现场总线知识点总结(打印版)
现场总线总结
河海大学计算机与信息学院（常州）课程总结报告题目现场总线课程总结专业、学号授课班号学生姓名指导教师完成时间2011年12月28第一章：概述一、现场总线基本概念1、现场总线的基本概念（原始思想）：用一个开放的、互可操作的、多点的数字通信系统代替已使用很久的4~20mA 标准。
（4-20mA信号是国际通用标准信号，是连接仪表、变送设备、控制设备、计算机采样设备的一种标准。
与此相对应的信号有：0－10mA、0－5V、0－10V等）2、现场总线的由来：1、数据采集与处理系统；2、直接数字控制系统；3、监督计算机控制系统；4、集散控制系统；5、现场总线控制系统（Field Control System）。
二、现场总线的定义1、现场总线的定义：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、双向、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
是一种用于底层工业控制和测量设备，如变送器（transducers）、执行器（actuators）和本地控制器（local controllers）之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
现场总线是一种串行的数字数据通信链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（现场设备）之间以及更高层次自动控制领域的自动化控制设备（车间级设备）之间的联系，现场总线一般应被看作是一个系统、一个网络或一个网络系统，它应用于现场测量和/或控制目的。
2、现场总线的特点(1）、开放性；（2）、互可操作性与互换性；（3）、现场设备的智能化与功能自治性；（4）、系统结构的高度分散性；（5）、对现场环境的适应性；（6）、系统可靠性；(7)、信息一致性；(8)、经济性；(9)、易于安装维护。
3、现场总线与计算机网络区别（1）实时性;（2）环境适应性和安全性;（3）额外开销;（4）逻辑链路控制形式;（5）通信要求;三、现场总线的现状按照国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互连（OSI）参考模型建立的。
现场总线总复习
✓ 总线定时——总线操作用"定时"(timing)信号进行同步 。定时信号用于指明总线上的数据和地址在什么时刻 是有效的。
✓ 容错——设备在总线上传送信息出错时，如何减少故 障对系统的影响。
✓ 信源编码——信源编码是把连续信号变换为数字信号 。
✓ 曼彻斯特编码(Manchester Encoding)——这是一种常 用的基带信号编码。它具有内在的时钟信息，因而能 使网络上的每一个系统保持同步。在曼彻斯特编码中 ，时间被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一个 比特。每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段 所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间 段传送的是比特值本身。可见在一个时间段内，其中 间点总有一次信号电平的变化。因此携带有信号传送 的同步信息而不需另外传送同步信号。
➢ 通信系统模型 ➢ 传输介质 ➢ 通信速率 ➢ 通信距离 ➢ 网络大小 ➢ 数据帧的长度 ➢ 控制器芯片 ➢ 收发器 ➢ 工作方式
第2章 网络与通信基础
基本概念
✓ 总线 ——总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵 循同一技术规范的连接与操作方式。
✓ 总线主设备——可在总线上发起信息传输的设备叫做 “总线主设备。
✓ 数字数据编码——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。
✓ 基带传输——采用数字数据编码，在基本不改变数据 信号频率的情况下，直接传输数据信号的传输方式， 称为基带传输。基带传输可以达到较高的数据传输速 率，是目前广泛应用的数据通信方式。
第2章 网络与通信基础
基本概念（续）
✓ 现场控制网络的单个节点面向的控制信息量不大，信 息传输的任务相对也比较简单，但对实时性、快速性 的要求较高。
现场总线知识点打印
FCS应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。
CAN: 控制局域网的简称，是一种串行数据通信总线。
LIN：面向汽车低端分布式应用的低成本、串行通信总线。
FF：基金会现场总线适合在流程工业的生产现场工作，能适应本质安全防爆的要求，还可以通过通信总线为现场设备提供工作电源。
DCS：集散控制系统，它是一个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系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
