工业自动化仪表现场总线通讯技术研究
工业数据通信和控制网络(现场总线)
工业数据通信和控制网络（现场总线）现场总线技术现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站――现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。
操作站LANH2H1服务器H1现场总线现场设备124H1网桥H1H132现场设备H1现场总线现场总线FCS控制层32现场设备原理图控制系统应用图示例使用控制系统分布确定现场总线的接线H1现场总线#3网段控制室PCGreenLiquorStorageLT111LT112H1现场总线#2网段LT101Re-BurnedPurchasedLimeLimeDT109FT11019SC11124IP102IP104AIP104BCoolerSC11225SC1102320FT102AT10321TT104HeaterCV-101A/OAT106AT107AAT107BLT108SC10822H1现场总线#1网段TT105现场总线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、多分支结构的通信网络。
它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。
网络节点网络体系包括IPC、PLC以及各种智能化的现场控制设备基于统一、规范的通信协议通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享位于生产控制的底层网络结构通信总线在现场设备中的延伸现场总线的发展1996年到1998年，国际性组织FF（现场总线基金会）和PNO（Profibus国际组织）先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2（HSE）和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。
1999年底，包含8种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。
Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，FF总线(FoundationFieldbus)主要适用于过程控制现场总线的网络结构现场总线的星形网络结构现场总线的网络结构特点Ethernet/HighwayFiledbusIPC、PLC。
现场总线概述
现场总线概述一、现场总线简介随着操纵、运算机、通信、网络等技术的进展，信息互换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到操纵、治理的各个层次、覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。
信息技术的飞速进展，引发了自动化系统结构的变革，慢慢形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。
现场总线确实是顺应这一形势进展起来的新技术。
现场总线是现今自动化领域技术进展的热点之一，被誉为自动化领域的运算机局域网。
它的显现，标志着工业操纵领域又一个新时期的开始，并将对该领域的进展产生重要阻碍。
现场总线是应用在生产现场、在微型运算机化测量操纵设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层操纵网络。
它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有普遍的应用背景。
现场总线技术将专用于微处置器置入传统的测量操纵仪表，使它们各自具有数字计算和通信能力，采纳可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量操纵仪表连接成的网络系统，并按公布、标准的通信协议，在位于现场的多个微型运算机化测量操纵设备之间和现场仪表与远程监控运算机之间，实现数据传输与信息互换，形成各类适应实际需要的自动操纵系统。
简而言之，它把单个分散的测量操纵设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成能够彼此沟通信息、一起完成自控任务的网络系统与操纵系统。
它给自动化领域带来的转变正如众多分散的运算机被网络连接在一路，使运算机的功能、加入到信息网络的行列。
因此把现场总线技术说成是一个操纵技术新时期的开端并只是分。
利用现场总线技术给用户带来的益处：1节省硬件本钱2设计组态安装调试简便3系统的平安靠得住性好4减少故障停机时刻5用户对系统配置设备选型有最大的自主权6系统保护设备改换和系统扩充方便7完善了企业信息系统为实现企业综合自动化提供了基础二、现场总线的种类在过去的10年内，显现了许多的总线产品，较流行的有：德国Bosch公司设计的CAN 网络（Controller Area Network）,美国Echelon公司设计的LonWorks网络（Local Operation Network），按德国标准生产的Profibus(Profess FieldBus)总线，Rosemount公司设计的Hart （Highway Addressable Remote Transducer）总线，罗克韦尔自动化公司的DeviceNet 和ControlNet等。
