现场总线与工业以太网_现场仪表功能块及常用参数-PPT精品文档
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现场总线和工业以太网
一、什么是现场总线二、现场总线的技术特点与优点三、现场总线的产生与发展趋势四、以太网与工业控制网络五、工业以太网什么是现场总线 现场总线是应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络现场总线是通信网络位于生产控制现场和网络结构的底层 现场总线是低带宽的控制网络它与上层的Internet、企业内部网Intranet相连构成企业综合自动化的通信网络平台现场总线对控制系统带来的革命 基地式仪表控制系统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、PLC基于现场总线的分散控制系统各阶段测控仪表能力指数现场总线开放标准数字DCS电动单元气动、模拟模拟按回路运行按过程运行过程优化管控一体化五十年代1960 1980 1998数字/模拟混合测控能力指数与一般通信技术的区别一般通信技术只是能实现信息的传输现场总线是一种控制系统框架一种全新的控制系统结构，即：现场总线还包括网络上的所有设备能够进行信息互访与互换总线上的设备之间能够进行互操作和系统集成现场总控制系统FCS采用开放式数字通信网络突破传统DCS中的专用通信网络结构网络集成的测量控制系统单个分散的测量控制设备变成网络节点现场总线为纽带构成共同完成任务的网络系统与控制系统实现现场测量控制设备之间的信息共享返回本章首页2.1 FCS的结构特点Multi-Controllers AOPIDAIPIDAOAI DCS FCS2.2 现场总线系统的技术特点 全数字通信多分支结构系统的开放性互可操作性和互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的高度适应性全数字通信抗干扰能力和鲁棒性都比较高，传输精度也得到显著提高信号的检错、纠错机制得以实现可进行多参数传输，消除了模拟信号的传输瓶颈 现场设备的测量、控制信息以及其他非控制信息如设备类型、型号、厂商信息、量程、设备运行状态等都可以通过一对导线传输到现场总线网络上的任何智能设备，如中央控制器等。
《现场总线技术》PPT课件
• 3、设备管理系统
• 提供自身及过程的诊断、管理、设备运行状态和厂家 提供的设备制造等信息
• 4、计算机服务模式
• 客户－服务器模式
• 5、数据库
• 有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序
• 6、网络系统的硬件与软件
• 硬件含：系统管理主机、服务器、网关、协议转换器、 计算机及底层智能仪表
• 软件含：网络操作软件、服务器操作软件、应用软件
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1.1.4 现场总线控制系统FCS
• 一、FCS的组成 • 组成特点： • 采用智能现场设备，能够把原先DCS系统中处
于控制室的控制模块和I/O模块置于现场设备， 直接在现场完成
• 应用现场设备的通信能力，现场的测量变送仪 表与执行机构直接传送信号
• 实现了彻底的分散控制
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几种有影响的现场总线
• 5、WorldFIP总线 • 应用领域：过程自动化、制造业自动化、电力、
楼宇等 • 6、P-NET 总线 • 应用领域：石化、能源、交通、轻工、建筑、
环保和制造业等。 • 7、HART (Highway Addressable Remote
Transducer) • 可寻址远程传感器高速通道开放协议 • 特点：在 模拟信号传输线上实现数字通信
FCS
• 4、分散功能块
• FCS废弃DCS的输入/输出 单元和控制站，把DCS控 制站的功能块分散地分配 给现场仪表，构成虚拟控 制站，统一组态，对所需 控制系统实现彻底的分散 控制。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 5、通信线供电（如：I2C总线）
• 6、开放式互联网络
现场总线与工业以太网基金会现场总线仪表课件