ISO/OS I：该模型是国际标准化组织(ISO)为网络通信制定的协议，根据网络通信的功能要求，它把通信过程分为七层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每层都规定了完成的功能及相应的协议。
PROFIBUS：面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性现场总线标准。
DP:专为自动控制系统与设备级分散I/O之间的通信而设计的，用于分布式控制系统设备间的高速数据传输。
PA:是专为过程自动化而设计的，采用IEC1158-2中规定的通信规程，适用于安全性要求较高的本质安全应用，及需要总线供电的场合。
FMS：适用于承担车间级通用性数据通信，可提供通信量大的相关服务，完成中等传输速度的周期性和非周期性通信任务。
CAN总线：CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准(ISO118?8)。
是国际上应用最广泛的现场总线之一。
广播式网络：在网络中只有一个单一的通信信道，由这个网络中所有的主机所共享。
即多个计算机连接到一条通信线路上的不同分支点上，任意一个节点所发出的报文分组被其他所有节点接受。
发送的分组中有一个地址域，指明了该分组的目标接受者和源地址。
现场总线复习整理
第一章1、自动控制系统的发展四个阶段及其体系结构1.模拟仪表控制系统(ACS)缺点：信号变化缓慢，计算速度精度比较低、信号传输的抗干扰能力较差。
2.直接数字控制系统(DDC)优点：集中管理、控制、监视、报警和收集历史数据等。
缺点：布线费用高、不便于扩展、危险集中、可靠性低等。
3集散控制系统（DCS)系统主要缺点（1）信息集成能力不强（2）系统不开放、可集成性差、专业性不强（3）可靠性不易保证4）可维护性不高。
4、现场总线控制系统（FCS)现场总线技术主要特征是采用数字式通信方式取代设备级的4-20mA(模拟量)/24VDC(开关量)信号，使用一根电缆连接所有现场设备。
2、DCS的结构由分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统三部分组成3、现场总线定义：数字通信协议，应用与生产现场，在一些智能化的控制设备之间所执行双向串行通信，多节点的数字通信系统，是开放的数字化多点通信的底层控制网络。
4、现场总线控制系统的技术特点（1）系统的开放性、可集成性2）互操作性与互用性3）现场设备的智能化与功能自治性4）系统的高度分散性5）对现场环境的适应性。
5、与DCS相比FCS在结构上有哪些优越性：1 实现全数字化通信；2实现彻底的全分散式控制；3实现不同厂商产品互连、互操作；4增强系统的可靠性、可维护性；5降低系统工程成本。
第二章 1、总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵循同一技术规范的连接与操作方式。
一组设备通过总线连在一起称为“总线段”。
2、总线主设备：可在总线上发起信息传输的设备,又称命令者。
总线从设备：能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备，也称基本设备。
3、总线上的控制信号通常有三种类型：a、控制连在总线上的设备，让它进行所规定的操作；b、用于改变总线操作的方式； c、表明地址和数据的含义。
总线协议：管理主、从设备使用总线的一套规则称为“总线协议”。
这是一套事先规定的、必须共同遵守的规约。
1-现场总线基础知识
一.现场总线基础知识
现场总线简介 现场总线的发展 现场总线的特点与优点 几种有影响的现场总线
1.现场总线简介（FieldBus）
当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉 为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着 工业控制技术领域又一个新时代的开始。 为什么要引入现场总线？
现场设备，为提高其性能价格比，在实现其 内部操作时都采用微处理器和数字化元件，提出 了必须在这些领域的数字设备之间实现数字通信 的要求。现场总线满足这种要求。
• 全分布
各现场设备有足够的自主性，它们彼此 之间相互通信，完全可以把各种控制功能 分散到各种设备中，而不再需要一个中央 控制计算机，实现真正的分布式控制。
现场总线的优点2
• 全开放 – 1999年底现场总线协议已被IEC 批准正式成 为国际标准，从而使现场总线成为一种开放 的技术。
• 双向传输 – 传统的4~20mA电流信号，一条线只能传递 一路信号。现场总线设备则在一条线上既可 以向上传递传感器信号，也可以向下传递控 制信息。
现场总线与DCS的网络结构比较
3.现场总线的结构特点
按照国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互连（OSI） 参考模型建立。将七层简化成三层，分别由OSI参考模型 的第一层物理层，第二层数据链路层，第七层应用层组 成，流量与差错控制由数据链路层完成。考虑现场总线 的通信特点，有些现场总线还设置了一个现场总线访问
4-20mA信号是DCS系统及现场设备相互连接的最本质 特点.网关通讯程序开发工作量大.