《工业控制组态及现场总线技术》 6CAN总线的基本概念和技术标准
总线概念和报文格式
位仲裁
CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合在11位标识符中，具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。这种 优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改。总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。当几个站同时发送报文时，站1的报 文标识符为011111;站2的报文标识符为0100110;站3的报文标识符为0100111。所有标识符都有相同的两位01，直到第3位进 行比较时，站1的报文被丢掉，因为它的第3位为高，而其它两个站的报文第3位为低。站2和站3报文的4、5、6位相同，直到第 7位时，站3的报文才被丢失。注意，总线中的信号持续跟踪最后获得总线读取权的站的报文。在此例中，站2的报文被跟踪。这 种非破坏性位仲裁方法的优点在于，在网络最终确定哪一个站的报文被传送以前，报文的起始部分已经在网络上传送了。所有 未获得总线读取权的站都成为具有最高优先权报文的接收站，并且不会在总线再次空闲前发送报文。 CAN具有较高的效率是因为总线仅仅被那些请求总线悬而未决的站利用，这些请求是根据报文在整个系统中的重要性按顺序处 理的。这种方法在网络负载较重时有很多优点，因为总线读取的优先级已被按顺序放在每个报文中了，这可以保证在实时系统 中较低的个体隐伏时间。对于主站的可靠性，由于CAN协议执行非集中化总线控制，所有主要通信，包括总线读取 (许可)控制， 在系统中分几次完成。这是实现有较高可靠性的通信系统的唯一方法。
一、总线的基本概念和技术标准
总线概念和报文格式
CAN总线概念
一、总线的基本概念和技术标准
总线概念和报文格式
CAN总线概念
应答场(ACK)包括应答位和应答分隔符。发送站发送的这两位均为隐性电平(逻 辑1)，这时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。报文的尾部由帧结束 标出。在相邻的两条报文间有一很短的间隔位，果这时没有站进行总线存取， 总线将处于空闲状态。
现场总线技术
○ DIN19245;EN50170 。
应用领域:工厂自动化和楼宇自动化。 使用情况:应用很广，已有250家生产厂商2000多种产品，已安装25万节点。
Profibus-DP 主要性能特点
传输速率范围很 广，可高速数据 通信 9.6Kbit/s~12 Mbit/s
:
料纺养厂应 管织系、用 理工统农领 系业、业域 统、沥环奶 。太青境制
阳和控品 能水制厂 电泥、、 站生动啤 、产物酒 燃、饲
:
:IEC61158;IEC61784;E
N50179
准标 。
Data
支
持
公 司
单 位
。丹
麦
Proces-
:
P-NET
P-NET主要性能特点
使用屏蔽双绞线电缆(RS485)，总线分段结构，每段长1200m; 通信速率:76.8kbit/s;·结构简单灵活，易于扩展，不采用专用芯片。
理 任
点网
。
:
要
工应 业用 控领 制域 。流
程 工 业 及 其 它
。司
册公
注等
过生
通默
品艾
家使
用 情 况
:
(4
)
已 有 产
主要性能特点
IEC支持，开放性好，可互操作性好; 使用工业级的以太网、集线器、交换机等设备; 网络层使用IP行规，传输层使用TCP、VDP(用户数据报协议，即为
IEIF标准下768项协议)行规; 作为FCS的主干网络，可局域网冗余，设备冗余。
INTERB US主要性 能特点
环型拓扑网络，通过总线控制板引出主干 线外，并具有165分支层;
(完整)现场总线技术的发展与应用
现场总线技术的发展与应用摘要：现场总线作为一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统,近年来得到了迅猛的发展和应用。
为此本文阐述了现场总线的发展和多现场总线技术的应用。
关键字:现场总线自动化控制系统1 概述在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.自动化控制系统就是通信网络把众多的带有通信接口的控制设备、检测元件、执行器件与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理,实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度的新型生产过程控制系统。
从目前国内外自动化控制系统所应用的现场总线来看，主要有PROFIBUS、MODBUS、LONWORKS、FF、HART、CAN等现场总线。
以上系统基本上都是采用单一的现场总线技术,即整个自动化控制系统中只采用一种现场总线，整个系统构造比较单一。
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.1.1现场总线是一个巨大的商业机会一项权威报告声称现场总线的应用将使控制系统的成本下降67％；巨大的商业利益直接导致产生一个巨大的市场，并且促使传统市场萎缩，从而引发技术进步。
现场总线控制系统(FCS)发展前景展望
现场总线控制系统（FCS）发展前景展望现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是工业自动化领域中的一种重要技术，其发展前景广阔，正日益受到人们的关注。
