Fieldbus
三种工业总线及其中的现场总线
一，工业总线三种基本类型*传感器级总线，即485总线网络*设备级总线，即HART总线网络*现场总线，即FieldBus现场总线网络现场总线定义：现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网现场总线分为以下几种：下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。
1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。
该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。
基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。
FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。
后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。
FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。
2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。
CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。
CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。
CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。
已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
简述现场总线的技术特点
简述现场总线的技术特点现场总线（Fieldbus）是一种工业控制领域中的通信协议和技术，是传统控制系统和现代数字化控制系统的桥梁。
现场总线技术的主要特点是分布式控制、高效通信、可靠性强、数据传输速度快、可扩展性好。
分布式控制是现场总线技术最重要的特点之一。
传统控制系统通常采用集中式控制，即所有的控制指令都是从中央控制器发送到各个终端设备。
而现场总线技术则是采用分布式控制的方式，即将控制指令分散到各个设备中执行。
这样可以提高控制系统的灵活性和可靠性，因为每个设备都可以独立地执行控制指令，不需要等待中央控制器的指令。
高效通信是现场总线技术的另一个重要特点。
现场总线技术采用数字通信方式，可以实现多种数据格式和数据传输方式。
现场总线技术可以实现点对点通信、广播通信、组播通信等多种通信方式，可以满足不同场景下的通信需求。
另外，现场总线技术还支持实时通信，可以实时地传输控制指令和传感器数据，可以满足高速控制和监测需求。
现场总线技术的可靠性比较强。
现场总线技术采用多种冗余技术，可以实现数据包重传、冗余链路、数据备份等多种机制，可以有效地防止数据丢失和系统故障。
另外，现场总线技术还支持自诊断和自修复功能，可以自动检测和诊断系统故障，并尝试自动修复故障，提高了系统的可靠性和稳定性。
数据传输速度是现场总线技术的一个优势。
现场总线技术采用数字通信方式，可以实现高速数据传输，可以满足高速控制和监测需求。
另外，现场总线技术还支持数据压缩和数据加密等技术，可以进一步提高数据传输速度和数据传输效率。
现场总线技术具有良好的可扩展性。
现场总线技术支持多种设备和传感器的接入，可以满足不同场景下的控制和监测需求。
另外，现场总线技术还支持多种协议和通信方式，可以实现不同系统之间的互联互通，提高了系统的通用性和可扩展性。
现场总线技术具有分布式控制、高效通信、可靠性强、数据传输速度快、可扩展性好等多种特点，是工业控制领域中不可或缺的技术之一。
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
什么是现场总线
什么是现场总线？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（DistributedControlSystem DCS）走向以现场总线位基础的分布式现场总线控制系统（FieldbusControlSystem,FC S），被誉为工业自动化领域具有革命性的新技术。
现场总线技术是20世纪80年代中期在国际上发展起来的一种工业控制技术。
通俗地讲，现场总线就是用在现场的总线技术，和计算机内部的总线概念一样，但是由于现场的特殊环境（如温度，安装条件，干扰等等），不同于计算机通常用于室内，为了区别，所以我们把这种总线称为现场总线。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。
现场总线被誉为自动化领域的计算机局域网1．1、现场总线的特点根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会(ISA)对现场总线的定义：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。
SP50委员会提出的两种现场总线结构模型是：●星型总线用短距离、廉价、低速率电缆取代模拟信号传输线●总线型总线数据传输距离长、速率高，采用点对点、点对多点和广播式通信方式2．2、现场总线技术特征现场总线完整地实现了控制技术、计算机技术与通信技术的集成，具有以下几项技术特征。
（1）现场设备已成为以微处理器为核心的数字化设备，彼此通过传输媒体（双绘线、同轴电缆或光纤）以总线拓扑相连；（2）网络数据通信采用基带传输（即数字数据数字传输），数据传输速率高（为Mbit/s或10Mbit/s级），实时性好，抗干扰能力强；（3）废气了集散控制系统（DCS）中的I/O控制站，将这一级功能分配给通信网络完成；（4）分散的功能模块，便于系统维护、管理与扩展，提高可靠性；（5）开放式互连结构，既可与同层网络相连，也可通过网络互连设备与控制级网络或管理信息级网络相连；（6）互操作性，在遵守同一通信协议的前提下，可将不同厂家的现场设备产品统一组态，构成所需要的网络。