控制计算机
CRT操作站
通道指挥器
基本调节器1 基本调节器2 基本调节器3
输入/输出
DCS结构示意图
信号要送到控制站,需要很多连线
现场总线考点总结-16页文档资料
现场总线:现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。
IEC对现场总线的定义:现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。
/涉及智能仪表、控制、计算机、数据通信技术。
现场总线的特点和优点—结构特点：由于采用智能现场设备，能够把DCS系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备中，在现场直接完成采集和控制。
由于不需要其他的模数转换器件，且一对电线能传输多个信号，因而简化了系统结构，节约了设备及安装维护费用。
FCS与DCS的对比：1结构：FCS: 一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号。
DCS: 一对一：一对传输线接一台仪表，单向传输一个信号。
2可靠性：FCS: 可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强，精度高；DCS: 可靠性差：模拟信号传输不仅精度低，而且容易受干扰。
3失控状态：FCS: 操作员在控制室既可以了解现场设备或现场仪表的工作状况，也能对设备进行参数调整，还可以预测或寻找故障，使设备始终处于操作员的远程监视与可控状态之中；DCS:操作员在控制室既不能了解模拟仪表的工作状态，也不能对其进行参数调整，更不能预测故障，导致操作员对仪表处于“失控”状态。
4互换性：FCS: 用户可以自由选择不同制造商提供的性能价格比最优的现场设备和仪表，并将不同品牌的仪表互连；DCS:尽管模拟仪表统一了信号标准(4-20mA DC)，可大部分参数仍由制造厂自定，致使不同品牌的仪表互换难度较大。
5仪表：FCS: 智能仪表，除了具有模拟仪表的检测、变换、补偿等功能外，还具有数字通信能力，并且具有控制和运算的能力；DCS: 模拟仪表只具有检测、变换、补偿等功能。
6控制：FCS: 控制功能分散在各个智能仪表中；DCS: 所有控制功能集中在控制站中。
技术特点：系统的开放性：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。
现场总线考点汇总
第一章1、现场总线定义：原本是指现场设备之间的公用信号传输线；后来被定义为应用在生产现场，在测量设备之间实现双向串行多节点数字通信技术。
是指将现场设备（如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等）与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。
2、工业控制系统的发展经历了以下5个阶段：A、气动信号控制系统20世纪50年代以前B、电动信号模拟控制系统20世纪50年代C、集中式数字控制系统20世纪60年代D、DCS集散控制系统/分散控制系统/分布式控制系统0世纪70年代中期E、FCS现场总线控制系统20世纪80年代中后期3、FCS与传统控制系统比较传统控制系统采用的是各种独立的、分离的技术；FCS不再有系统的接口问题，统一在一个自动化环境中。
4、FCS与INTERNET区别A、FCS数据传输的及时性和系统响应的实时性更强B、通讯方式：FCS采用广播和多组方式；IT网络实现一对一方式C、FCS更能适应恶劣环境D、FCS需要面向连接服务和无连接的服务E、FCS应用进程可以根据客户/服务器或发布者/接受者方式相互作用F、FCS解决多家公司产品的兼容性G、通信量：FCS针对物流、能流、动作流程，技术成熟、先进、实用；IT网络信息量大5、现场总线结构模型信息层（可连接的设备包括控制器、PC、操作员站、高速I/O、其它局域网设备，通过网关设备可以连接入因特网）控制层（连接不同的可编程设备、控制器、人机终端等，通过网关设备与信息层相连，很多应用实时性要求较高，包括I/O的实时刷新、互锁信息和控制器等之间报文的报文传递等）设备层（面向大量的现场设备，通过扫描器或网关设备将数据传送到控制层）A、总线拓扑结构B、线状结构C、星型结构D、环状结构E、分支结构6、现场总线组成A、现场总线控制系统B、现场总线的测量系统C、设备管理系统D、总线系统计算机服务模式E、数据库F、网络系统的硬件与软件硬件：（1）、总线电缆；（2）、连接在通信线上的设备称为总线设备，总线主设备和总线从设备软件：（1）、系统平台软件；（2）系统应用软件7、与DCS等传统的系统相比，现场总线（系统）有以下特点：A、现场通信网络B、数字通信网络C、开放互连网络D、现场设备互连网络E、结构与功能高度分散F、现场设备的互操作性与互换性8、FCS的核心----总线协议（解决双向数字通信的基本依据和标准）9、现场总线访问方式A、主控方式：一个高级别的节点控制所有的信号传输，顺序和时间。