以下是对FCS发展前景的展望。
一、背景介绍现场总线控制系统是一种用于工业过程控制的开放型、全数字化网络通信系统。
它将位于现场的各种自动化设备、仪器仪表、传感器等通过一根总线连接起来，实现设备间的信息交互和数据共享。
它具有现场设备分散、信息传输速度快、可扩展性强、可靠性高等优点，因此在石油、化工、电力、制药等许多行业得到了广泛应用。
二、概览随着科学技术的不断进步和工业自动化需求的不断增长，FCS在功能和性能上也不断得到提升。
未来的FCS将朝着更加高效、可靠、安全和智能化的方向发展。
同时，随着工业互联网的普及和发展，FCS将更好地与云计算、大数据、人工智能等先进技术进行融合，实现更加精准、高效、智能的工业过程控制。
三、价值分析FCS的价值不仅在于其技术优势，更在于其能够带来的经济效益和社会效益。
首先，FCS能够提高工业过程控制的精度和效率，减少能源浪费，降低生产成本。
其次，FCS能够提高产品质量和生产效率，增强企业的竞争力。
此外，FCS还能减少人员劳动强度，提高生产安全性和可靠性，改善企业的工作环境。
四、发展趋势1.技术创新未来，FCS将继续在技术创新方面进行探索和实践。
例如，采用更加先进的信号处理技术、通信协议和网络安全技术等，提高FCS的性能和可靠性；同时，探索适应不同工业过程的FCS解决方案，满足个性化的需求。
2.与工业互联网的融合工业互联网的普及和发展为FCS提供了更广阔的发展空间。
未来，FCS将更好地与工业互联网融合，实现各种数据的无缝集成和共享，优化生产流程，提高生产效率和质量。
同时，借助工业互联网平台，FCS可以实现远程监控和维护，提高系统的安全性和可靠性。
3.人工智能的应用人工智能技术的不断进步为FCS带来了新的发展机遇。
现场总线技术及其应用
现场总线技术及其应用 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、多分支结构的通信网络，是过程控制技术、自动化仪表技术、计算机网络技术三大技术发展的交汇点，将带来控制系统的一大变革。
1 引言 随着计算机、控制、通信、网络等技术的发展，作为工业控制数字化、智能化与网络化典型代表的现场总线（FieldBus）技术也得到了发展迅速、影响巨大，引起了工程技术界的普遍兴趣与重视，使计算机控制系统逐步从集散控制系统（Distributed Control System dcs）走向以现场总线位基础的分布式现场总线控制系统（Fieldbus Control System,FCS），被誉为工业自动化领域具有革命性的新技术。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。
2 被誉为自动化领域的计算机局域网 2．1 现场总线及其特点 （1）什么是现场总线？ 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、总线式的全数字通讯，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。
国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求： （1）同一数据链上过程控制单元（PCU）、plc等与数字1/0设备互连； （2）现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取； （3）通信媒体安装费用较低。
工业自动化仪表与现场总线技术考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.工业自动化仪表的核心部分是：（）
A.传感器
B.气动执行器
C.液动执行器
D.机械执行器
5.下列哪种协议不属于现场总线技术？（）
A. Modbus
B. Profibus
C. Ethernet
D. USB
6.下列哪种仪表属于模拟仪表？（）
A.智能仪表
B.数字仪表
C.机械式仪表
D.模拟电子仪表
7.在工业自动化中，下列哪个环节通常不使用现场总线技术？（）
A.传感器
B.控制器
C.执行器
D.显示器
12.以下哪些现场总线技术支持冗余通信？（）
A. Profibus
B. Foundation Fieldbus
C. Modbus
D. Ethernet
13.以下哪些执行器适用于高速响应的应用？（）
A.电动执行器
B.气动执行器
C.液动执行器
D.电液执行器
14.以下哪些技术可以用于提高工业自动化系统的安全性？（）
A.高速数据采集
B.控制器间通信
C.视频监控系统
D.无线通信
6.以下哪些现场总线标准支持设备之间的互操作性？（）
A. Profibus
B. Foundation Fieldbus
C. Modbus
D. CAN
7.以下哪些传感器可用于温度的测量？（）
A.热电偶
浅谈现场总线技术
鬈塑．苎凰．浅谈现场总线技术邹玉东(贞元(集团)有限责任公司，河南安阳455000)啃要】本文对现场总线进行了简要综述，介绍了FF、Profi bus等影响较大的现场总线的发展动态，论述了现场总线在中国的发展状况及未来现场总线应用的热点。
陕键闭现场总线；发展；应用1引言能在工业现场环境运行、能形成现场的底层网络并完成现场自动化设备之间的多点通信、造价低廉的现场总线控制系统，实质是一种开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式控制系统，已成为21世纪控制系统的主流2现场总线的发展现状现场总线国际标准I E C61158中采用了8种协议类型。