在功能块中，有三种类型参数：输入参数，功能块接收到 并进行处理的值；输出参数，功能块的处理结果可送给其他功 能块、硬件或者使用者；内含参数，用于块的组态、运行和诊 断。例如，在一个PID功能块中，过程变量是输入参数，控制 变量是输出参数，整定参数是内含参数，一个功能块中的所有 参数都有预先确定的名。
图2.44 上限校验
③非线性校验
在一定温度和压力范围内的传感器特性曲线可能有一点非 线性，这点最后的非线性将被非线性校验功能所校正。因此， 用户可在使用范围内校验变送器，以获得更好的精度。
因非线性校验可改变变送器的特性，所以应仔细阅读 LD302说明书，确认正在使用标准压力源的精度在0.03％或更 高，即标准信号源的精度至少是LD302的三倍。否则，变送器 的精度将受到很大影响。
图2.39 LD302的控制应用
如果LD302只需要完成一个测量功能，那么用户仅需要模拟 输入功能块AI。为了实现控制，就要用到LD302中或其现场总线 仪表中的PID功能块。
通过把功能块的输出连(链)接到其他功能块的输入，即能 建立起控制策略。当完成这种连接时，一个功能块的输入从要 取值的功能块的输出“拉”出数值。在同一仪表或与其他仪表 之间，都可实现功能块之间的链接，一个输出可以链接到多个 输入，这种链接是纯软件的。对一条物理导线上可以传输多少 链接基本上是没有限制的，但必须考虑每个链接的通信时间。 内含参数是不能建立链接的，但它是网络可视的。
校验就是要使读数与所施加的压力相一致。将一个已知的 标准值加在变送器上，然后通知变送器这个值是多少，指导变送 器达到正确值。有以下三种校验的类型可以利用。
①下限校验 当进行下限校验时，必须施加已知的外部标准 下 限 输 入 信 号 。 当 按 下 如 图 2.42 所 示 的 OK 按 钮 后 ， 就 打 开 了 SYSCON 的 上 、 下 限 校 验 窗 口 ， 如 图 2.43 所 示 。 选 择 Lower Value(下限)，25.523287mmH20是变送器的当前下限测量值，若 标准下限输入信号是25mmH20，只需要把标准下限数值25mmH20 通过键盘键入在Desired(希望值)的方框内，再按Send(发送)键。 这样，就把正确的渎数通知给了变送器，从而完成了下限校验。
图2.44 上限校验
③非线性校验
在一定温度和压力范围内的传感器特性曲线可能有一点非 线性，这点最后的非线性将被非线性校验功能所校正。因此， 用户可在使用范围内校验变送器，以获得更好的精度。
因非线性校验可改变变送器的特性，所以应仔细阅读 LD302说明书，确认正在使用标准压力源的精度在0.03％或更 高，即标准信号源的精度至少是LD302的三倍。否则，变送器 的精度将受到很大影响。
图2.39 LD302的控制应用
如果LD302只需要完成一个测量功能，那么用户仅需要模拟 输入功能块AI。为了实现控制，就要用到LD302中或其现场总线 仪表中的PID功能块。
通过把功能块的输出连(链)接到其他功能块的输入，即能 建立起控制策略。当完成这种连接时，一个功能块的输入从要 取值的功能块的输出“拉”出数值。在同一仪表或与其他仪表 之间，都可实现功能块之间的链接，一个输出可以链接到多个 输入，这种链接是纯软件的。对一条物理导线上可以传输多少 链接基本上是没有限制的，但必须考虑每个链接的通信时间。 内含参数是不能建立链接的，但它是网络可视的。
校验就是要使读数与所施加的压力相一致。将一个已知的 标准值加在变送器上，然后通知变送器这个值是多少，指导变送 器达到正确值。有以下三种校验的类型可以利用。
①下限校验 当进行下限校验时，必须施加已知的外部标准 下 限 输 入 信 号 。 当 按 下 如 图 2.42 所 示 的 OK 按 钮 后 ， 就 打 开 了 SYSCON 的 上 、 下 限 校 验 窗 口 ， 如 图 2.43 所 示 。 选 择 Lower Value(下限)，25.523287mmH20是变送器的当前下限测量值，若 标准下限输入信号是25mmH20，只需要把标准下限数值25mmH20 通过键盘键入在Desired(希望值)的方框内，再按Send(发送)键。 这样，就把正确的渎数通知给了变送器，从而完成了下限校验。
精选现场总线CANopen与工业以太网总线知识概述
7
2024/3/30