现场总线(重点)
一章1、现场总线：应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。
2、现场总线技术特点：系统的开放性、互可操作性、通信的实时性和确定性、现场设备的智能与功能自治性、对现场环境的适应性。
3、现场总线的优越性：节省硬件数量与投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有系统集成主动权、提高系统的准确性与可靠性。
4、企业网络系统按功能结构划分为：企业资源规划层ERP、制造执行层MES、现场控制层FCS。
二章1、总线协议：总线上的设备如何使用总线的一套规划。
2、总线主设备：有能力在总线上发起通信的设备。
3、总线仲裁：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。
有集中仲裁和分布式仲裁两种。
4、数据通信系统中，无线传输媒体：电磁波、红外线。
有线媒体：双绞线、电缆、电力线、光缆。
5、工业数据通信中常用数据传输速率9600b/s、31.25kb/s、500kb/s、1mb/s、2.5mb/s、10mb/s、100mb/s。
6、误码率pe：数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。
用处：7、增加带宽w并不能无限制地是信道容量增大。
8、模拟数据编码：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。
数字数据编码：用低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。
9、模拟数据编码的三种编码方法：幅值键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。
10、曼彻斯特编码定义：数据通信中最常用的一种基带信号编码。
好处：在一个位时间内，其中间点总有一次信号电平的变化，这一信号电平的变化可用来作为节点间的同步信息，无需另外传送同步信息。
11、串行传输：数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。
并行传输：将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上传输。
12、同步传输和异步传输是指通信处理中使用时钟信号的不同方式。
13、同步原因：接收方为了能正确恢复位串序列，必须能正确区分出信号中的每一位，区分出每个字符的起始与结束位置，区分出报文帧的起始与结束位置。
现场总线知识点范文
现场总线知识点范文现场总线（Fieldbus）是工业自动化领域中的一种通信协议和技术，用于连接现场设备和控制系统，实现实时数据传输和控制命令传递。
本文将介绍现场总线的基本原理、应用领域、通信方式以及一些常用的现场总线协议。
一、现场总线的基本原理现场总线的基本原理是将传感器、执行器和控制器等现场设备通过一种共享的总线连接起来，形成一个分布式控制系统。
这些设备可以通过总线实时地传输数据，控制命令和参数设置等信息。
现场总线的基本组成部分包括总线通信介质、总线控制器、现场设备和连接器等。
总线通信介质可以是双绞线、光纤或者无线传输等，根据具体的应用场景选择。
总线控制器负责协调数据传输和通信方式的管理。
现场设备包括传感器、执行器和控制器等，通过总线与总线控制器进行通信。
连接器用于连接总线和现场设备、总线和总线控制器之间的通信。
二、现场总线的应用领域现场总线广泛应用于工业自动化领域，例如工厂自动化、能源管理、交通控制、楼宇自动化等。
以工厂自动化为例，现场总线可以用于连接传感器和控制器，实现对生产过程的监控和控制。
通过实时传输数据，可以及时捕捉到异常情况，提高生产效率和质量。
三、现场总线的通信方式现场总线的通信方式一般采用主从式通信或者对等式通信。
主从式通信中，总线控制器作为主节点，向从节点传输数据和指令，从节点负责接收和执行命令。
对等式通信中，各节点之间可以彼此之间传输数据和指令，实现分布式的控制和管理。
