应用和操作员画面的建立及历史数据库组态等方面的应用，通过学习使自己由一名对i/a系统了解得不深到比较系统的掌握，自己在对i/a系统的认识上也有了一个质的飞跃，从而提高了自己解决和处理问题的能力。下面就将学习情况作一总结。 i/a series 系统包括： ①i/a系统基础知识②i/a series 系统概述③操作系统④控制组态⑤显示与报警⑥foxdraw ⑦历史组态与过程报表⑧环境组态 i/a series 系统概述 1.i/a series 智能自动化系列是开放式的dcs 系统 美国福克斯波罗公司于 1987 年在世界上第一个推出了体现开放概念的超越一般 dcs 的新一代工业控制系统 ?? i/a series 智能自动化系列。为了解决计算机系统的互连，国际标准化组织（iso）提出了开放系统互连（osi）参考模型。福克斯波罗公司参加了 map 协议的制定。并首先在 i/a series 中全面地采用了map 协议。 i/a series 率先突破了封闭式发展的制约，广泛地采用国际标准，其产品符合国际标准化组织（iso）提出的开放系统互连（osi）参考模型。这样的系统允许将其它制造厂家的产品纳入自己的系统。也考虑到把将来新开发的设备容纳到 i/a series 中来。这样随着硬软件技术的发展，i/a series 必将得到进一步加强。 为了达到开放系统的目的，i/a series 在硬件、软件和通讯网络的设计上均全面采用国际公认的标准。 ? 在软件上采用与标准的 unix 系统完全兼容的 venix 和 solaris 操作系统。 ? i/a series 的应用软件与硬件彼此独立。不会因硬件更新而使现有的软 件失效。 ? 另外与 unix 兼容的由第三方开发的软件，可以不作修改或稍作修改 即可应用于 i/a series 中。? 采用 c 和 fortran 等高级编程语言，以便于软件资源的共享。 ? i/a series 是世界上第一个全面采用 ieee802 标准的工业控制系统。其 节点总线一级采用的是 ieee802.3 标准。在宽带和载波带局域网采用 了 ieee802.4 标准，现场总线采用 ieee1118 标准。 由于 i/a series 率先采用国际标准的开放系统网络结构，它对其它制造商的标准产品是完全开放的。它是新一代开放工业控制系统的标志，它具有十分广阔的发展前景。 2. i/a series 智能自动化系列的特点 i/a series 自动化系列的最大特点是系统的软件、硬件和通讯系统都广泛采用开放型标准设计。硬件品种少，可靠性高，组态灵活。 ? 硬件－ i/a series 四代兼容，从 cisc 到 risc ，从 intel 到 micro sparc，实现了长寿命的设计思想。由于硬件品种少，大大节省了用户在备件上的开销。现场总线设计思想领导了当今分散控制发展的方向，节省了用户在布线上的开销。 ? 软件－与 unix 系统 v 兼容的实时多任务 venix 操作系统和