仪表总线技术及应用第1章 绪论
第一版毕业论文
第一版毕业论文吉林大学远程教育专科生毕业论文（设计）中文题目HART协议智能差压变送器设计学生姓名李浩天专业机电一体化层次年级2011年专科毕业生学号2073010101101指导教师黄金峰职称副教授学习中心大连航运职业技术学院成绩2011年10 月30 日目录摘要 (4)第一章绪论 (6)1.1现场总线的发展 (6)1.2智能变送器的发展 (7)1.3目的与意义 (8)1.4本论文主要内容 (8)第二章HART 协议总体剖析 (9)2.1HART协议概述 (9)2.2HART通信结构模型 (11)2.2.1 HART 协议物理层 (11)2.2.2 HART 数据链路层 (12)2.2.3 应用层 (13)2.2.4 各层间的功能关系 (13)2.3HART协议在智能变送器中的应用 (13)第三章智能差压变送器的硬件设计 (17)3.1系统设计方案 (17)3.2HART通信模块 (18)3.2.1 HART 的优良特性 (18)3.2.2 HT2012 芯片的功能模块 (18)3.3传感器模块 (19)3.4MCU模块 (19)3.4.1 D/A转换器 (20)3.4.2 A/D转换器 (20)3.5基于HART协议智能差压变送器的电路设计 (21)第四章HART 协议差压变送器的软件设计 (25)4.1变送器的测控程序流程图 (25)4.1.1 用户测控程序总体流程图 (25)4.1.2 参数设置流程图 (27)4.2HART数据与发送通讯流程图 (28)4.2.1 上位机数据采集一次数据的程序流程图 (28)4.2.2 变送器数据发送流程图 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)摘要国家“十五”计划的全面启动，给仪器仪表行业带来新的增长点。
据有关方面分析，仅西气东输第一期工程就需要各种类型的流量、压力、温度仪表、调节控制仪表、分析仪器、执行机构和主控系统，估计达100亿左右；目前对仪器仪表行业产品综合水平评价：达到国际八十年代中期水平，微电子技术和计算机技术在仪器仪表产品中普遍采用，约15％的产品实现了智能化，达到国际九十年代水平；30％的产品实现了数字化，达到国际八十年代末期水平，整体技术水平不高，综合差距在15年左右。
工业自动化仪表现场总线通讯技术研究
工业自动化仪表现场总线通讯技术研究【摘要】工业自动化仪表现场总线通讯技术在工业控制系统中起着至关重要的作用。
本文从总线通讯技术的概述出发，探讨了现场总线通讯技术的发展历程及在工业自动化仪表中的应用。
总线通讯技术在工业自动化中具有较大的优势，但也面临着一定的挑战。
本文强调了工业自动化仪表现场总线通讯技术研究的重要性并展望了未来的发展趋势。
通过本文对工业自动化仪表现场总线通讯技术的研究，可以更好地认识和应用这一技术，提高工业自动化系统的效率和可靠性，为工业生产的智能化发展提供有力支持。
【关键词】工业自动化、仪表、现场总线通讯技术、研究、技术概述、发展历程、应用、优势、挑战、重要性、发展趋势1. 引言1.1 工业自动化仪表现场总线通讯技术研究工业自动化仪表现场总线通讯技术是指通过总线方式进行仪表之间的数据通讯和控制，使得工业自动化系统具有更高的灵活性、可靠性和智能化水平。
近年来，随着工业自动化技术的不断发展，现场总线通讯技术在工业控制领域得到了广泛应用。
工业自动化仪表现场总线通讯技术的研究旨在探索如何有效地实现各种仪表之间的数据交换和通讯，提高自动化系统的整体性能和可靠性。
通过总线通讯技术，可以实现仪表之间的互联互通，实现数据的实时传输和共享，提高工厂生产效率和监控能力。
本文将对工业自动化仪表现场总线通讯技术进行深入的研究和探讨，探讨总线通讯技术的概述、发展历程以及在工业自动化仪表中的应用。
还将分析总线通讯技术在工业自动化中的优势和挑战，并探讨工业自动化仪表现场总线通讯技术研究的重要性及未来发展趋势。
通过本文的研究，可以更加深入地了解工业自动化仪表总线通讯技术的应用价值和发展前景。
2. 正文2.1 总线通讯技术概述总线通讯技术是工业自动化领域中的重要技术之一，它是指通过一根或多根导线，将多个设备或仪表连接在一起，实现数据传输和通信的技术。
在工业自动化系统中，总线通讯技术起着至关重要的作用，能够实现各种设备之间的信息交换和控制指令传递。
基于CAN总线技术的汽车仪表的研究及应用
基于CAN总线技术的汽车仪表的研究及应用CAN总线技术是一种高效的数据通信方式，其在汽车行业中得到了广泛的应用。
汽车仪表是汽车电子控制系统中的一个重要组成部分，它可以反映汽车各项数据的状态，包括速度、油量、水温等。
本文将探讨CAN总线技术在汽车仪表领域的应用。
一、CAN总线技术简介CAN是Controller Area Network的缩写，意为控制区域网络。
它是一种高效的串行通信协议，能够实现多个模块之间的快速通信和高效协同工作。
CAN总线技术被广泛应用于汽车、机器设备、航空等领域。
二、汽车仪表中CAN总线技术的应用1、CAN总线架构CAN总线技术可以将汽车上的所有电子设备连接在一起，形成一个网络系统。