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法现场总线（Fieldbus）是一种新型的工业通信技术，它是以数字化的方式将数据传输到工业现场设备和控制系统之间的通信总线。
现场总线的出现大大提高了工业自动化的可靠性、效率、安全和灵活性。
下面将介绍现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用和使用方法。
一、发展历程现场总线的发展可追溯到20世纪70年代，当时欧洲的一些机构开始研究数字控制系统。
80年代初，德国联邦教育研究部门的PLC工艺小组提出了“第三代工厂控制理论”，并提出了“现场总线”的概念。
90年代初，现场总线开始应用于工业自动化领域，并逐渐发展成为主流的工业通信技术。
二、特点及分类1. 特点（1）数字化传输：现场总线采用数字化通信方式，避免了模拟信号的干扰和失真，提高了数据的可靠性和准确性。
（2）灵活性：现场总线可以连接多种类型的设备和控制系统，实现设备之间的信息交换和协同工作。
（3）可扩展性：现场总线可以根据工业自动化系统的需求进行扩展和升级，具有很高的灵活性和适应性。
（4）实时性：现场总线可以实现实时数据传输和控制，提高了工业生产的效率和精度。
（5）安全性：现场总线支持加密和认证技术，保障了工业通信的安全性和可靠性。
2. 分类目前常用的现场总线主要有以下几种：（1）Profibus：是德国西门子公司研发的一种现场总线，可以实现高速数据传输和设备的实时控制。
（2）Modbus：是Modicon公司开发的一种现场总线，适用于数据采集和控制。
（3）CAN总线：是一种广泛应用于汽车和工业控制领域的现场总线，具有高速、可靠、抗干扰等特点。
（4）DeviceNet：是美国罗克韦尔公司开发的一种现场总线，适用于工业设备之间的通信和控制。
三、主要应用现场总线广泛应用于各个工业领域，包括制造业、石化、水处理、电力等。
主要应用包括以下几个方面：（1）数据采集和监控：现场总线可以实现对工业设备的数据采集和监控，提高了生产过程的可靠性和效率。
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法一、现场总线的发展历程现场总线(Fieldbus)技术起源于20世纪80年代，当时主要是为了解决工业控制系统中数据传输和设备互联的问题。
随着技术的不断发展，现场总线技术已经成为现代工业自动化领域的关键技术之一。
1. 20世纪80年代初期，现场总线技术的研究与应用逐渐兴起，主要应用于石油、化工、钢铁等行业的过程控制系统。
2. 20世纪90年代，随着工业控制系统的发展和技术的进步，现场总线技术得到了广泛应用，几乎涵盖了所有工业生产领域。
3. 21世纪初至今，现场总线技术已经成为工业自动化系统的核心技术，越来越多的企业使用现场总线技术实现设备互联和数据传输。
二、现场总线的特点1. 开放性：现场总线技术遵循统一的国际标准，实现了不同厂商设备之间的互通互联。
2. 高可靠性：现场总线技术采用数字通信技术，具有抗干扰能力强和数据传输可靠的特点。
3. 高效率：现场总线技术可以实现设备之间的直接通信，减少了传统集中控制方式中的数据处理环节，提高了系统的响应速度和工作效率。
4. 易扩展性：现场总线技术采用网络式结构，扩展设备非常方便，可以根据实际需要进行灵活配置。
5. 低成本：现场总线技术可以减少布线、降低系统复杂度，从而减轻了系统维护和运行成本。
三、现场总线的分类根据现场总线的应用领域、通信协议和传输速率等特点，现场总线主要分为以下几类：1. 过程自动化现场总线：如FOUNDATION Fieldbus、PROFIBUS PA 等，主要用于过程控制系统中，实现设备之间的数据传输和控制。
2. 工厂自动化现场总线：如PROFIBUS DP、DeviceNet、CANopen 等，主要用于工厂自动化系统中，实现设备之间的数据交换和通信。
3. 传感器/执行器现场总线：如AS-i、IO-Link等，主要用于传感器、执行器等设备之间的通信。
四、现场总线的主要应用现场总线技术广泛应用于石油、化工、钢铁、电力、造纸、建材等工业领域，主要用于以下几个方面：1. 设备监控与控制：通过现场总线实现设备之间的实时数据采集、监控和控制。
总 线 技 术
一、总线技术概述
场总线（Fieldbus）是应用在生产现场、在微 机化测量控制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 点通信的底层控制网络。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量 控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数 字通信能力，它们通过普通双绞线等多种途径 进行信息传输，把多个测量控制仪表、计算机 等作为节点连接成网络系统，通过公开、规范 的通信协议，在位于生产控制现场的多个微机 化自控设备之间、现场仪表与用作监控、管理 的远程计算机之间，实现数据传输与信息共享， 形成各种适应实际需要的自动控制系统。
出，主要应用于智能变送器。
4、CAN(Controller Area Network，控制局域 网络)最早由德国BOSCH公司推出，并已取得 国际标准化组织认证(ISO11898)，其总线结构 可参照I SO/OSI参考模型，通信速率最高可达 1 Mbps，通信距离最远可达10 km。CAN网络 的配制比较容易，允许任何站之间直接进行通 信，而无需将所有数据全部汇总到主计算机后 再行处理。
物流管理信息系统
5、LonWorks（Local Operating Network， 局部操作网）由美国Echelon公司1991年推
出，主要应用于楼宇自动化、工业自动化 和电力行业等。它采用了ISO/OSI模型中完
整的七层通信协议，采用了面向对象的设