标准通过以来的几年中，现场总线技术的发展呈现出了以下特点。
21市场竞争更加激烈虽然标准已经制定了，但它包含的种类繁多，用户有了更多的选择，各种总线为了争取更多的用户，纷纷加强各自产品开发及市场开发，另外，没有成为国际标准的总线并未退出竞争，而是更加积极的参与竞争，扩大市场，例如：Lonw or ks总线、CC2L i nk总线。
22通信介质的使用趋于多祥化标准制定之前，采用电缆以外的传输介质的应用实例并不多，在现场总线标准通过后，采用电缆以外传输介质的应用实例逐渐增多，例如P r of i bus在无线网络中的应用，光纤媒介在CA N总线中的应用。
23网关产品的激增目前，在～个较大的工业控制系统中，采用不同种总线的产品已经非常普遍，为了更好的适应市场竞争，各公司纷纷推出了各种网关产品以实现自己生产的产品能够接入到其它网络中。
2．4各协泌组织的合作加强除了不断开发新的网关产品外，支持不同现场总线的大公司之间的联合也大大增强，如：A LS TO M公司加入FF(Founda“on Fi eI d—bus)，使得W or l dFI P与FF的联合性增强，I D A与Schnei der公司的联合在以太网上占有了一席之±也。
中小公司采取的策略是加入多总线组织，开发各种总线产品，使自己的公司获得更多的支持，从而达到左右逢源。
现场总线技术的研究及应用
字计算和数字通信的能力 ，不但提高 了信号测量 、控 制 和传输的精 度 ，也为实现其 远程传输 创造 了条件 。 在石油 工业 由传统工业 向现代工业转变的过程中 ，基 于现场总线的控制技术为石油工业控制 系统向分散化 、 网络化 、智能 化的发展提供 了机遇 。 １ 现场总线的基本原理 现场总线是当今 ３ （ ｏ ｕｅ 、 ｏ Ｃ Ｃ ｍｐ ｔｒ Ｃ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ｎｃ ｉ 、 ａｏ Ｃ ｎ ｒ１ ｏ ｔｏ） 技术发展的结合 点， 也是过程控制技术 、 自动 化仪表技术和计算机网络技 术发展 的交汇点 ，是信息 技术 、网络技术的发 展在控 制领域 的集 中体现 ，是信 息技术 、网络技术延伸到现场的必然结果。 根据 国际 电工委 员会 （ＥＣ，Ｉ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｌ Ｉ ｎ ｅ ｎ ｔｏ ａ Ｅｅｔｏｅｈ ｉａ ｏ ｉ ｉｎ ｌ ｒｔｃ ｎｃ ｌＣ ｍｍ ｓ ｏ ）标 准和现 场总线基金 ｃ ｓ 会 （ Ｆ， ｉｌｂ ｓＦ ｕ ｄ ｔ ｎ 的定义 ，现场总线是 Ｆ Ｆｅ ｕ ｏ ｎ ａｉ ） ｄ ｏ 连接智能现场设备和 自动化 系统的数字式 、 向传输 、 双 多分支结构的通信网络 。现场总线技术将专用微处理 器置入传统的测量控 制仪表 ，使其都具有数字计算和 数字通信能 力，成为能独立 承担某些检测 、控制和通
２７６ ） ５０ １
（ ｈｎ ｎｖｒｉ ｆ ｅｔ ｌ ｍ， ｈａ ｃ ｎｅ Ｔ ｃｎ ｌｇ ｒｕ ， ｏ ｇ ｉ ５０ １ Ｃ ｉａ ｉｅｓｙｏ ｒ ｏｅ Ｓ ｔ Ｓｉ ｃ ＆ ｅｈ ｏｏ ｙＧ ｏ ｐ Ｄ ｎ ｎ ２ ７ ６ ） Ｕ ｔ Ｐ ｒ ｕ ｒ ｅ ｙ ｇ
【 摘 要ｌ 随着计算机技术、 网络技术、 通信技术和控制技术的发展 ， 现场总线技术逐渐成熟并被广泛运用
ｔ ｉ ｔｃ ｏ ｏ ｉ ａ ｈ ｓ ｅ ｈ ｌ ｇ ｉ Ｃｈ ｎ ． ｎ ｙ ｎ Ｋｅ ｒ ｓ Ｆｉｌｂ ｓ ｓ Ｄｉｔｉ ｕ ｅ Ｃｏ ｙｗｏ ｄ ： ｅｄ ｕ ｅ ｓ ｂ ｔｄ ｒ ｍ ｕ ｉａ ｉ ｎｐ ｏ ｏ ｏ ｎｃ ｔ ｒｔｃ ｌ ｏ
自动化仪表新技术的应用研究
自动化仪表新技术的应用研究【摘要】近年来，微电子技术、计算机技术、网络通信技术和信息处理技术等日新月异发展的新技术对自动化仪表的革新产生了深远的影响，已成为工业自动化仪器仪表发展的新的推动力。
本文主要对自动化仪表中的新技术——网络化的实现进行了简单的探究。
【关键词】自动化仪表新技术网络化中图分类号：tn830.1文献标识码： a 文章编号：工业自动化仪表是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与分析，并根据处理结果对生产过程进行控制的重要技术工具，包括检测仪表、分析仪表、执行与控制仪表、记录仪等几大类，是工业控制领域的基础和核心之一。
一、自动化仪表的概念仪器仪表是认识世界的工具。
从人类社会发展历史来看，提高生产力是决定性因素，而科学技术又是发展生产力的首要因素。
生产力的实现要靠生产资料和工具，而科学研究的工具主要是仪器仪表。
由此可认为仪器仪表是认识世界工具。
现在，世界正从工业化、机械化时代迈入信息化时代。
信息化时代的特征是以计算机为核心延伸人的大脑功能，扩展人的脑力劳动，使人类逐步走出机械化过程，进入以物质手段扩展人的感官神经系统及脑力智力的时代。
此时，仪器仪表的作用是获取信息，作为行动的依据。
人们把获得的信息通过仪器仪表或计算机进行转换或分析计算，使它成为易于阅读和识别表达的量化形式，或者进一步信号化、图像化，通过显示系统，便于观察、存储或进入智能化控制系统。
仪器仪表作为一种信息工具，起着不可或缺的信息源的作用。
由于信息源必须准确无误或最大限度的少误，所以现代仪器仪表都无不采用多种技术形式综合集成，例如机械、电子、材料等等，复杂点的与计算机密切相联。