这个网络系统由控制单元、传感器、执行单元等组成。
在CAN总线架构中，多个控制单元可以互相通信，实现各个系统之间的信息交换。
这种方式简化了车辆的电子控制系统，减少了布线复杂度，节省了成本。
2、数据传输CAN总线技术通过数据总线进行通信，传输速率高，可靠性强。
在汽车仪表中，CAN总线技术能够快速地将各种传感器所采集到的数据传输到中央控制器上，并实时地更新汽车仪表上的信息。
3、HMI设计在汽车仪表中，CAN总线技术可以实现控制单元与显示器之间的通讯，从而提高了仪表的操作性和用户体验。
CAN总线技术可以为汽车仪表的HMI设计提供更多的自由度，使设计更加灵活，达到更好的视觉效果和使用体验。
三、总结CAN总线技术在汽车仪表领域的应用，不仅能够提高汽车仪表的性能和效率，还可以使汽车控制系统更加整合化和紧凑化。
在未来，随着汽车电子化程度的不断提高，CAN总线技术将会在汽车行业中发挥更加重要的作用。
四、CAN总线技术在汽车仪表中的未来应用1、车联网未来的汽车控制系统将会不断向车联网方向发展。
通过CAN总线技术，车载设备和智能手机可以实现高速、便捷的数据交互。
这种数据交互方式不仅可以优化车辆行驶过程，还可以实现远程控制、数据共享等功能。
仪表总线
第一章绪论传感器是能感受规定的被测量，并按照一定的形式转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和换能元件构成。
仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物理成分、物性参数等的器具或设备。
一般是包括传感器、检测点取样设备及放大器（进行抗干扰处理及信号传输），当然还有电源及现场显示部分。
仪器是一种组合意义上的机器，里面至少包含几种仪表。
测量是把待测量直接或间接地与另一个同类的已知量相比较，拿这个已知量作为计量单位，定出被测量是该单位的若干倍或几分之几的实验过程。
测量（试）技术是指测试中所采用的原理、方法和技术措施。
电子测量仪器是基于某种测量技术，利用电子器件和线路技术组成的，用以测量各种参量或产生供测量用的电信号的装置。
测试是具有实验性质的测量，测试具有探索、分析和研究的特征，是测量和试验的综合。
测试系统是指由相关的器件、仪器和测试装置有机组合而成的具有获取某种信息之功能的整体。
自动测试系统是以计算机为核心，在程序控制下，自动完成测试任务的仪器系统。
在仪表自动测试系统中，主要有三类设备：计算机、通信仪表和辅助设备。
自动测试系统的意义在于大批量的产品的生产，无人值守，高速度，节约大量人力，达到多参数、多功能的测试效果，具有极高的测量精确度，极宽的测量频率和动态范围。
现代自动测试系统模型的构造要素:可程控测试仪器、测试控制机、互联标准数字接口和软件系统。
互联的设备与设备（或说系统与系统）之间的想象用于信息交接的一部分界面，称之为接口；为了在开放式互联设备之间实行数字式信息交换所必须的一整套与设备有关的接口的机械、电气和功能要素，称为数字接口系统。
各个仪器的接口之间必须满足下列几个条件:（1）电气相容（2）功能相容（3）机械相容（4）运行相容。
现代自动测试系统分类如下:基于GPIB数字接口总线(也含RS232等):积木式自动测试系统。
程控仪器＋标准外总线＋测控计算机=积木式自动测试系统。
特点是：（1）测试系统组建灵活、方便，GPIB设备利用率高。
DSP原理及应用-绪论
1982年问世的第一个定点DSP芯片是TMS320C10 同一代TMS320系列DSP产品的CPU结构是相同的， 但片内存储器及外设电路的配置不一定相同
15
TI的三大主力芯片
TMS320C2000系列 用于数字控制系统 TMS320C5000系列 用于低功耗、便携的无线通信终端产品 TMS320C6000系列
2
要求：
不迟到、不早退、更不能无故旷课 按时完成作业，决不容许抄袭现象
课堂上积极回答问题，积极参与讨论
3Leabharlann 第1章 绪论1.1 数字信号处理概述
4
数字信号处理：滤波、参数提取、频谱分析、压缩等
Digital Signal Processing 广义理解 DSP Digital Signal Processor 狭义理解
美国Inmos公司的：IMSA100卷积/相关器
14
TMS320 DSP芯片（通用型）
定点型
TMS320C1x、 TMS320C2x、 TMS320C2xx、 TMS320C5x、 、 TMS320C54x、 TMS320C62x
浮点型
TMS320C3x、 TMS320C4x、 TMS320C67x
外部可扩展的程序和数据空间，总线接口，I/O接口等。
不同的DSP芯片所提供的硬件资源是不相同的，应根据系统的 实际需要，考虑芯片的硬件资源。
27
4．DSP芯片的运算精度
运算精度取决于DSP芯片的字长。定点DSP芯片的字长通常
为16位和24位。浮点DSP芯片的字长一般为32位。
5．DSP芯片的开发工具 快捷、方便的开发工具和完善的软件支持是开发大型、复杂 DSP应用系统的必备条件。
CAN总线原理与技术应用