计方法，通过网络变量把网络通信设计简
化为参数设置，其最高通信速率为 1.25Mbps（通信距离不超过130m），最远 通信距离为27000m（通信速率为 78Kbps），节点总数可达32000个。
二、总线技术的特点
全数字化传输 系统具有开放性和互用性 双向传递性 自诊断功能 对环境的适应性 对环境的适应性 节省布线及控制室空间
现场总线技术概述 (2)
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IEC61158目前包括10种技术类型，其中类型9与类型10是 后来加的。
①类型1：IEC技术报告 (即相当于FF的H1，美国FisherRosemount公司支持)；
②类型2：Control Net(美国Rockwell公司支持)； ③类型3：Profibus(德国Siemens公司支持)； ④类型4: P-Net(丹麦Process Data公司支持)； ⑤类型5: FF HSE(High Speed Ethernet 美国 Fisher-
②设备总线 (device bus)：数据宽度为字节 (byte)， 如Interbus和Device Net等；
③全服务的现场总线（fieldbus）：数据宽度为数据 流或模块 (block)。以报文通信为主，除了对装置进 行读取数据外，还包括一些对装置的操作和控制功能。 如FF总线、Lonworks总线、Hart总线等。
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五、FCS与DCS的比 FCS相对于DC较S具有如下优越性：
1．FCS实现全数字化通信
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2．FCS实现彻底的全分散式控制
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3．FCS实现不同厂商产品互联、互操作 4．FCS增强系统的可靠性、可维护性 5．FCS降低系统工程成本
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（二）现有的现场总线国际标准
※IEC61158 (IEC/TC65/SC65C/WC6制定) 测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总 线，由以下6部分组成： 第1部分:导则； 第2部分:物理层规范和服务定义； 第3部分:数据链路层服务定义； 第4部分:数据链路层协议规范； 第5部分:应用服务定义； 第6部分:应用层协议规范。
现场总线技术概述
现场总线技术概述现场总线技术（Fieldbus）是指在工业自动化系统中，用于连接现场设备和控制系统的一种通信协议和架构。
它通过将数据和控制命令从控制系统传输到现场设备，并将现场设备反馈的数据传输回控制系统，实现实时监控和控制。
现场总线技术的发展起源于20世纪80年代，旨在解决传统控制系统中布线复杂、成本高昂、可靠性低等问题。
与传统控制系统相比，现场总线技术具有可编程、分布式、开放性强等优点，是实现工业自动化和智能化的重要手段之一现场总线技术的核心是通信协议，常见的现场总线协议包括Profibus、Modbus、FOUNDATION Fieldbus、DeviceNet等。
这些协议定义了数据格式、通信速度、错误检测和纠正等通信规范，保证了不同设备之间的互通性和稳定性。
现场总线技术的架构通常由控制层、总线层和现场设备层组成。
控制层包括控制器和上位机，负责发送控制命令和接收反馈数据；总线层是控制器与现场设备之间的通信介质，包括总线线缆、连接器和信号转换设备；现场设备层包括传感器、执行器等各种设备，负责感知和执行现场操作。
现场总线技术在工业自动化中的应用广泛，涵盖了各个行业和领域。
它可以实现对现场设备的远程监控和控制，提高了系统的可靠性和灵活性。
同时，现场总线技术还可以对现场设备进行参数配置和诊断，减少了故障排除时间和维护成本。
然而，现场总线技术也存在一些挑战和限制。
首先，不同的现场总线协议之间，通常不能直接互联互通，需要通过网关或转换器进行数据的转换和交换。
其次，现场总线技术对硬件设备的要求较高，需要选择与总线兼容的设备进行接入。
此外，现场总线技术的通信速度相对较慢，对于一些对实时性要求较高的应用场景可能不够满足。
总的来说，现场总线技术是工业自动化领域的重要技术和工具，具有广泛的应用和发展前景。
随着工业互联网的兴起，现场总线技术将继续推动工业自动化向智能化、高效化的方向发展。
现场总线的概念
现场总线的概念
现场总线（Fieldbus）是一种用于工业自动化领域的通信协议，它用于在现场设备（如传感器、执行器、变送器等）和控制系统（如PLC、DCS、FCS等）之间进行数字通信。
现场总线是一种开放式、数字化、双向通信系统，它允许不同的设备之间进行实时通信和数据交换。
这些设备通常位于工厂的现场，用于监测和控制生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
现场总线的特点包括：
1.开放式：现场总线是一种开放式通信协议，允许不同的设备之
间进行通信，不受厂商和技术的限制。
2.数字化：现场总线采用数字信号进行通信，相比传统的模拟信
号具有更高的精度和稳定性。
3.双向通信：现场总线支持双向通信，即设备之间可以进行数据
交换和相互控制。
4.实时性：现场总线具有较高的实时性，能够满足工业自动化领
域的实时监测和控制要求。
5.可靠性：现场总线具有较强的抗干扰能力，能够在恶劣的工作
环境下稳定运行。
常见的现场总线协议包括Modbus、Profinet、CAN总线、HART等。
这些协议各有特点，适用于不同的应用场景。
在选择现场总线时，需要根据实际需求和应用场景进行综合考虑。
现场总线(Field Bus)