仪器仪表是国家科技发展水平的标志。
特别是在高新技术发展的信息化时代，仪器仪表完全是现代化的综合因素之一。
二、自动化仪表网络化实现方案1、有线网络实现方案lan接口仪表的网络功能都是基于tcp/ip协议的。
以太网接口的软件首先要实现tcp/ip协议。
现场总线--FF现场总线
使用经验（二） 使用经验（
在FF总线系统中，FF总线型仪表选型是系 统中的重要一环。
不仅仅需要有总线基金会的互操作认证，而且 需要DCS厂商测试过的列表。 总线仪表的各种控制运算功能的确认，不是每 个厂商的仪表都有相同的运算功能，一定要确 认仪表的所有支持的控制功能。
投资分析
系统投资：由于FF总线产品模块的数量减少，故 其系统投资与常规DCS系统的系统投资略有增加。 变送器投资：到目前为止，总线仪表比常规的 HART仪表单件价格要高，但如果考虑到多变量传 输等方式，实际总价格要比传统的HART仪表成本 低。 每个网段的实际仪表台件数对整个项目的成本有 较大的影响。因此最好充分利用网段的通讯能力。 选择平均8~10个仪表为合适。 系统投用后，运营成本大大减小。
返回
物理层
功能：用于实现现场物理设备与总线之间的连接。 物理层从通讯栈接收消息，并将其转换成物理信号，然后 发到现场总线的传送介质之上；物理层也负责这一过程的 逆过程。 转换工作包括添加和去除前导码、开始定界符与结束定界 符。 现场总线信号的编码使用曼切斯特双相-L技术。该信号称 为“同步序列”，因为始终信息已加于串行数据流之上。 数据和时钟信号结合在一起即产生现场总线信号。 现场总线信号接收端将时钟周期一半时的上跳沿解释为逻 辑“O”，而将下跳沿解释为逻辑“1”。 具体如下图所示
返回
设备描述是为了实现现场总线的互操作行 ，支持标准的功能操作，是控制系统为理解 来自现场设备的数据意思提供必需的信息， 可以将其看做控制系统或主机对某个设备的 驱动程序。 设备描述语言是一种用以进行设备描述的 标准化编程语言。采用设备描述编译器，吧 DDL编写的设备描述的源程序转化为机器可 读的输出文件。
DeltaV 9.3 系统规模1400DST 大规模采用总线系统设备 FF DP Modbus AMS 智能设备管理软件
仪表现场总线系统安装及调试
仪表现场总线系统安装及调试FF现场总线系统在近年来的大型石油化工工程中应用越来越广泛，其优势也逐渐显现。
本文以漳州450万吨/年PTA工程为例，详细阐述了FF现场总线电缆安装步骤、注意事项以及电缆敷设后的测试方法和测试所用的仪器。
同时，总结了施工过程中出现的问题以及基金会现场总线（FF）系统中的电缆安装和仪表调试过程中出现问题的解决办法，为今后基金会现场总线（FF）系统施工提供借鉴之用。
FF现场总线系统是一种数字化、智能化、网络化的新型工业自动化控制技术，将自控、计算机和信息通讯融为一体，是自动化控制系统未来的主要发展方向。
目前，FF现场总线系统正在我国石油、化工行业得到推广应用。
FF现场总线系统采用数字信号代替模拟信号进行信号传输，其控制系统设备、现场仪表设备和控制电缆都发生了改变，需要与之相适应的仪表安装和调试工艺。
本文针对其安装及调试施工过程中的一些特殊之处进行论述，主要介绍基金会现场总线（FF）系统安装及调试相关技术，以及施工过程中出现的问题提供解决办法。
FF现场总线系统分为H1和H2两级总线，H1采用符合IEC －2标准的现场总线物理层；H2则采用高速以太网为其物理层。
H1现场总线以段为单位，在一根屏蔽双绞线电缆上完成对多台现场仪表的供电和双向数字通信。
现场安装的FF总线设备一般采用H1总线网段通信协议。
FF现场总线系统具有开放性、互操作性与互用性。
开放性意味着它可以与遵守相同标准的其他设备或系统连接，通信协议一致公开，不同厂家的设备之间可实现信息交换。
互操作性则是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，而互用性标志着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。
此外，FF现场设备的智能化和功能自治化也是其相对于其他控制系统的特点之一。
在现场总线电缆网络中，接线箱是连接主干线和分支线的关键节点。
接线箱应该安装在易于维护和管理的位置，以便于现场总线电缆的连接和检修。
接线箱内应该设置FF现场总线接线板，接线板上应该标注每个接口对应的仪表地址和信号类型。
DeviceNet现场总线从站通信接口的研制
DeviceNet现场总线从站通信接口的研制摘要随着计算机网络技术的迅速发展，现场总线以其开放性好、性能可靠、造价低廉、可维护性好等优点，已成为当今自动化领域技术发展的必然趋势。
DeviceNet总线是一种基于CAN协议的总线，它作为当今工业自动化领域内主流的现场总线技术，具有低成本、高效率、高性能、高可靠性等优点，其应用日益广泛。
然而，国内对DeviceNet总线的研究开发还处于起步阶段，远远落后于市场需求。
本文专注于DeviceNet从站设备通信接口的开发，选择从DeviceNet底层协议做起，基于对DeviceNet协议规范的深刻领会及丰富的相关经验，根据特定的硬件平台，自行编写通信接口的驱动程序和DeviceNet协议栈及应用层程序，实现DeviceNet协议规范，完成开发调试工作。