双绞线
导线颜色
驱动系-CAN
CAN-高线 = 橙/黑 CAN-低线 = 橙/棕
组合仪表-CAN
CAN-高线 = 橙/蓝 CAN-低线 = 橙/棕
CAN-总线中数据发送过程 传感器采集的数据经节点向总线发送，每次只允许一个 控制单元发送数据，其他节点根据需要选择是否接受总 线上的数据。
CAN-总线中数据发送过程 在肯定没 有其它发 送数据传 递的情况 下，才允 许控制单 元发送数 据。
3、 CAN-数据传输线及 总线上的信号电平
CAN-数据传输线
数据帧
数据帧由 7 个不同的区域组成：帧起始（Start of Frame）、 仲裁区域（Arbitration Field）、控制区域（Control Field）、 数据区域（Data Field）、CRC 区域（CRC Field）、应答区 域（ACK Field）、帧结尾（End of Frame）。
数据帧
（5）CRC 区域 CRC 区域包括 CRC 序列（CRC SEQUENCE），其后是 CRC 界定符（CRC DELIMITER）。CRC 序列：由循环冗余码求 得的帧检查序列最适用于位数低于 127 位〈BCH 码〉的帧。 为进行 CRC 计算，被除的多项式系数由无填充位流给定， 组成这些位流的成分是：帧起始、仲裁场、控制场、数 据场（假如有），而 15 个最低位的系数是 0。
CAN总线的基本工作原理
跟其他总线一样，CAN总线的通信也是通过一种类似于 “会议”的机制实现的，只不过会议的过程并不是由一 方（节点）主导，而是，每一个会议参加人员都可以自 由的提出会议议题（多主通信模式），二者对应关系如 下： 会议 参会人员 参会人员身份 会议议题 发言顺序 局域网 节点 ID 报文 仲裁
绪论
传感器与检测技术
第1章 传感器与检测技术基础 第2章 误差分析与数据处理 第3章 信号转换与处理电路 第4章 传统传感器原理及应用 第5章 新型传感器原理及应用 第6章 自动检测系统的总线 第7章 虚拟仪器系统 第8章 检测系统设计基础
如，DS18B20、传感器测量系统
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1.1.3 传感器 定义：是一种以一定的精确度把被测量转换为 与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理 量的测量装置。 含义：（1）传感器是测量装置，能完成信号的 获取任务； （2）它的输入量是某一被测量； （3）它的输出量是某种物理量，这种物 理量要便于传输、转换、处理、显示等； （4）输出输入有对应关系，且应有一定 的精确程度。
传感器 与检测 技术
主讲：康志亮 理论：32学时
显示仪表 xi 调节器 ＋ － xf
显示仪表 调节仪表 y 执行器 被控对象
测量变送
检测仪表
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1.1.1 检测技术
息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门 应用技术学科。
• 检测技术： 以研究自动检测系统中的信息提取、信
任 务：寻找与自然信息具有对应关系的种种表现 形式的信号，以及确定二者间的定性、定量关系；从 反映某一信息的多种信号表现中挑选出在所处条件下 最为合适的表现形式，以及寻求最佳的采集、变换、 处理、传输、存储、显示等的方法和相应的设备。
• 检测时间：3秒
•测定对象：苹果、梨子、哈密瓜、西瓜、柑 橘、水蜜桃、蕃茄、草莓、芒果、木瓜、龙眼 等（可按需要建模）
(3) 基于GPS的联合收割机智能测产系统
湿度传感器、产量传感器、GPS、视觉 产量传感器安置在联合 收割机谷仓顶部，接收 来自于刮板的谷物冲量， 如图所示。经过其内置 的全桥平衡电路，采用 应变感应方式，完成谷 物冲量到电流信号的变 换（ 可实现温度变化的 自动补偿和提高传感器 的响应特性） 湿度传感器安置在联合 收割机谷仓顶部，在产 量传感器的下面
第1章 过控绪论
1.1.3 过程控制系统的组成、分类及性能指标
(一）过程控制系统的组成（图1－3、图1－4）
（1）被控参数（亦称系统输出）y(t)： 被控过程内要求保持稳定的工艺参数；
（2）控制参数（亦称操作变量控制介质） q(t)：使被控参数保持期望值的物料 量或能量；
（3）干扰量f(t)：除被控参数外，作用 于被控过程并引起被控参数变化的各 种因数；
80年代初，随着计算机性能提高、体积缩小， 出现了内装CPU的数字控制仪表。基于 “集中管 理，分散控制” 的理念，在数字控制仪表和计算 机与网络技术基础上，开发了集中、分散相结合的 集散型控制系统（ DCS， Distributed Control System） 。
DCS系统实行分层结构，将控制故障风险分 散、管理功能集中。得到广泛应用。
1.组成（被控过程，系列化仪表）； 2.设计难（过程的复杂性，模型的不精确性）； 3.要求高（控制方案丰富）； 4.慢过程、参量控制； 5.定值控制
西安仪表厂
渭河电厂