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
CANopen概述
（6）可使用多种线缆和连接器； （7）数据通信可采用事件驱动、远程请求、 同步传输等多种方式； （8）采用心跳报文、节点保护、寿命保护等 多种设备监控方式，有利于节点之间的可靠通 信； （9）提供典型的预定义主/从连接组，最多可 支持127个节点； （10）提供很大的灵活性，应用非常广泛。
1与工业以太网总线EtherCAT
对象字典示例
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2024/3/30
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
CANopen通讯
CANopen通讯模型定义了4种报文（通讯对象）： ➢ 网络管理报文（NMT） ➢ 服务数据对象SDO(Service Data Object） ➢ 过程数据对象PDO（ProcessData Object） ➢ 预定义报文或者特殊功能对象
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现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
CiA Draft Standard Proposal 402
1 2 3 4 5 6
PROFILE POSITION MODE(标准位置模式) HOMING MODE(回原点模式) INTERPOLATED POSITION MODE(插补位置模式) PROFILE VELOCITY MODE(标准速度模式) PROFILE TORQUE MODE(标准转矩模式) VELOCITY MODE(速度模式)
➢ 节点启动(boot-up)
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现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT
NMT Module Control
从应用角度看现场总线标准和工业以太网33页PPT
化功能层次
电子商务、供应链管理、客户关系管理等高级应用功能
一、仪表控制的历史发展趋势
仪表控制从装置发展到系统
促成这个转变的关键技术是信号传输技术，这实质上是一种原始的 通信技术。
控制功能的加强，人对过程观察和控制的 手段加强、范围扩大。数字技术成为主导
功能的提升、范围的扩大提高了对通信的要求，计算机介入控制系 统更使数字化的网络通信方式成为系统最基本的要求。
4-20mA标准的缺点是它只能够传送一个物理量值，而且通信方式是 一对一的，信息容量太小，不能满足当前信息时代的需求。模拟信号也 存在着受环境影响产生漂移、时间稳定性差、复现性差、传输误差、元 器件老化造成精度下降等问题，新一代数字化的通信标准势在必行。
现场通信数字化的优势
➢ 数据量大、种类丰富 ➢ 数据的精确度、稳定度提高，无传输损失 ➢ 可满足实时条件下的数据共享 ➢ 大系统布线工程的简化 ➢ 仪表调校的准确性、稳定性和方便性，可在线、远程调校 ➢ 仪表的远程、在线自诊断，随时掌握设备的完好状态 ➢ 可使用多种物理传输介质：铜线、光缆、无线… ➢ 可借助信息技术形成整个企业从最底层到最高层的完整统一的大
➢ 技术上的复杂性和难度使得实力强大的大公司看到了垄断市场的机会 ➢ 实现垄断的方法是保持高的技术门槛并推出自己独特的产品 ➢ 现场总线数字化、信息化和系统性的特点，底层和上层紧密耦合的特
点成为保持高技术门槛的有利条件
目前的多标准并存局面无法起到 促进产业发展和推动技术进步的
作用
四、是否存在形成统一现场总线标 准的可能性？
现技术的发挥空间
好的标准应该起到 促进产业发展和推动技术进步
的双重作用
模拟仪表的通信标准
➢ 20－100kPa（气动仪表） ➢ 0-10mA电流信号 ➢ 1-5V等电压信号 ➢ 4-20mA电流信号
电子商务、供应链管理、客户关系管理等高级应用功能
一、仪表控制的历史发展趋势
仪表控制从装置发展到系统
促成这个转变的关键技术是信号传输技术，这实质上是一种原始的 通信技术。
控制功能的加强，人对过程观察和控制的 手段加强、范围扩大。数字技术成为主导