第五章现场总线(Field Bus)§5.1 概述一、现场总线的定义与发展与发展：：安装在生产过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置间的数字式装置间的数字式、、串行和多点通信的数据总线串行和多点通信的数据总线。
1. 初始想法初始想法：：现场设备智能化2. 关键问题关键问题：：统一标准3. DCS FCS传统DCS 结构:二、现场总线的特点和优点（1）实时性实时性：：具有较高的数据传输率具有较高的数据传输率，，合理分配总线资源合理分配总线资源，，每个节点都能及时收发信息（2）互操作性互操作性：：实现互连设备间实现互连设备间、、系统间的信息传送与沟通（3）互换性互换性：：要求不同制造商生产的性能类似的设备可进行互换（4）开放性开放性：：协议公开协议公开，，不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换（5）现场设备的智能化与功能自治性（6）经济性经济性：：节点价格低节点价格低，，传输介质较廉价传输介质较廉价，，减少线缆（7）安全性安全性：：解决防爆问题（8）可靠性可靠性：：解决环境适应性问题解决环境适应性问题，，具有较强的抗干扰能力使得控制系统的设计使得控制系统的设计、、安装安装、、投运投运、、正常生产运行及检修维护都得到了优化现场总线仪表是指连接在现场总线上的各种仪表或设备或设备，，按功能可分为六类按功能可分为六类：：–变送器类变送器类：：压力变送器压力变送器、、温度变送器等温度变送器等；；–执行器类执行器类：：气动执行器气动执行器、、电动执行器等电动执行器等；；–转换器类转换器类：：现场总线/电流转换器电流转换器、、现场总线/气压转换器等换器等；；–接口类接口类：：计算机和控制器与现场总线之间的接口仪表或设备或设备；；–电源类电源类：：现场总线仪表供电电源现场总线仪表供电电源；；–附件类附件类：：总线连接器(网桥)、终端器终端器、、中继器等中继器等。
现场总线仪表的特点:全数字性全数字性；；精度高精度高；；抗干扰能力强抗干扰能力强；；内嵌控制功能内嵌控制功能；；高速通信；多变量测量和传输多变量测量和传输；；系统综合成本低系统综合成本低；；真正的可互操作性；真正的分散控制本质安全型(Intrinsic safety)仪表又叫安全火花型仪表又叫安全火花型仪表。
现场总线的特点
现场总线的特点现场总线（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。
本文来自: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。
其中有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。
现场总线(Field bus)
PROFIBUS应用
• 2.车间监控层
• 车间级监控用来完成车间中生产设备之间的连接，如一个车间三条生产 线主控制器之间的连接，完成车间级设备监控。车间级监控包括生产设 备状态在线监控、设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计、 生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室， 在操作员工作站及打印设备上。车间级监控网络可采用Profibus-FMS， 它是一个多主网络，在这一级，数据传输速度不是最重要的，而是要能 够传送大容量信息。
谢谢
部分应用实例
• PROFIBUS 在电力行业最典型的应用是德国尼德豪森电厂 2X950MW 机组的DCS 系统。德国尼德豪森电厂隶属于德国RWE 电力 公司，该电厂K 机组采用了热电联产方式，总出力达到1012MW，由于 采用了过程优化技术，整个机组的效率达到了45%。K 机组为超超临界 机组，主汽温度为580℃，主汽压力达到27MPA。整个机组的DCS 系统 中由于采用了PROFIBUS 现场总线技术，实现了现场设备智能化，设备 状态和状态信息都能通过总线传输到DCS 系统中，是目前全球范围智能 化程度最高，采用总线技术最全面，装机容量最大的机组。 • 除了尼德豪森电厂外，还有德国曼海姆电厂DCS 系统采用 PROFIBUS 总线， 柏林北部电厂DCS 系统采用PROFIBUS 总线，慕尼 黑电厂DCS 系统采用PROFIBUS总线，礼克林豪森电厂DCS 系统采用 PROFIBUS 总线等很多国外电厂的DCS 系统都采用了PROFIBUS 总线 结构。 • 在国内电力系统中也有很多应用，如江苏夏港电厂DCS系统采用 PROFIBUS 总线，韩峰电厂DCS 系统采用PROFIBUS 总线，山东莱程 电厂DCS 系统以及华能玉环电厂主厂房外补给水系统均采用了 PROFIBUS-DP 总线结构。
Fieldbus 现场总线联接及地址设置基础简介
现有总线归纳为三个标准族，IEC61158、IEC62026 、ISO11898。
用于工业控制系统的IEC61158标准，通过并确定了8种总线，见下表。
用于低压开关设备与控制设备、控制器、与电气设备接口的IEC62026标准，规定了AS－I、Device/Net、SDS、SMCB等4种总线。
用于道路车辆数字信息交换的ISO11898规定了高速通信的控制器局域网CAN。
各总线的全称、用途及网址
工业以太网 双绞网线连接方式： 主站→设备，交叉连接。
主站→集线器→设备，直通连接＋直通连接。
主站→集线器→集线器→设备，直通连接＋＋直通连接。
主站→集线器→上行端口→设备，直通连接＋直通连接＋直通连接。
双绞网线连接图表
RJ45水晶头
MAC 地址和IP 地址
以太网数据链路层包含MAC （介质访问控制Media Access Control ）子层和LLC （逻辑链路
控制）子层。
MAC地址是网卡标识，IP地址是互联网为网络上计算机定义的IP协议地址。
IP地址
IP地址由网络号＋主机域组成，分为A、B、C三类。
子网掩码
子网掩码主要用于说明如何进行子网的划分，便于确定主机所在的子网号以及确定子网中主机域的范围。
掩码是由3 2位组成的，很像I P地址。
对于这三类I P地址来说，有一些自然的或缺省的固定掩码。