巴基斯坦古杜电厂
核电厂
新疆炼油厂
武钢
哈尔滨伊兰煤气
哈尔滨伊兰煤气
污水处理厂
哈尔滨第三水厂
渭河化肥厂
扬子石化
项特征量作为性能指标，而偏差积分性能指标则是一 种综合性指标。由于在多数情况下，都希望得到衰减 振荡过程，所以以衰减振荡的过渡过程形式为例，讨 论控制系统的品质指标。
1. 系统阶跃响应的单项性能指标 单项性能指标包含了对控制系统的稳定性、准
确性和快速性三方面的评价。
1）衰减比n和衰减率ψ
设第一个波振幅为 B1、第三个波振幅为 B2
Tp
T
TS
t
闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线
仪表和总线技术
风
技
师
学
院
东风天龙电气系统培训
－欧三仪表和总线技术－
主讲：周俊 speedboat724@
Contents
欧三仪表概述 欧三仪表功能定义和电气定义 欧三仪表常见故障和解决方法 总线技术
VECU、EECU、ABSECU、ECASECU
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东风技师学院
蜂鸣器报警 蜂鸣器报警包括：水温过高报警、水位过低报警、气
压过低报警，三种报警都有相应的报警指示灯亮。
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东风技师学院
指示灯和报警灯符号说明
水温过高指示灯（红色） 表示发动机冷却液温度过高 机油压力过低指示灯（红色） 表示发动机机油压力过低
PTO指示灯（黄色） 发动机动力输出时，指示灯亮 驻车制动指示灯（红色） 当驻车制动开关闭合时，该指示灯亮 安全带指示灯(红色) 驾驶员未系安全带时,该指示灯亮,提示驾驶人员系安全带speedboat724来自指示灯和报警灯符号说明
空滤阻塞指示灯(红色) 当发动机空气滤清器阻塞时,该指示灯亮 低档指示灯(绿色) 当变速箱处于低半档区时,该指示灯亮 主车ABS指示灯(黄色) 当牵引车ABS系统出现故障时,该指示灯亮 挂车ABS指示灯(黄色) 当挂车ABS出现故障时,该指示灯亮
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仪表总线的功能分类
欧3仪表为总线仪表，应用了CAN总线和J1587总线。
以下信息通过CAN总线得到： 发动机转速、水温信号、机油压力、机油液位、发动机电控 系统故障信息、排气制动指示灯、巡航指示灯、停机报警灯、 维护报警灯、发动机制动指示灯。
整3 仪表的转速表、水温表，液晶屏显示油位、油压、档 位、油耗、故障信息等，控制水位过低、水温过高、油压 低、PTO 等报警发光二极管亮。 ❖ 仪表的单片机软件和PC 机参数通过串口与MCU 通信。
测控总线技术 第一章 概论
3 智能仪器
• 20世纪70年代以来，微处理器和计算机技术的发展。 • 智能仪器是在数字化的基础上发展起来的，是计算机技术 与仪器仪表技术相结合的产物 • 在数字式仪器中置入微处理器，将计算机技术与仪器仪表 紧密结合，使仪器具有数据存储，数据处理（运算），逻 辑判断，自动选程，自动补偿，仪器自检等功能，从而部 分取代人脑的工作，称为智能仪器或灵巧仪器。 • 量程自动转换，自动调零，自动调整触发电平，自动校准， 自诊断等“智能化”功能。 • 一般带有RS-232或GPIB接口。
一个VXI模块式仪器系统示意图
• 虚拟仪器基本要素示意图 •
应用软件包
仪器硬件平台 应用软件开发环境 C、VB、LabView Labwindows/CVI
仪器驱动器 VXIbus、GPIB 接口驱动软件
总 线
D A C
D S P
M A E D M C
计算机系统
输出信号 信号输入
操作软件平台
虚拟仪器基本要素示意图
测控系统与具体的对象和领域联系起来形成了不 同的学科。 测控系统的发展经历了从人工监测与控制、自动 监测与控制到复杂智能监测与控制的演变历程。 本教材所指的测控系统主要指用于工业、国防、 环境、医学等领域的各种仪器仪表、自动测试系统、 过程控制系统、集散型控制系统等。 过程控制系统、
1.2 过程控制系统
2 积木式—第二代自动测试系统
• 在标准的接口总线（GPIB）的基础上，以积木方式组建 系统。 • 各个设备，计算机、可程控仪器，可程控开关等均为台式 设备，每台设备都配有符合接口标准的接口电路。 • 不需要用户自己设计接口电路 • 系统更改、增减测试内容灵活，设备资源复用性好。 • 普遍采用通用接口总线GPIB， • GPIB的出现，使得电子测量由独立的、传统的单台仪器 向自动测试系统的方向发展。 • 缺点：总线的传输速率不高（1MB/s）； • 缺点：由于机箱，电源，显示面板，控制开关，体积和重 量不能减少。限制了某些应用场合。
工业自动化仪表现场总线通讯技术研究
工业自动化仪表现场总线通讯技术研究1. 引言1.1 背景介绍工业自动化仪表现场总线通讯技术是近年来在工业自动化领域得到广泛应用的一项重要技术。
随着工业自动化水平的不断提高，各种仪表设备之间的通讯需求也越来越复杂和严格。