四、常用的现场总线协议1. Modbus：Modbus是一种常用的串行通信协议，支持点对点和多点通信，主要应用于工业自动化和建筑自动化等领域。
2. Profibus：Profibus是一种常用的现场总线协议，适用于不同的应用场景，例如过程自动化、离散自动化和制造自动化等。
3. DeviceNet：DeviceNet是一种基于CAN总线的现场总线协议，主要用于工厂自动化和机械控制等领域。
4. EtherNet/IP：EtherNet/IP是一种基于以太网的现场总线协议，实现了工业以太网的实时通信和控制功能，适用于工厂自动化和过程控制等应用场景。
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、现场设备与控制装置之间实行双向、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FCS3、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•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。
现场总线总结
个节点接收。 冲突检测：发送节点在发出信息帧的同时，还必须监听媒体，判断是否发生冲突 （同一时刻有无其他节点也在发送信息帧）。 13、开放式系统互连参考模型（OSI）？ ISO 国际标准化组织 IEC 国际电工委员会 应用层：面向用户服务 表示层：数据表示 会话层：会话控制 传输层：网络间数据包递交信任监测 网络层：逻辑地址、路由等 数据链路层：物理地址、拓扑结构、线路存取办法 物理层：电与机械的有关定义 加入分层的概念，是为了将整个体系的不同组成部分更好地按不同功能级别来划 分，同时引入服务、接口和协议三个概念。 服务说明某曾为上一层提供什么功能； 接口说明上层如何使用下一层的服务； 协议定义如何实现本层的服务。 ——————————————————————————————————
远程访问 易于学习 模块 易于升级 嵌入式的先进控制 工作站和软件： 神经网络控制软件 预测控制软件 侦查软件 仿真软件 模糊控制软件 回路整定软件 Profibus DP 接口模块 AS-i 接口模块 OPC 技术 PlantWeb 工厂管控网
1、什么是现场总线控制系统？它包括哪几部分？ 现场总线控制系统（Fieldbus Control System：FCS）是采用现场总线作为通信系 统的分布式控制系统。它由三部分组成，分别为 1、智能仪表，控制器。2、现 场总线。3、线路监控、组态计算机 2、FCS 较 DCS 的优势？ FCS 与传统的 DCS 相比，具有体系结构开放，系统集成灵活方便，硬件智能化， 传输数字化，控制计算高品质化特点。（开放性，分散性与数字通信）。 —————————————————————————————————— 1、现场总线的应用情况 现场总线已进入推广应用阶段； 串行： 并行：要求电压小，易受干扰 2、存在的问题 ①工程开销比预料大 ②调试和运行维护比预料的难 ③与传统控制系统相比优点不明显 ④关键系统中不敢使用现场总线 3、PROFIBUS 的典型应用 ①汽车厂 ②化工厂 ③啤酒厂 ④煤矿 与 Profibus 现场总线的接口； 用户界面开发： ①信息显示画面 ②设备控制画面 ③实时报警处理
现场总线基础知识
现场总线（Fieldbus）:是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联多变量、多点、多站的通信网络1 常规模拟调节仪表仪表与计算机控制系统相结合（SPC）特点：计算机仅用于监督控制，过程由模拟仪表进行控制。
实现方式：(1)计算机只提供操作人员有关模拟调节器的设定值(2)模拟调节器的设定值由计算机直接给定缺点：计算机采用优化控制方式提出操作建议。
但采用优控制需建立数学模型，而数学模型往往很复杂。
2 直接数字控制系统（DDC）特点：计算机代替所有用于过程控制的模拟仪表。
实现方式：计算机直接参与控制，以数字方式实现常规控制规律。
缺点：受当时条件限制，难以实现复杂的控制策略。
但提出采样周期选择和控制算法的问题。
3计算机集中控制系统（CCS）计算机集中控制系统（CCS）采用一台计算机实现过程控制的功能4 集散控制系统（DCS）集散控制系统的核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，5 现场总线控制系统（FCS）现场总线控制系统用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，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。