A类：255.0.0.0，B类：255.255.0.0，C类：255.255.255.0。
如果子网掩码使用了自然的或缺省的固定掩码表明该网络没有划分子网，没有使用自然的或缺省的固定掩码表明该网络已划分子网。
现场总线--FF现场总线
现场仪表概况
Rosemount® 罗斯蒙特 变送器
848T多点温度变送器 Fisher® 费希尔阀门和总
线型数字阀门定位器 (DVC) MicroMotion ® 高准质量 流量计
长兴面临的挑战
玻璃窑炉附近温度可达到90摄氏度，平时 仪表维护人员很难接近现场的仪表对设备进 行检查与维护。
我们期望能有智能的并且稳定的技术能够帮 助我们减少设备维护的成本。
选择FF技术的原因
1. FF技术可以稳定工作在恶劣的工作环境中 2. 大大减少现场维护，维修 3. DCS画面可以显示设备故障状态，减少现场解
决故障的时间。 4. 节省电缆数量，降低工程施工的复杂程度和
材料费用，单台仪表的多点测量，减少了仪 表台件数。
FF技术的优势（二）
使用FF总线后，大大减少了控制部件和控制 机柜的数量，在长兴项目中，只使用了两个 个标准机柜，从而减少了机房的面积。由于 一条总线网段，可以连接10台FF现场变送 器和FF阀门定位器。所以现场与中控室的连 接电缆也大大减少，在长兴项目中，进中控 室的主槽板，仅使用500X200槽板。不仅减 少了材料成本，而且减少了安装工作量，节 省了安装时间。
FF技术的优势（四）
FF技术的现场控制使现场仪表全部具有控制 功能。
在长兴项目中，我们将所有的PID控制功能 模块全部下装到阀门定位器中，现场测量仪 表与控制阀直接通讯，构成控制回路。这样 大大降低了控制器的负荷，由于每个回路都 有各自的运算能力，因此我们将所有的回路 的刷新速度都设置到200毫秒左右，大大缩 短了控制周期，从而提高了控制精度。而控 制器的负荷没有任何增加。
简介FF
它是由WORLDFIP NA（北美部分，不包括欧洲）和ISP Foundation于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的 组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总 线国际标准。这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作 组以强大的支持。这个组织目前有l00多成员单位，包括了 全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。1997年4 月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会（ CFC）。
fieldbus是什么意思
fieldbus指现场总线。例句：New Generation Control System According to the Network Integration& Fieldbus System.网络集成化的新一代控制系统&现场总线系统。 扩展资料 例句： The application of design patterns for fieldbus communication program was introduced. 介绍了设计模式在总线通信程序中的应用。 The design of selection of fieldbus devices is very important. 现场总线控制系统中现场总线仪表的'选型设计十分重要。 The economic and social benefits due to the fieldbus system are analyzed. 分析了现场总线系统的经济效益和社会效益。 The architecture of the industrial equipment network control system based on fieldbus is introduced. 介绍了基于现场总线技术的工业设备网络控制系统的体系结构。
fieldbus协议
竭诚为您提供优质文档/双击可除fieldbus协议篇一：几种主要现场总线协议的特点几种主要现场总线协议的特点绿洲驿站20xx-3-119:36:35现场总线在发展的最初，各个公司都提出自己的现场总线的协议，如ab公司的devicenet,tuRck公司的sensoplex,honeywell公司的sds，phoenix公司的interbus-s，以及seriplex,asi等。
经过十几年的发展，现场总线的协议逐渐趋于统一，针对制造业自动化，devicenet在北美和日本用的比较普遍，pRoFibus-dp在欧洲用的比较普遍。
针对过程自动化，pRoFibus-pa和FoundationFieldbus占据大部分市场。
其他的总线协议如asi、interbus-s、sensoplex在某些特殊的领域也有一些市场，下面分别介绍各种总线的一些特点。
1、pRoFibus，最快的总线，世界范围的标准。
pRoFibus是在1987年，由德国科技部集中了13家公司和5家科研机构的力量，按照iso/osi参照模型制订的现场总线的德国国家标准。
最近，在欧洲通过投票，成为欧洲的标准en50170。
主要由拥有400多个公司成员的pRoFibus用户组织（pno）进行管理。
pRoFibus由三部分组成，即pRoFibus-Fms，pRoFibus-dp 及pRoFibus-pa。
其中，Fms主要用于非控制信息的传输，pa主要用于过程自动化的信号采集及控制。
pRoFibus-dp是制造业自动化主要应用的协议内容，是满足用户快速通讯的最佳方案，每秒可传输12兆位。
扫描1000个i/o点的时间少于1ms。
pRoFibus是世界范围的标准，取得了很大的成功：至少1，000，000套设备投入运行，超过600家成员公司，超过1100种pRoFibus产品。
2、devicenet通用型、低价位的总线devicenet（设备网）是一种低价位的总线，它可连接自动化生产系统中广泛的工业设备。