传统的串口通讯方式已逐渐无法满足工业现场的实时性和可靠性要求，因此总线通讯技术应运而生。
总线通讯技术是一种将多个设备通过同一根通讯线路连接起来，实现设备之间相互通讯和数据传输的技术。
它通过分时、分段、分布的通讯方式，实现了设备之间的高效通讯和数据交换，大大提高了工业自动化系统的整体性能和可靠性。
在工业自动化仪表领域，总线通讯技术的应用已经成为不可忽视的趋势。
通过总线通讯技术，可以实现各种仪表设备之间的即时通讯，提高了工业生产过程的自动化程度和精度。
总线通讯技术也为工业自动化仪表的网络化和智能化提供了有力支持，为工业自动化的发展开辟了新的道路。
在这样的背景下，本文将对工业自动化仪表现场总线通讯技术进行深入研究，探讨其在工业自动化领域的应用现状和未来发展趋势，为工业自动化的进一步发展提供有益的参考和指导。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨工业自动化仪表现场总线通讯技术的应用和发展，全面了解总线通讯技术在工业自动化领域中的具体实践和作用。
通过对总线通讯技术的研究和分析，可以更好地把握当今工业自动化仪表的发展趋势，为工业自动化领域的技术创新和进步提供有力支持。
研究目的也包括探讨总线通讯技术在工业自动化仪表中的优势和不足之处，为进一步完善和推广总线通讯技术提供理论指导和实践经验。
最终的目的是为推动工业自动化领域的发展，提高工业生产效率，降低生产成本，实现工业自动化仪表的智能化和信息化，为工业现代化发展做出积极贡献。
1.3 意义工业自动化仪表现场总线通讯技术的研究具有重要的意义。
通过研究工业自动化仪表现场总线通讯技术，可以提高工业生产的自动化水平，实现设备之间的智能互联和数据共享，提高生产效率和质量。
仪表和总线技术
－收集相关信息 －编码 －传输信息 －向相关ECU分配信息 －信息解码（数模转换） －执行相应功能
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网络分级 A级：命令单元多路连接（车身控制、仪表显示） B级：传感器、开关及控制单元多路传输（信号 设备、舒适性设备） C级：实时控制单元多路传输（电控发动机、自 动变速器、制动防滑系统） D级：针对视觉数据连接（多媒体）
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网关
汽车上使用了很多总线和网络，必须用一种有特 殊功能的计算机达到信息共享和不产生协议间的 冲突，实现无差错数据传输，这种计算机就叫网 关。
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帧
为了可靠的传输数据，通常将原始数据分割成一 定长度的数据单元，这个数据单元称为帧。 一帧内包括同步信号，错误控制，流量控制，控 制信息，数据信息，寻址信息等。
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CAN总线的硬件构成 CAN总线由控制器、收发单元、两个数据传输终端和双绞 线构成。 控制器：接受控制单元中微处理器的数据；处理数据并传 送给收发单元；接受收发单元从CAN线上接受的数据并处 理。 收发单元：接受由控制器发送的信号并发送至CAN；接受 CAN网路信号并发送给处理器。 传输终端：根据CAN网络的要求，传输终端只能存在于 CAN网络的终端。阻止CAN信号的反射波。并消耗CAN线 能量。 双绞线：用于传输数据的双向数据线。
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CAN协议
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CAN数据帧格式
帧 起 始 仲裁场 11位标识符+18位标识符
控制场
数据场 0~8字节
基于MODBUS施耐德PM800系列仪表的使用
第1章绪论1.1 PM800系列仪表产品简介PM800系列电力参数测量仪表是高性能的监测仪表，在单个96 x 96mm的装置中，可以提供监测电气设备所需的各种测量功能大显示屏，可以同时监测三相和中性线[1]。
显示屏具有抗反光和刮擦的特性，直观界面上有带自导功能的菜单。
独特的白色底光和大字体，即使是特殊的光线和视角，也具有易读性。
PM800系列电力参数测量仪主要应用于重要回路的电力监控，有四种型号：PM810：全电气量测量+THD+报警+1DO+RS485/Modbus接口[2]。
PM820：PM810的全部功能+波形捕捉+负荷趋势预测。
PM870：PM850的全部功能+电压骤升/骤降监测。
1.PM810MG基本特性：（1）适用于中压进出线、低压进线及重要出线回路。
（2）遥测：三相电压、电流、功率、电度、功率因数、频率、谐波等电量参数。
（3）遥信：开关运行、故障状态、工作位置等信号。
（4）遥控：远程控制合分闸。
（5）标准RS485通讯，MODBUS RTU协议。
（6）大屏幕液晶显示：外形96X96mm，面板安装。
（7）本体带1个DI，1个DO。