文中首先介绍了现场总线技术的概况和几种流行的现场总线标准；然后论述了DeviceNet协议规范，重点分析了本文涉及的对象模型、对象类、报文、设备描述和预定义主/从连接等；接着根据实际需求，提出了一种通用的DeviceNet从站设备通信接口的技术要求，并详细叙述了通信接口的设计与实现。
经实验室测试证明，本文研制的DeviceNet从站设备通信接口完全实现了既定的技术要求，其通信机制严格遵守DeviceNet协议规范，能接入DeviceNet网络中，与Rockwell公司的DeviceNet扫描器和DeviceNet网络驱动器进行实时可靠的通信，并可通过DeviceNet Manager软件进行配置和监控。
本文研制的DeviceNet从站设备通信接口能满足相关行业的需求，具有广泛的应用前景。
【关键词】现场总线；DeviceNet；CAN；对象模型；报文；从站设备；预定义主/从连接【论文类型】应用研究The Research and Development of DeviceNet Fieldbus Communication Interface for Slave DevicesAbstractWith the rapid development of computer network technology, fieldbus has been an inevitable trend in automation fields because of its openness, good performance, high reliability, low cost and simple maintenance. DeviceNet is a mainstream fieldbus in industrial automation. Its application has been broadening. However, the research and development on DeviceNet in China is far behind the market request.This dissertation concentrates on the development of DeviceNet communication interface for slave devices. Starting from the bottom DeviceNet protocol and based on a deep understanding of the protocol, the interface driver, the protocol stack and application routines which realize DeviceNet specification are successfully programmed. This thesis introduces the current development of fieldbus technology and several popular fieldbus standards; describes DeviceNet Specification with an emphasis on its communication protocol including object model, object class, message, device profile and predefined master/slave connection set; constitutes a technical requirement of a general DeviceNet communication interface for slave device; and finally designs and realizes the communication interface.The laboratory experiment proves that the developed DeviceNet communication interface for slave devices fully realizes the specified technical requirement. Its communication mechanism complies with DeviceNet protocol. Connected to DeviceNet network, it can reliably communicate with DeviceNet scanner and DeviceNet driver from Rockwell Automation. It can be configured and monitored online by DeviceNet Manager, also from Rockwell Automation. The DeviceNet communication interface for slave devices meets the market requests. It has broad application prospect.