功能的提升、范围的扩大提高了对通信的要求，计算机介入控制系 统更使数字化的网络通信方式成为系统最基本的要求。
4-20mA标准的缺点是它只能够传送一个物理量值，而且通信方式是 一对一的，信息容量太小，不能满足当前信息时代的需求。模拟信号也 存在着受环境影响产生漂移、时间稳定性差、复现性差、传输误差、元 器件老化造成精度下降等问题，新一代数字化的通信标准势在必行。
现场通信数字化的优势
➢ 数据量大、种类丰富 ➢ 数据的精确度、稳定度提高，无传输损失 ➢ 可满足实时条件下的数据共享 ➢ 大系统布线工程的简化 ➢ 仪表调校的准确性、稳定性和方便性，可在线、远程调校 ➢ 仪表的远程、在线自诊断，随时掌握设备的完好状态 ➢ 可使用多种物理传输介质：铜线、光缆、无线… ➢ 可借助信息技术形成整个企业从最底层到最高层的完整统一的大
➢ 技术上的复杂性和难度使得实力强大的大公司看到了垄断市场的机会 ➢ 实现垄断的方法是保持高的技术门槛并推出自己独特的产品 ➢ 现场总线数字化、信息化和系统性的特点，底层和上层紧密耦合的特
点成为保持高技术门槛的有利条件
目前的多标准并存局面无法起到 促进产业发展和推动技术进步的
作用
四、是否存在形成统一现场总线标 准的可能性？
现技术的发挥空间
好的标准应该起到 促进产业发展和推动技术进步
的双重作用
模拟仪表的通信标准
➢ 20－100kPa（气动仪表） ➢ 0-10mA电流信号 ➢ 1-5V等电压信号 ➢ 4-20mA电流信号
现场总线与工业以太网-ProfiBus通讯技术
ProfiBus通讯技术的概述
1
类型
按传输速度分为ProfiBus DP、ProfiBus PA和ProfiBus FMS三种类型。
2
特点
传输距离长、接口方便、可靠性高、实时性好、适用性强。
3
应用领域
广泛应用于工业自动化、过程自动化以及工控网络。
现场总线和工业以太网的区别
1 支持的节点类型不同
ProfiBus适用于工厂自动化现场的传感器、执行机构等自动控制设备，而工业以太网适用 于计算机网络中的各种数据传输节点。
身技术的改进和完善，与现有工业控制网络 相结合，不断满足不同行业的自动化需求。
方便的接口
标准的RS-485接口易于连接和维护。
适用性强
适用于多种设备和场合，能适应多变的现场环 境需求。
ProfiBus在工业自动化中的应用
生产过程中的控制
ProfiBus应用广泛，如轨道交通信号控制系统，飞机 发动机控制系统，生产过程中的各种控制以及机器 人控制平台等。
物流行业中的应用
Proபைடு நூலகம்iBus应用在物流行业中，如卷烟机设备、包装设 备、包卷设备和输送带设备。
ProfiBus的未来发展趋势
1
实现更高速率
为满足控制网络不断提升的数据传输速度和容量需求，ProfiBus正在不断研发设计更高速率的 新产品，比如ProfiNet IOC。
2
支持IEEE 802标准
正在开发能够支持IEEE 802标准的ProfiBus产品，以增强ProfiBus网络兼容性和互操作性。
现场总线与工业以太网ProfiBus通讯技术
现场总线与工业以太网是工业自动化领域中最常见的现场通讯技术。本次演 示将深入探讨其中最前沿的ProfiBus通讯技术。
什么是现场总线和工业以太网？有什么区别？工业以太网也是工业通信网络!
什么是现场总线和工业以太网？有什么区别？工业以太网也是工业通信网络！摘要: 随着智能制造工业4.0”战略方针的开展，通信技术、计算机技术、IT 技术的发展已经逐渐的渗入到工控领域，其中最主要的表现就是工业以太网技术和工业现场总线技术，为自动化技术带来很有力的推动。
那幺下面我就来给...随着智能制造”工业4.0”战略方针的开展，通信技术、计算机技术、IT 技术的发展已经逐渐的渗入到工控领域，其中最主要的表现就是工业以太网技术和工业现场总线技术，为自动化技术带来很有力的推动。
那幺下面我就来给大家介绍一下现场总线和工业以太网技术！现场总线现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络，它是应用在生产现场，连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、分支结构的通信网络。