2.PM820MG特性：（1）适用于进线及重要出线回路，并带有时钟功能。
（2）完全具有PM810MG的功能。
（3）带有时钟记录及报警功能，80kb内存。
PM820和PM850还提供可定制的记录及单次谐波的电流和电压值。
PM850是第一个提供波形捕捉功能的表计。
3.PM850MG特性：（1）适用于进线及重要出线回路，对电能质量监控要求较高的场合。
（2）完全具有PM810MG和PM820MG的功能。
（3）带有故障录波的功能，能记录趋势曲线和波形捕捉，800kb内存。
4.选择配置模块：（1）适用于PM800系列。
（2）PM8M22：2个数字输入，2个继电器输出。
（3）PM8M26：6个数字输入，2个继电器输出（带有DC24V电源）。
（4）PM8M2222：2个数字输入，2个继电器输出，2个模拟量输入，2个模拟量输出。
《现场总线技术及应用》课件1现场总线技术概述
随着生产规模的扩大，操作人员需要同时按多点的信息 对生产过程实行操作控制，于是出现了气动、电动系列的 单元组合式仪表，这些仪表采用统一的模拟信号。
3、集中式数字控制系统
模拟控制系统中的模拟信号的传递需一对一的物理 连接，信号变化缓慢，很难提高控制系统的速度和精度， 随着计算机技术的发展，控制系统实现了集中数字控制。
• 数字信号的精确性：数字信息可排除模拟信息传输和转换中 所产生的误差。
• 由于现场总线是双向的，因此能够从中心控制室对现场智能 仪表进行控制，使远程调整、诊断和维护成为可能，甚至能 够在故障发生前进行预测。
四、现场总线控制系统的技术特点
系统的开放性 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. 系统结构的高度分散性 5. 对现场环境的适应性
第一章 现场总线技术概述
现场总线的发展背景 现场总线控制系统 几种有影响的现场总线 现场总线技术的现状及其发展前景
第一节 现场总线的发展背景
自动控制系统：在无人直接参与下可使生产过程或其他过 程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统 是实现自动化的主要手段。自动控制系统已被广泛应用于 人类社会的各个领域。在工业方面，对于冶金、化工、机 械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、 压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相 应的控制系统；在农业方面的应用包括水位自动控制系统、 农业机械的自动操作系统等。在军事技术方面，自动控制 的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导 与控制系统等。在航天、航空和航海方面，除了各种形式 的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和 各种仿真器。
现场总线的发展趋势
网络结构趋向简单化
MBus仪表总线协议及其应用
!,,0 年第 - 期
工业仪表与自间的物理接口 的物理和电气特性， 负责物理媒体上信息的接收和 发送。"#$%& 的物理层采用 "#$%& 总线标准。 数据链路层 !） 数据链路层的功能是在物理连接的基础上建 立、 维护和解除数据连接。数据链路层以帧为单位 传输信息， 在每帧信息中附加了许多协议控制信息 （如同步信息、 地址信息、 纠错信息、 应答信息等） ， 以 保证 信 息 无 差 错 传 送。 "#$%& 的 数 据 链 路 层 采 用 ’()*+, 标准。 应用层 -） 应用层是直接面对用户的一层。主要功能包括 读数据、 写数据、 密钥设定、 广播校对， 以及更改通信 速率等等。"#$%& 的应用层采用 (./0-0—- 标准。 "#$%& 总线协议为主 1 从结构的半双工通讯方 式， 可以进行一主一从或一主多从的操作， 从站均有 连接 !3, 各自的地址编码。采用 ,23 44! 双绞线， 个从站时， 最远连 接 距 离 可 达 到 -*, 4。采 用 /23 ! 连接 50 个从站时， 最远连接距离可达 44 双绞线， 到 - 5,, 4。 "#$%& 总线结构由主站以及挂接在双 绞线上的一系列从站组成， 从站之间彼此并联。
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#$%&’ 仪表总线的应用
=>?@; 总线的工作状态分为数据传输状态和空 闲工作方式两种。数据传输状态又分为主站至从站 的数据传输和从站至主站的数据传输。
图, 传输次序图
主站至从站的数据传输只允许一个主站连接到 户用仪表总线。主站工作时应向总线提供电源。
每次通讯先由主站发出命令帧， 被选择的从站 根据命令帧的要求做出响应。传输响应的时序见图 图 !。数据通信过程中， 若接收方检测到校验和 "、 奇偶校验或格式出错， 均放弃该信息帧不予响应。 图中 -./0 1 ) 2 波特率秒— — —二进制位传送时间 — —字节传送时间 -.304 1 ))-./0— — —延迟时间 -5 ) 1 -.304— — —帧传输时间 -67894 1 帧字节数! -.304—