【Key Words】Fieldbus; DeviceNet; CAN; Object Model; Message; Slave Device; Predefined Master/Slave Connection Set【Type of Thesis】 Application Research目录第1章绪论 (1)1.1 现场总线技术概述 (1)1.2 课题的提出与研究现状 (5)1.3 本文所做的工作 (7)第2章 DeviceNet现场总线技术 (8)2.1 DeviceNet现场总线技术概述 (8)2.2 DeviceNet现场总线协议规范 (9)2.2.1 DeviceNet的物理层和物理媒体 (10)2.2.2 DeviceNet的数据链路层和应用层 (10)第3章 DeviceNet从站设备通信接口的总体设计 (19)3.1 两种开发途径 (19)3.2 技术要求 (20)3.3 总体设计方案 (20)第4章 CAN接口卡驱动程序的设计 (23)4.1 PCL841和SJA1000 (23)4.2 驱动程序的设计 (24)4.2.1 CanMessage结构体和CanMessageBuffer类 (25)4.2.2 CAN端口初始化 (26)4.2.3 查询式发报文 (30)4.2.4 中断式收报文及其它CAN中断服务 (31)第5章 DeviceNet协议栈和应用层程序的设计 (34)5.1 需要支持的连接(Connection)和报文(Message) (34)5.2 设备对象模型 (38)5.3 对象类的设计和实现 (39)5.3.1连接类（Connection）的实现 (39)5.3.2 DeviceNet类的实现 (45)5.3.3 标识类（Identity）的实现 (50)5.3.4 组合类（Assembly）的实现 (52)5.3.5 报文路由类（Message Router）的实现 (53)5.3.6 应用类的实现 (54)5.4 主程序设计 (55)5.5 EDS（Electronic Data Sheet）文件的编写 (61)5.6人机界面的设计 (63)第6章系统的调试及结果 (65)6.1 调试环境 (65)6.2 系统调试及结果 (66)第7章结论 (73)致谢 (75)参考文献 (76)1 绪论1.1 现场总线技术概述根据国际电工委员会IEC 61158标准定义，现场总线就是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数字式、串行、多点通信的数据总线[1]。
现场总线技术
现场总线技术简介：文章介绍了现场总线技术的发展过程，分析了现场总线技术的特点及其优点，介绍了几种典型的总线技术，并对总线技术的发展趋势做了展望。
关键字：现场总线技术现场总线（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。
工业现场总线技术
工业现场总线技术现场总线技术是实现现场级设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术。
这是一次工业现场级设备通信的数字化革命。
现场总线技术可用一条电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，使用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。
传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交接，使自控系统成为工厂中的“信息孤岛”，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。
基于现场总线的自动监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。
在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。
现场总线技术可概括如下：1．制定出国际现场总线通信及技术标准。
2．自动化厂商按照标准生产各种自动化类产品，包括控制器、传感器、执行机构、驱动装置及控制软件。
3．实际应用中，使用一根通信电缆，将所有现场设备连接到控制器，形成设备及车间级的数字化通信网络。
在现场级（Field Level），即金字塔形的自动化层次模型的最底层所进行的串行数据传输通讯系统称为现场总线系统（Fieldbus Systems）。
基于现场总线的自动化监控及信息集成系统主要优点：1．增强了现场级信息集成能力现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够更好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。
现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20mA信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。
系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。
2．开放式、互操作性、互换性、可集成性不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性。
系统为开放式，允许其它厂商将自已专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，市场上将有许多面向行业特点的监控系统。
工业控制的现场总线技术
工业控制的现场总线技术1.现场总线数据传输的及时性和系统响应的实时性：一般地讲，过程控制系统的响应时间要求为0.01～0.5S，制造自动化系统的响应时间是0.5～2S，IT网络的响应时间为2～6S，因此在IT大部分使用中，实时性是可以忽略的。