1、现场总线测量系统现场总线的测量系统主要特点是多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多的功能，由于是采用数字信号，具有准确性高、分辨率高、抗干扰、抗畸变能力强，同时还具有仪表设备的状态信息，还可以对处理过程进行调整。
2、设备管理系统可以提供设备自身及过程的管理信息、诊断信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息等。
现场总线原理图3、现场总线控制系统现场总线控制系统是整个系统重要组成部分，控制系统的软件有仿真软件、组态软件、设备软件、维护软件和监控软件等。
首先要选择开发组态软件，控制操作人机接口软件MMI，这些通过组态软件，完成功能块之间的连接，在选定功能块的参数，进行网络组态。
4、数据库数据库是有组织的，动态的存储大量有关数据与应用程序，从而实现数据的交叉访问和数据共享，有很高的独立性。
工业设备在运行的过程当中参数连续发生变化，数据量也很大，控制与操作的实时性要求很高，所以就形成了一个可以互访操作的分布关系及实时性的数据系统。
现场总线服务模块5、总线系统计算机服务模块以客户机/服务器模式是当前比较流行的网络计算机模式。
现场总线与工业以太网现场仪表功能块及常用参数
精度
精度是指仪表测量结果与实际值之间的最 大偏差。
通信接口
通信接口是指仪表所支持的通信协议和连 接方式，用于与其他设备进行数据交换。
现场总线与工业以太网的比较
现场总线
优点：
成熟稳定、可靠性强、广泛应用
缺点：
传输速率低、布线复杂、不能满足大数据传 输需求
工业以太网
优点：
高速通信、灵活性强、支持大数据传输
功能与优势
工业以太网现场仪表功能块 具有高速通信、灵活性和可 靠性等优势，能够满足复杂用于制造业、能源行 业和交通运输领域等工业领 域。
常用参数的含义和作用
测量范围
测量范围指仪表可以准确测量的物理量的 范围。
输出信号
输出信号是仪表根据测量结果产生的电信 号或数字信号，用于传输到控制系统。
缺点：
相对较新、部署成本高
现场总线在工业控制中的应用
1
传感器和执行器连接
通过现场总线连接传感器和执行器，实现对生产过程的监测和控制。
2
自动化生产线
现场总线可实现自动化生产线上的设备之间的数据交换和协同工作，提高生产效 率。
3
远程监控和诊断
通过现场总线，可以实现对远程设备进行数据监控和故障诊断，减少停机时间。
• 现场总线和工业以太网现场仪表功能块是工业自动化领域的重要技术 • 现场总线具有成熟稳定的特点，适用于广泛的应用场景 • 工业以太网现场仪表功能块具备高速通信和灵活性等优势 • 选择适合的通信技术需要根据具体应用需求进行评估和决策
工业以太网现场仪表功能块的优势
1 高速通信
工业以太网现场仪表功能块支持高速数据传输，可以满足对实时性要求较高的应用场景。
2 灵活性
工业以太网现场仪表功能块具有灵活的网络拓扑和通信协议，适应不同的设备配置和网 络环境。
现场总线与工业以太网CAN总线
现场总线的应用领域
1 工业自动化
现场总线广泛应用于工业 自动化领域，可以连接各 种传感器、执行器和控制 设备。
2 智能建筑
现场总线可用于实现智能 建筑系统，如自动调光、 空调控制和安防监控。
3 交通运输
现场总线在交通运输领域 中用于车辆控制、交通信 号控制和智能交通管理。
工业以太网CAN总线的定义和特点
什么是工业以太网CAN总线
工业以太网CAN总线是一种用于工业控制系统的 高速通信协议，具有分布式控制和实时性的特 点。
特点
工业以太网CAN总线具有高可靠性、抗干扰性强、 支持多主控制的特点，适用于复杂的工业环境。
工业以太网CAN总线的应用领域
1 汽车制造
工业以太网CAN总线广泛应用于汽车制造领域，用于车辆控制和数据通信。
现场总线
优势：实时性好、可扩展性强 劣势：系统复杂、通信速率较低
工业以太网CAN总线
优势：通信速率高、可靠性强 劣势：系统复杂性较低
结论和总结
现场总线和工业以太网CAN总线都是用于工业自动化领域的通信协议，根据实 际需求选择合适的协议对于构建可靠的控制系统至关重要。
现场总线与工业以太网 CAN总线
现场总线和工业以太网CAN总线是工业领域中常见的通信协议。本次演讲将深 入探讨它们的定义、特点、应用领域以及比较优劣。
现场总线的定义和特点
什么是现场总线
现场总线是一种用于工业自动化中的数字通信协议，允许多个设备共享同一通信线路。