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August 15, 2013
总线标准
2.总线标准的产生方法 总线标准是指国际上正式公布、推荐或工业界广泛使用的 互连各个部件的总线规范。 一是由国际性组织（如国际标准化组织ISO、 电器电子工 程师协会IEEE 等）进行严格定义与解释的正式或推荐使 用的总线标准； 另一个是因广泛使用，而被工业界接收与公认的事实上的 总线标准。一般情况下，总线标准是由一些电子学方面的 组织或公司来编写和引入电子工业及市场的，但是最终仍 要由公众来评价和认可。
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August 15, 2013
VXI总线
VXI总线(VME busextension for instrumentation)。该 总线是VME计算机总线在仪器领域中的扩展, 其中 VME总线是一种工业微机的总线标准, 主要用于微机 和数字系统领域。
优点：VXI系统具有小型便携、高速数据传输、模块式结构、 系统组建灵活等特点。1998年修订的VXI2.0版本规范提供了64 位扩展能力,使数据传输率最高进一步提高到80MB/s。
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August 15, 2013
总线规范
机械结构规范：规定模块尺寸、总线插头、总线接插件以及 安装尺寸等的规格。 功能规范：确定总线每条信号线的名称、功能以及相互作用 的协议。功能结构规范是总线的核心。 功能结构规范包括： (1) 数据线、地址线、读/写控制线、时钟和电源和地等； (2) 中断机制 (3) 总线主控仲裁 (4) 应用逻辑，如握手联络线，复位、自启动、休眠维护等。 电气规范：规定总线每根信号线工作时的有效电平、动态转 换时间、负载能力、各电气性能的额定值及最大值。
仪表总线技术及应用
第1章
绪论
August 15, 2013
仪表与自动测试技术的发展概况
任何测量与控制系统都包含有一定的检测技术 及相应的仪表单元，仪表单元是测量与控制系统的 重要基础，是实现各种测量与控制的手段和条件。 随着现代科学技术的发展，仪表技术发生了很大的 变化。 从仪表所采用的电子器件看，仪器仪表经历了真 空管、晶体管和集成电路三个时代。 从组成结构、工作原理及功能特点等方面看，仪 器仪表发展至今，经历了模拟仪器、数字式仪器、 智能仪器、个人仪器及虚拟仪器等发展阶段。
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PXI 配置的灵活性
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仪表总线技术及应用
The End
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总线技术概述
总线技术存在于不同的应用领域。
在微型计算机系统中，采用PC总线来实现芯片内部、印制电路 板部件之间、机箱内各功能插件板之间、主机与外部器件之间的 连接与通信，这通常是计算机制造商所研究和关心的问题； 在工业测量与控制应用中的现场总线主要研究如何将数据采集检 测与传感技术、计算机技术和自动控制理论应用于工业生产的过 程控制中，并设计出由微机控制的自动化过程控制系统； 而在自动测试系统中的仪表总线的目的是使系统设计者只需根据 总线的规则去设计，将各测试硬件按照总线接口标准与总线连接， 而毋需单独设计连接，从而简化系统的软硬件设计，方便系统组 建，且可靠性高，同时也易于系统的扩充和升级。
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总线标准
1. 总线标准 为了充分发挥总线连接的优越性，使人们在把各种不同的部 件组成系统时遵守共同的总线规范，人们制定了各种总线标 准。 作为一个标准，必须明确总线中各信号线的定义、逻辑关系、 时序要求、信号表示方法、电路驱动能力和抗干扰能力等， 特别是，因要满足多个部件的公用，就必须制定严格的协议， 确定公用总线的方法。 每一种总线标准都应包括信号功能、信号时序、电器特性、 机械特性以及通讯协议（规程）等几方面的具体规定。
• 第三代仪器：智能仪器
–智能仪器内臵微处理器，能进行自动测量，具有一定 的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。它的全部功 能全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在，无 论是开发还是应用，都缺乏灵活性。
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August 15, 2013
仪器的发展历史
• 第四代仪器：个人仪器