现场总线的协议组成结构及其工作原理
现场总线的协议组成结构及其工作原理
现场总线（Fieldbus）是一种用于现场设备、传感器和执行器
连接的数字通信网络。
它允许现场设备与控制系统进行数据交换和通信，实现自动化系统的远程监控和控制。
现场总线的协议组成结构通常包括：
1. 物理层：现场总线协议的物理层包括了传输介质（如电缆）、连接器和传输速率等，用于传输数据和提供电源等功能。
2. 数据链路层：数据链路层负责数据的传输和错误检测纠正。
它将上层应用数据分成较小的数据包，添加控制信息（如地址、校验等）并将其发送到总线上。
3. 应用层：应用层定义了数据的格式和标准，控制设备之间的通信和交互。
它定义了现场设备和控制系统间的通信协议、数据结构和消息格式等。
现场总线的工作原理如下：
1. 现场设备连接到总线：现场设备（如传感器、执行器等）通过物理层将自己连接到现场总线上，允许其与其他设备进行通信。
2. 控制系统与现场总线连接：控制系统通过总线接口连接到现场总线上，可以监控和控制现场设备。
3. 数据交换：现场设备通过总线发送数据到控制系统，并从控制系统接收指令和配置信息。
控制系统可以实时地监测现场设备的状态，并进行数据采集和控制。
4. 数据处理：控制系统接收到现场设备发送的数据后，进行处理和分析，将结果提供给操作人员进行监控和决策。
总之，现场总线的协议结构和工作原理允许现场设备与控制系统之间进行数字通信和数据交换，实现自动化系统的监测和控制。
它提供了一种高效、可靠的方式来集成和管理现场设备，提高了自动化系统的可靠性和灵活性。
现场总线技术文献总结
现场总线技术文献总结《现场总线技术文献总结》的范文，篇一：现场总线技术文献综述《现场总线技术》论文题目:论文类型：姓名: 学号: 班级: 论文现场总线技术文献综述文献综述20XX 年 6 月 6 日摘要现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。
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。
这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术?是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术?是能应用于各种计算机控制领域的工业总线?因现场总线潜在着巨大的商机?世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究。
当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域?由于现场总线技术的不断创新?过程控制系统由第四代的 DCS发展至今的 FCS(Fieldbus Control System)系统?已被称为第五代过程控制系统。
而 FCS 和 DCS 的真别在于其现场总线技术。
现总线技术以数字信号取代模拟信号?在 3C(puter 计算机、Control 控、mcenication 通信)技术的基础上?大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用?范文TOP100许多控制功能从控制室移至现场设备。
由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争?仍未形成一个统一的标准?目前现场总线网络互联都是遵守 OSI 参考模型。
由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础?这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法?将极大地推动整个工业领域的技术进步?对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。
关键字?CAN总线、LonWorks总线、FF总线AbstractFieldbus (Fieldbus) refers to open,international standardization,digital and mutual exchange operations two-way transmission,connecting intelligent instrument and control system of munication work.It as plant digital munication work,the basis of the production process munication between field and the control equipment with higher control management level and the contact between.It s not only a grass-roots work,but also a kind of open,new whole distribution control system.This is anintelligent sensing,control,puter,digital munication technology as the main contents of the prehensive technology,isbeing an information based society impetus industrialization and the industrialization push the applicable technology,information can be applied to various puter control areas of industrial bus,because of fieldbus potential great opportunities,the worldwide