特点
现场总线具有实时性好、可扩展性强、可靠性高的特点，能够支持复杂的工业控制系统。
2 工业自动化
工业以太网CAN总线可用于工业自动化系统的设备连接和实时通信。
3 能源监控
现场总线与工业以太网_基金会现场总线组态基础
功能块调度必须与链路活动调度器中使用的调度相协调。允许 功能块的执行与输入输出数据的传送同步。
·设备识别 现场总线网络的设备识别通过物理设备位号和设备ID来进行。
系统管理还可以通过FMS服务访问SMIB，实现设备的组态与故障 诊断。
（3）系统管理服务和作用过程 图2.30表示了系统管理内核及其所提供的服务的作用过程。从
• 系统管理用以协调分布式现场总线系统中各设备的运行。 基金会现场总线采用管理员／代理者模式(SMgr／SMK)， 每个设备的系统管理内核(SMK)承担代理者角色，对从系 统管理者(SMgr)实体收到的指示做出响应。系统管理可以 全部包含在一个设备中，也可以分布在多个设备之间。
系统管理内核使该设备具备与网络上其他设备进行互操作 的基础。图2.28为系统管理内核的框图。在一个设备内部， SMK与网络管理代理和设备应用进程之间的相互作用属于本地 作用。
·功能块调度 SMK代理的功能块调度功能，运用存储于SMIB中的功能块
调度，告知用户应用该执行的功能块，或其他可调度的应用任务。 这种调度按被称为宏周期的功能块重复执行。宏周期起点被指
定为链路调度时间。所规定的功能块起始时间是相对于宏周期起点 的时间偏移量。通过这条信息和当前的链路调度时间LS-time,SMK 就能决定何时向用户应用发出执行功能块的命令。
·应用时钟同步 SMK提供网络应用时钟的同步机制。由时间发布者的SMK
负责应用时钟时间与存在于数据链路层中的链路调度时间之间的 联系，以实现应用时钟同步。基金会现场总线支持存在冗余的时 间发布者。为了解决冲突，它利用协议规则来决定哪个时间发布 者起作用。
SMK没有采用应用时钟来支持它的任何功能。每个设备都 将应用时钟作为独立于现场总线数据链路时钟而运行的单个时钟 ，或者说，应用时钟时间可按需要，由数据链路时钟计算而得到 。
·设备识别 现场总线网络的设备识别通过物理设备位号和设备ID来进行。
系统管理还可以通过FMS服务访问SMIB，实现设备的组态与故障 诊断。
（3）系统管理服务和作用过程 图2.30表示了系统管理内核及其所提供的服务的作用过程。从
• 系统管理用以协调分布式现场总线系统中各设备的运行。 基金会现场总线采用管理员／代理者模式(SMgr／SMK)， 每个设备的系统管理内核(SMK)承担代理者角色，对从系 统管理者(SMgr)实体收到的指示做出响应。系统管理可以 全部包含在一个设备中，也可以分布在多个设备之间。
系统管理内核使该设备具备与网络上其他设备进行互操作 的基础。图2.28为系统管理内核的框图。在一个设备内部， SMK与网络管理代理和设备应用进程之间的相互作用属于本地 作用。
·功能块调度 SMK代理的功能块调度功能，运用存储于SMIB中的功能块
调度，告知用户应用该执行的功能块，或其他可调度的应用任务。 这种调度按被称为宏周期的功能块重复执行。宏周期起点被指
定为链路调度时间。所规定的功能块起始时间是相对于宏周期起点 的时间偏移量。通过这条信息和当前的链路调度时间LS-time,SMK 就能决定何时向用户应用发出执行功能块的命令。
·应用时钟同步 SMK提供网络应用时钟的同步机制。由时间发布者的SMK
负责应用时钟时间与存在于数据链路层中的链路调度时间之间的 联系，以实现应用时钟同步。基金会现场总线支持存在冗余的时 间发布者。为了解决冲突，它利用协议规则来决定哪个时间发布 者起作用。
SMK没有采用应用时钟来支持它的任何功能。每个设备都 将应用时钟作为独立于现场总线数据链路时钟而运行的单个时钟 ，或者说，应用时钟时间可按需要，由数据链路时钟计算而得到 。
现场总线与工业以太网工业数据通信和控制网络
2 网络拓扑结构
现场总线采用总线拓扑结构，而工业以太网可以使用多种拓扑结构，如星型、环形和树 形。
3 可靠性和实时性
现场总线具有较高的可靠性和实时性，而工业以太网在可靠性和实时性方面存在挑战， 但有不断改进的解决方案。
现场总线与工业以太网的互联方式
1
网关转换
通过网关转换，可实现现场总线和工业以太网之间的互连，实现数据的交换和通 信。
总结