2.现场总线强调在恶劣环境下数据传送的完整性、可靠性：现场总线具有在粉尘、高温、潮湿、振动、酸(碱)腐蚀，特别是电磁和无线电干扰等的工业环境长时间、连续、可靠、完整传送数据的能力。
能够抗工业电网的浪涌、失波、跌落和尖峰干扰等。
在可燃或易爆场合，还要求现场总线具有本质安全性能二、标准与非标准现场总线。
市场上出现了三十多种牌号的现场总线及其系统，并且都称是真正的现场总线，可应用于各种领域。
实际上，市场上的现场总线应分为标准和非标准两种。
1.标准现场总线是符合IEC(国际电工技术委员会)现场总线协议模型框架，具有近似标准数字信号制的现场总线产品，这些主要有IEC61158、FF(基金会现场总线)、LonWorks、Pro-tibus、WorldFIP现场总线。
适用于过程控制、制造自动化和楼宇自动化等。
2.非标准现场总线，其余的现场总线都可看作是非标准现场总线，它们大多具有专用标准，适于专用领域。
不会向国际标准靠拢。
三、FCS与DCS基于FF的FCS(现场总线控制系统)将取代传统DCS(分布式控制系统)成为控制系统主角。
下面就几个主要方面进行对比。
1.数字化1)FCS：全数字化，纯数的通信使过程控制具有更高的可靠性。
在FCS中，从传感器、变送器到调节器，一直是数字信号，这就使得更复杂、更精确的信号处理得以实现。
普通的噪音很难扭曲现场总线控制系统里的数字信号。
数字通信的查错功能可检出传输中的误码。
2)DCS：半数字化，在传统DCS系统里，温度和压力变送器须将它们测到的原始数字信号在送入DCS前转换成4-20mA模拟信号，在模拟系统中，噪音及其他信号扭曲无法被检测。
2.可互操作性：采用具有可互操作性和现场总线系统，用户可以在性能、价格、质量和售后服务等因素基础上，选择最好的硬件产品，并省时省力地将它们集成为一体。
现场总线协议有哪些_工业现场的总线协议
现场总线协议有哪些_工业现场的总线协议现场总线协议有哪些_工业现场的总线协议工业网络通常采用现场总线协议，通过实时和可靠的分布式控制功能来连接生产车间中的仪器仪表和机械设备，比较容易并且可靠的控制所实现的系统。
现场总线标准应用非常广泛，大量已经安装的设备都采用了现场总线。
但是，大部分这些现场总线标准都是基于(已有的)串行通信协议标准(与RS485或者RS232相似)，没有充分发挥应用广泛的以太网技术的优势。
随着系统复杂程度的增加，大部分现场总线难以满足平台通用性和系统性能的要求。
这促使设备生产商转向采用基于以太网的通信技术，实现高性能、低成本和很好的通用性。
很多现场总线标准都已经集成到工业以太网协议中，采用很少的控制功能，实现实时通信和工业互联，同时保护了在现场总线软件和已有设备上的投入。
表1列出了几种流行的(串行)现场总线协议，以及对应的以太网工业协议。
CANopen控制区域网(CAN)是一种广播、差分串行总线标准，工作在干扰较大的电力机械(噪声)环境中。
CANopen建立在自动化应用CAN(例如，数据链路层和物理层)基础上，能够实现百分之百的数据完整性，而采用以太网无法满足这一要求。
DeviceNet/ControlNet(CIP)DeviceNet是设备级网络，为工业自动化提供可靠、高效的数据处理功能。
ControlNet是一种实时、确定性、可重构的控制层网络，适用于数据和消息的高速传送。
DeviceNet和ControlNet的应用层基于公共工业协议(CIP)层，它也用于Ethernet/IP中。
这些协议目前由独立开放设备供应商协会(ODVA)管理。
LonWorksLonWorks是用于开发照明和HVAC等自动化/控制应用的流行协议标准。
LonWorks网络设备可使用各种介质，包括双绞线、电源线、以太网、光纤和RF等。
Modbus-RTUModbus是为可编程逻辑控制器(PLC)应用开发的免版税开放串行通信协议。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工业自动化仪表现场总线通讯技术研究
工业自动化领域中，现场总线通讯技术被广泛应用。
现场总线通讯技术是一种将现场设备与控制系统连接起来的通讯方式，它能够将各种现场设备的信息进行集中管理，并能远程监控和控制。
本文将对现场总线通讯技术进行研究与探讨。
一、现场总线通讯技术的概述
现场总线通讯技术主要分为数字信号处理总线和模拟信号处理总线。
数字信号处理总线是指将现场设备所产生的数字信号进行处理和传输的总线，它主要用于数字控制系统。
模拟信号处理总线是指将现场设备所产生的模拟信号进行处理和传输的总线，它主要用于模拟控制系统。
现场总线通讯技术主要有以下优点：
1、减少线缆数量。
采用现场总线能够减少线缆数量，降低系统的成本和复杂程度。
2、提高信息传输速度。
现场总线通讯技术通过数字信号和模拟信号传输的方式，能够实现高速数据传输和实时监控，更加准确和精确的反映生产过程。
3、提高生产效率。
现场总线通讯技术能够更好地实现自动化控制，提高生产效率和生产质量。
4、提高系统的可靠性。
现场总线通讯技术能够灵活地应对故障，增加系统的稳定性和可靠性。
现场总线通讯技术广泛应用于各种自动化系统中，如：工业生产自动化、工艺过程控制、仓储物流管理等。
其中，在工业自动化中应用最为广泛。
现场总线通讯技术能够实现对各种工业设备、机器人和自动化生产线的远程监控和控制，能够实现全面数字化和自动化与信息化的融合，提供了更高效、更智能的生产控制方式。
五、总结。