each big panies invest considerable human,material ndfinancial resources to develop research .Today's Fieldbus technology has been international panies petitivefield,because of Fieldbus technology unceasing innovation,process Control System consists of the fourth generation since the DCS development of Fieldbus Control System (FCS) System,has been called the fifth generation process Control System .But the real difference of DCS and FCS in the fieldbus technology.Now bus technology replaced with digital signal analog signals in 3C (puter Control Control,puter,mcenication munication) technology,and on the basis of field test and Control information of in situ Set,in situ treatment and on-the-spot use,many control functions from the control roommoved to site equipment.The big pany becauseinternational in the fieldbus technology this field of petition,still not form an unified standards,currently fieldbus work interconnection abide by the OSI reference model .Because of fieldbus to puters,microelectronics,work munication technology as thefoundation,this technology are fundamentally change control system concepts and methods,will greatly promote the whole industry to progress of technology,industrial automation system,the effect will be positive and far-reaching.Key word: thecan bus,LonWorks fieldbus,FF bus现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行数字式多点双向通信的数据总线。
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复杂应用时考虑VCR， 复杂应用时考虑VCR，执行周期和功能块数量 VCR FF Design Tool
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现场总线维护
FTB- 诊断通讯、 FTB-3诊断通讯、噪声等
测量FF仪表电压确认线路 测量FF仪表电压确认线路 FF 测量FF仪表电流确认仪表好坏 测量FF仪表电流确认仪表好坏 FF
Output Voltage: 12.0V Max. Current: 110mA Gas Group: IIC
FPS-I Redundant Fieldbus Power Supply
Output Voltage: 25.0V Max. Current: 350mA
Redundant/Simplex Power HUB
Байду номын сангаас
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现场总线设计
接地和屏蔽
• • • 单点方式接地 电缆屏蔽线不得与仪表地线或机壳连接 避免与交流电缆近距离平行
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现场总线应用（一） 现场总线应用（
聚异氰酸酯生产线现场总线网段方案
• • • • • • 每个现场总线网段有二个支网段， 每个现场总线网段有二个支网段，用中继器连接支网 段每个支网段独立供电 每个支网段设计3台变送器和1 每个支网段设计3台变送器和1台阀门定位器 现场总线A类电缆 – 18AWG（0.8mm2) 屏蔽双绞线 18AWG AWG（ 现场总线A 短路保护及LED指示灯接线盒 短路保护及LED指示灯接线盒 LED 本质安全证书的仪表 每个支网段配一个终端电阻， 每个支网段配一个终端电阻，电源模块带另一个终端 电阻
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现场总线应用 （二）
现场总线本质安全概念（FISCO） 现场总线本质安全概念（FISCO）
• • • • 保证能量级不会引起爆炸的同时， 保证能量级不会引起爆炸的同时，为现场总线网段提供 额外的供电 IIC和 分IIC和IIB 每个现场总线电源模块的电流为250mA，可用输出最小电 每个现场总线电源模块的电流为250mA， 250mA 12.8VDC 压12.8VDC 分支电缆最长为30 30米 分支电缆最长为30米
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设备可选项