现场总线与工业以太网是工业数据通信和控制领域的重要网络技术。通过了解它们的介绍、应用领域、比较和 互联方式，可以更好地应用于实际项目中。
现场总线与工业以太网工 业数据通信和控制网络
现场总线与工业以太网是用于工业数据通信和控制的两种关键总线介绍
定义与特点
现场总线是一种用于现场设备之间通信的串行通信系统，具有简单、可靠和低成本的特点。
应用领域
在工业自动化、智能交通系统和智能建筑等领域广泛应用，实现设备之间的数据交换和控制。
工业以太网介绍
定义与特点
工业以太网是一种基于以太网技术的工业网络，具 有高速、大带宽和可靠性强的特点。
应用领域
在工业自动化、远程监控与控制以及物联网等领域 广泛应用，实现高效的数据传输和通信。
现场总线与工业以太网的比较
1 传输速度和带宽
现场总线通常较慢，适合小规模系统，而工业以太网速度更快，适用于大规模系统和高 带宽需求。
现场总线采用总线拓扑结构，而工业以太网可以使用多种拓扑结构，如星型、环形和树 形。
3 可靠性和实时性
现场总线具有较高的可靠性和实时性，而工业以太网在可靠性和实时性方面存在挑战， 但有不断改进的解决方案。
现场总线与工业以太网的互联方式
1
网关转换
通过网关转换，可实现现场总线和工业以太网之间的互连，实现数据的交换和通 信。
总结
现场总线与工业以太网是工业数据通信和控制领域的重要网络技术。通过了解它们的介绍、应用领域、比较和 互联方式，可以更好地应用于实际项目中。
现场总线与工业以太网工 业数据通信和控制网络
现场总线与工业以太网是用于工业数据通信和控制的两种关键总线介绍
定义与特点
现场总线是一种用于现场设备之间通信的串行通信系统，具有简单、可靠和低成本的特点。
应用领域
在工业自动化、智能交通系统和智能建筑等领域广泛应用，实现设备之间的数据交换和控制。
工业以太网介绍
定义与特点
工业以太网是一种基于以太网技术的工业网络，具 有高速、大带宽和可靠性强的特点。
应用领域
在工业自动化、远程监控与控制以及物联网等领域 广泛应用，实现高效的数据传输和通信。
现场总线与工业以太网的比较
1 传输速度和带宽
现场总线通常较慢，适合小规模系统，而工业以太网速度更快，适用于大规模系统和高 带宽需求。
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有理解每个参数的含义，才能在组态中设定好参数,从而形成
合适的控制策略。
1．功能块类型
每种类型的功能块都有一个不同的内部算法以及几个参数 来执行不同类型的功能。功能块不依靠I／O硬件，独立运行基 本的监测和控制功能。例如，模拟输入模块(AI)提供测量所需 基本功能：仿真、推算量程、传递函数、阻尼以及报警。压力 变送器中的标准AI模块跟温度变送器中的相同。无论在变送器 中、定位器中或中央控制器中，无论设备制造商是谁，标准 PID模块都相同。共有四类具备不同特性的功能块(图2.60)： · 输入类(Input Class) · 控制类(Control Class) · 计算类(Calculate Class) · 输出类(Output Class)
3．常用功能块参数
资源块、转换块以及功能块都包含内含参数，用于模块设 置和操作以及诊断。功能块还包含输入参数，经模块算法运算 后产生输出参数。一个功能块中总共有三类参数： · 内含参数(Contained parameter) · 输入参数(Input parameter)
· 输出参数(Output parameter) 例如，PID模块中，过程变量成为输入之一，操作变量是输 出之一，整定参数是一些内含参数。参数可以由用户或模块本 身设定。输入参数一般从相链接的输出取得数据或由用户设定， 但模块本身不能设定输入数值。 （1）模拟输入块AI 模拟输入功能块AI的内部结构图如图2.62所示。AI的主要 作用是从转换块中取得模拟过程变量(如压力、温度、流量等)， 并完成通道配置、仿真、标度、线性化、阻尼、报警等功能， 它的输出供其他功能块使用。 AI功能块大约36个参数，常用参数如表2.16。表2.16 为AI控 制功能块参数表。表中注释如下： E：列举参数； Na：无单位位串；RO：只读 D：动态； S：静态； N：非易失
表2.17 PID控制功能块参数表 E：列举参数； na：无单位位串； RO：只读； D：动态； S：静态； N：非易失