1、CCS：将过程数据输入输出（PIO）、实时数据库的管理、实时数据的处理与保存、历史数据库的管理、历史数据处理与保存、人机界面的处理（MMI）、报警与日志记录、报表及系统本身的监督管理等所有功能集中在一台计算机的系统。
2、优点：结构简单、清晰，集中式的数据库容易管理，并容易保证数据的一致性。
3、缺点：（1）软件系统庞大，多种同时进行任务，计算机运行效率低。
（2）软件可靠性下降。
70%故障由于设计不良或存在缺陷的软件造成。
（3）系统的可扩性差。
（4）危险高度集中。
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。
现场总线复习资料
现场总线复习资料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）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。
9.什么是现场总线？现场总线有哪些特点？答：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。
特点：开放性、互操作性和互用性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。
10.现场总线的本质含义表现在哪些方面？答：现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络12.常用现场总线有哪些？它们各有什么特点？答：FF Profibus LonWorks CC-Link Modbus特点：FF：采用ISO/OSI参考模型的简化模型。
只具备其中的3层，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层。
FF分低速H1和高速H2两种通信速率。
Profibus:采用了ISO/OSI模型中的3层，，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层，由.Profibus-DP/Profibus-PA/Profibus-FMS 这3各版本组成。
Profibus采取主站之间令牌传递方式和主、从站之间的主-从通信方式。
LonWorks：采用ISO/OSI模型的全部7层通信协议，并采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。
3.总线的寻址方式有哪些？各有什么特点？答：3种。
1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。
特点：1.用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。
6.什么是数据传输率？它的单位是什么？答：单位时间内传送的数据量。
单位有比特率S和波特率B7.试比较串行通信和并行通信的优缺点？答：串行通信缺点：传输速度较慢优点：传输线少、连线简单，特别适合多位数据的长距离通信；并行通信缺点：若数据位数较多、传送距离较远时，则线路复杂，成本较高且干扰大，不适合远距离传送。
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。
现场总线知识点
1.现场总线定义按照国际电工委员会IEC标准的定义：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，多分支结构的通信网络。
2.现场总线的本质含义表现在几个方面1.现场通信网络。
现场总线作为一种数字式通信网络一直延伸到生产现场中的现场设备，是过去采用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单点并行传输变为多点一线的双向串行数字传输。
2.现场设备互联。
现场设备是指位于生产现场的传感器、变送器和执行器等。
这些现场设备可以通过现场总线直接在现场实现互联，相互交换信息。
在DCS中，现场设备之间是不能直接交换信息的。
3.互操作性。
互操作性指来自不同厂家的设备可以互相通信，并且可以在多厂家的环境中完成功能的能力。
它体现在用户可以自由的选择设备，而这种选择独立于供应商、控制系统和通信协议；制造上具有增加新的、有用功能的能力，不需要专用协议和特殊定制驱动软件和升级软件。
4.分散功能块。
现场总线控制系统把功能块分散到现场仪表中执行，因此可以取消传统DCS的过程控制站。