• • • • 总线拓扑方式 – 菊花链 接线盒 – 短路保护 中继器 防雷/ 防雷/冲击电压保护 – 浪涌设备
2
现场总线设计
现场总线卡件 每个（或对） 卡有 卡有2个 每个（或对）H1卡有 个现场总 线网段接口 一个端子 主H1卡具有 卡具有LAS功能 卡具有 功能 卡或现场总线仪表作为备 副H1卡或现场总线仪表作为备 卡或 用的LAS LAS功能 用的LAS功能
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现场总线应用（一） 现场总线应用（
现场总线网段长度及电压降计算
• • • • • • 每个现场总线电源模块的最大电流为80mA，输出18.4VDC 每个现场总线电源模块的最大电流为80mA，输出18.4VDC 2%, 105 80mA 18.4 3% 仪表工作电流12mA~28mA 仪表工作电流12mA~28mA 12 仪表工作电压9 仪表工作电压9VDC~32VDC A类电缆44ohm/km 类电缆44ohm/km 44 分支电缆长度小于100米 分支电缆长度小于100米 100 分支越短越好
9
现场总线设计
现场总线仪表
• • • • • • 标记 经过互操作性能测试 仪表的安全级别与设计匹配，如在某网段上采用FISCO 仪表的安全级别与设计匹配，如在某网段上采用FISCO 电源模块，此网段上的仪表应有FISCO FISCO认证 电源模块，此网段上的仪表应有FISCO认证 LAS功能和现场总线功能块 LAS功能和现场总线功能块 工作电压9 工作电压9VDC~32VDC 工作电流16mA~26mA 工作电流16mA~26mA 16 设备描述文件（DD） 设备描述文件（DD）
7
现场总线设计
现场总线接线盒
• • 短路保护及LED指示灯 短路保护及LED指示灯 LED 防尘、防水、 防尘、防水、防爆
8
现场总线设计
现场总线终端电阻
• • • 每个现场总线网段只有2个终端电阻，并处于现场总线 每个现场总线网段只有2个终端电阻， 网段的两端 每个终端电阻包括一个100ohm电阻串联的1uF电容 每个终端电阻包括一个100ohm电阻串联的1uF电容 100ohm电阻串联的 一般现场总线电源模块会带一个终端电阻
电缆长度（米） 网段电流（ mA）
950 475 316 80 160 240 4 8 12
现场总线网段长度及电压降计算
现场总线网段的设备数量
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现场总线应用 （二）
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现场总线应用
根据实际情况和现场总线发展， 根据实际情况和现场总线发展，选择设计方案 现场总线网段允许16台仪表和总线最长1900米 现场总线网段允许16台仪表和总线最长1900米 16台仪表和总线最长1900
MTL5995 Fieldbus Power Supply
Output Voltage: 19.0V Max. Current: 350mA
MTL5053 Fieldbus IS Power Supply
Output Voltage: 18.4V Max. Current: 80mA
MTL9121-IS Fieldbus FISCO IS Power Supply
现场总线应用（一） 现场总线应用（
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现场总线应用 （二）
L生产线现场总线网段方案
• • • • • • 电源模块为冗余供电 每个网段设计6台变送器和2 每个网段设计6台变送器和2台阀门定位器 现场总线A 18AWG AWG（ 现场总线A类电缆 – 18AWG（0.8mm2) 屏蔽双绞线 短路保护及LED指示灯接线盒 短路保护及LED指示灯接线盒 LED FISCO本质安全证书的仪表 FISCO本质安全证书的仪表 每个网段配一个终端电阻， 每个网段配一个终端电阻，电源模块带另一个终端电阻
Output Voltage: 17V~28V Max. Current: 500mA
5
现场总线设计
现场总线拓扑结构
分支拓扑
树型拓扑
常用 混合拓扑
点对点拓扑
菊花链拓扑
6
现场总线设计
现场总线电缆
• • 屏蔽双绞线可以进一步降低噪声灵敏度 每个现场总线网段的电缆总和小于1900米 每个现场总线网段的电缆总和小于1900米 1900
现场总线设计
选择现场总线方案， 选择现场总线方案，需考虑的因素
• • • • 危险区或安全区、 装置所在区域 – 危险区或安全区、地区 现场总线设备之间的距离 现场总线仪表的分布 现场总线仪表的类型、 现场总线仪表的类型、规格
1
现场总线设计
选择现场总线的设备
• • • • • • 冗余、 现场总线卡件 – 冗余、LAS 现场总线供电模块 – 型号 树型、分支、混合、 总线拓扑结构 – 树型、分支、混合、接线盒 电缆标准 – 型号 现场总线仪表 – 每个网段的数量、安全级、LAS、 每个网段的数量、安全级、LAS、 终端电阻
电缆的长度 (米) 170 900 1500 1900
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电源输出电压=仪表的最小工作电压+ 电缆电阻+电源电阻） 电源输出电压=仪表的最小工作电压+（电缆电阻+电源电阻）X网段电流
现场总线支网段的设备数量 3个变送器和1个阀门定位器 2个变送器和1个阀门定位器 3个变送器 2个变送器 网段电流 (mA) 78 61 51 34
3
现场总线设计
主LAS
系统能自动从 切换到备用LAS 主LAS切换到备用 切换到备用 保证该总线网段上的通讯正常 主干线
备用LAS 备用
支线
支线
4
现场总线设计
现场总线供电模块
MTL9122-IS Fieldbus FISCO IS Power Supply
Voltage: 12.8V Max. Current: 250mA Gas Group: IIB