索 引
1 2 3 4 参数 TAG TARGET
数据类 型 (长度)
有效范围 ／选项
默认 值
单 位
存储 模式
描述
MODE_BL K
PV SP OUT PV_SCAL E
DS-69
图2.61
功能块的内部结构
图 2.61 表示一个功能块的内部结构。可以看到，无论在一 个功能块内部执行哪一种算法，实现哪一种功能，它们与功能 块外部的连接结构是通用的。分布在图中左、右两边的一组输 入参数与输出参数是本功能块与其他功能块之间要交换的数据 和信息，其中输出参数是由输入参数、本功能块的内含参数、 算法的共同作用而产生的。图中上部的执行控制用于在某个外 部事件的驱动下，触发本功能块的运行，并向外部传送本功能 块执行的状态。
功能块是现场总线技术的载体，不但仪表制造厂要掌握 它，用户工程师更要掌握它。只有掌握了功能块的配置组合
和参数设定，才能根据控制对象的动态特性，形成各种各样
的控制策略。 功能块及其应用是一个十分重要和复杂的问题，为了实
现最佳的优化控制方案，对功能块的配置组合和参数设定，
还需一个长期的工程实践和经验积累。每个功能块都有十几 个或几十个参数,并预先定义了名称。，通常列成参数表。只
转换器量程
线形化类型 O／S na PV OUT S D／R0 D/MAN S／MAN S D D 模式参数 IN 值经 PV 滤波 器处理后 的过程模拟变量 PID计算的结果输出值 对输 出参 数的 高低 标定 值 PV滤波时间常数 带时间标签高报警 带时间标签低报警
OUT_SCAL E
PV_FTIME
图2.62
模拟输入功能块AI的内部结构图
索 引 1 2
参数 TAG TARGET
数据类型 (长度)
有效范 围 ／选项
默认 值
单 位
存储 模式
描述
3
4 5 6 7 8 9
XD_SCALE
L_TYPE MODE_BLK PV OUT
DS-68
8位无符号 数 DS-69 DS-65 DS-65 DS-68 浮点 DS-71 DS-7l 正数 OUT_SCA LE ±10％
DS-65 DS-65 DS-65 PV_SCAIE ±10％ OUT_SCA LE ±10％
O／S
na
PV PV OU T
S
模式参数
5 6
7 8 9 10
D／R0 IN 值经 PV 滤波器处理后的过 程模拟变量 N/AU 模拟设定值。可以手动设置， TO 也可以通过接口设备或另一 D/MA N S／ MAN 现场设备自动设置 PID计算的结果输出值 对PV和SP参数的高低标定值 对输出参数的高低标定值 功能块选项 功能块的初级输入值
2.4.2现场仪表功能块及常用参数
功能块是现场总线仪表的核心技术，也是一种图形化的 编程语言。功能块相当于单元仪表，即积木仪表，也可称为 软仪表。功能块的引入使得现场总线仪表与传统DCS相比在功
能上有了很大的增强，一些过去只能在控制系统中完成的控
制及运算功能，现在下放到现场总线仪表中完成，从而使系 统的分散度更高、控制品质更好。就想现在新时代社会的行 政部门或企业的权利下放的思想。
O-100 ％
0
0UT s PV PV
10 HI_ALM 11 LO_ALM
பைடு நூலகம்
（2）控制块PID
控制块PID的内部结构如图2.63所示。它提供了比例(P)、 积分(I)、微分(D)的运算控制。PID控制功能块参数表如表2.17 所列。对最基本且常用的参数进行说明。
图2.63
PID控制算法功能块PID的内部结构图
图2.60
功能块种类
2．功能块的内部结构与功能块连接
功能块应用进程提供了一个通用结构，把实现控制系统 所需的各种功能划分为功能模块，使其公共特征标准化，规 定它们各自的输入、输出、算法、事件、参数与块控制图， 把按时间反复执行的函数模块化为算法，把输入参数按功能 块算法转换成输出参数。反复执行意味着功能块是按周期或 事件发生重复作用的。 图2.61表示一个功能块的内部结构。可以看到，无论在一 个功能块内部执行哪一种算法，实现哪一种功能，它们与功 能块外部的连接结构是通用的。分布在图中左、右两边的一 组输入参数与输出参数是本功能块与其他功能块之间要交换 的数据和信息，其中输出参数是由输入参数、本功能块的内 含参数、算法的共同作用而产生的。图中上部的执行控制用 于在某个外部事件的驱动下，触发本功能块的运行，并向外 部传送本功能块执行的状态。