例如现场总线变送器还可以运行PID控制功能块，现场总线执行器还可以运行PID控制功能块和输出特性补偿块还可以实现阀门特性自校验和阀门故障自诊断功能。
5.现场总线供电。
现场总线完成为现场设备供电的功能。
总线供电不仅简化了系统的安装布线，而且可以通过配套的安全栅实现本质安全系统，为现场总线控制系统在易燃易爆环境中的应用奠定了基础。
6.开放式互联网络。
现场总线为开放式互联网络，即可于同层网络互连，也可与不同层网络互联。
现场总线协议是一个完全开放的协议，它不像DCS那样采用封闭的、专用的通信协议，而是采用公开化、标准化、规范化的通信协议。
这就意味着来自不同厂家的现场总线设备，只要符合现场总线协议，就可以通过现场总线网络连接成系统，实现综合自动化。
3.现场总线通信系统组成由数据发送设备、接收设备、传输介质、传输报文和通信协议等部分组成。
4.几种典型的现场总线（考名词解释）CAN控制局域网络；PROFIBUS过程现场总线；WorldFIP世界工厂仪表协议；HART是可寻址远程传感器数据通路；ControlNet是IEC标准类型2，主要用于PLC与计算机之间的通信网络，也可在逻辑控制或过程控制系统中用于连接串行、并行的I／O设备，人机接口等；DeviceNet是一种基于CAN技术的开放型通信网络，主要用于构建底层控制网络，其节点由嵌入了CAN通信控制器芯片的设备组成；ASI执行器或传感器接口，它是一种用在控制器和传感器/执行器之间双向交换信息的总线网络，属于底层自控设备的工业数据通信网络；FF 现场总线基金会。
现场总线总结
一、单选题1.若两台主机在同一子网中，则两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相“与”的结果一定（） CA.为全0B.为全1C.相同D.不同2.采用海明码纠正一位差错，若信息位为7位，则冗余位至少应为（）CA.5位B.3位C.4位D.2位3.采用曼彻斯特编码的数字信道，器数据传输速率为波特率的（）CA.2倍B.4倍C.1/2倍D.1倍4.一个快速以太网交换机的端口速率为100Mbit/s，若该端口可以支持全双工传输数据，那么该端口实际的传输带宽为（）CA.100Mbit/sB. 150Mbit/sC. 200Mbit/sD.1000Mbit/s5.在常用的传输介质中，（）的带宽最宽，信号传输衰减最小，抗干扰能力最强。
CA．双绞线 B．同轴电缆 C．光纤 D．微波6．集线器和路由器分别运行于OSI模型的（）DA．数据链路层和物理层 B．网络层和传输层 C．传输层和数据链路层 D．物理层和网络层7. 在 TCP/IP 参考模型中TCP协议工作在（）BA．应用层 B．传输层 C．互连层 D．主机-网络层8．在不同的网络之间实现分组的存贮和转发，并在网络层提供协议转换的网络互连器称为（）。
BA．转接器 B．路由器 C．网桥 D．中继器9. 下面描述的内容属于配置管理的是（）。
AA．监控网络和系统的配置信息 B．测量所有重要网络资源的利用率 C．收集网络管理员指定的性能变量数据 D．防止非授权用户访问机密信息10. 路由器是____________的设备 CA．物理层 B．数据链路层 C．网络层 D．传输层11. 路由器是一种常用的网络互连设备，它工作在OSI／RM的（1）上，在网络中它能够根据网络通信的情况（2），并识别（3） ,相互分离的网络经路由器互连后（4）。
(1)C (2)A (3)B(4)D(1)：A．物理层 B．数据链路层 C．网络层 D．传输层(2)：A．动态选择路由 B．控制数据流量C．调节数据传输率D．改变路由结构(3)： A．MAC地址 B．网络地址C．MAC地址和网络地址 D．MAC 地址和网络地址的共同逻辑地址4)：A．形成了一个更大的物理网络B．仍然还是原来的网络C．形成了一个逻辑上单一的网络 D．成为若干个互连的子网12. 相对于ISO／OSI的7层参考模型的低4层，TCP／IP协议集内对应的层次有（1），它的传输层协议TCP提供（2）数据流传送，UDP提供（3）数据流传送，它的互联网层协议IP提供（4）分组传输服务；IEEE802参考模型仿照了ISO的OSI／RM，它的（5）对应于OSI／RM的数据链路层，两者的物理层相互对应。
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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 ADC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。