–将原智能仪仪器中测量部分的硬件电路以附加插件 或模板的形式插入到PC的总线插槽或扩展机箱中； 而将原智能化仪器中的控制、存储、显示和操作运 算等软件任务都移交给PC来完成。个人仪器充分利 用了PC的软件和硬件资源，因而相对于传统的智能 仪器来说，极大地降低了成本，方便了使用，提高 了可靠性。
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仪器的发展历史
• 第一代仪器：模拟仪器
–如指针式万用表，它们的基本特征是采用模拟电子技 术实现，采用指针显示结果。
• 第二代仪器：数字式仪器
–数字式仪器目前相当普及，如数字电压表、频率计等。 这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量， 并以数字方式输出最终结果。
缺点：组建VXI总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器， 造价比较高。
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有三种方法实现计算机至VXI总线仪器的 通信： （1）通过IEEE488的VXI总线通信 （2）通过MXI总线的VXI总线通信 （3）通过装入控制器内的VXI总线通信
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• 第五代仪器：虚拟仪器
–虚拟仪器是现代计算机技术和测量技术相结合的产 物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器 发展的一个重要方向。
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自动测试技术的发展历程
自动测试技术源于70年代，发展至今．大致可分为三代， 其系统组成结构也有较大的不同。 第一代自动测试系统 第一代自动测试系统多为专用系统，通常是针对某项具体 任务而设计的。其结构特点是采用比较简单的定时器或扫描 器作为控制器，其接口也是专用的。因此，第一代测试系统 通用性比较差。 第二代自动测试系统 第二代自动测试系统典型方块图如图所示。与第一代自动 测试系统的主要不同在于：采用了标准化的通用可程控测量 仪器接口总线(GPIB)及可程序控制的仪器和测控计算机(控制 器)，从而使得自动测试系统的设计、使用和组装都比较容易。
PXI总线
PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）充分利用了当前 最普及的台式计算机高速标准结构——PCI。 PXI是一个模块化的平台。系统的物理主机是一个拥有2至31 个槽位的机箱，有的机箱还带有内臵的显示器和键盘。机箱 的第一槽（Slot 1）是控制器槽。目前可以使用的控制器有很 多，最常见的两种是嵌入式控制器和MXI-3总线桥。嵌入式 控制器是专为PXI机箱空间设计的常规计算机。MXI-3 则是 一种通过台式计算机控制PXI机箱的扩展器，机箱中的其它 槽位被称为外部设备槽，用于插臵功能模块，就像计算机里 的PCI槽（2～3）一样。
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第三代自动测试系统 第二代自动测试系统虽然比人工测试显示出前所未有的 优越性，但是在这些系统中，电子计算机并没有充分发 挥作用，系统中仍是使用传统的测试设备(只不过是配备 了新的标准接口)，整个系统的工作过程基本上还是对传 统人工测试的模拟。于是出现了虚拟仪器。
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GPIB总线
GPIB总线(General Purpose Interface Bus), 即IEEE488通 用接口总线，是HP公司在70年代推出的台式仪器接口总线, 因此又叫HPIB(HP Interface 域得到了广泛的应 用。这种系统是在微机中插入一块GPIB接口卡，通过24或25 线电缆连接到仪器端的GPIB接口。 当微机的总线变化时, 例 如采用ISA或PCI等不同总线，接口卡也随之变更，其余部分 可保持不变, 从而使GPIB系统能适应微机总线的快速变化。 由于GPIB系统在PC出现的初期问世, 所以有一定的局限性。 如其数据线只有8根, 用位并行、字节串行的方式传输数据,传 输速度最高1MB/s，传输距离20ｍ(加驱动器能达500ｍ) 。
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具有总线系统的仪表的特点
（1）硬件易于实现模块化设计 （2）支持多厂商产品
（3）易于实现系统升级
（4）具有良好的可维修性
（5）便于组织生产及好的经济性
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仪表专用总线简介
（1）GPIB （2）CAMAC
（3）VXI
（4）PXI