现场总线论文PPT课件
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现场总线课件第1章PPT课件
02
现场总线技术的体系结构
现场总线的技术体系
现场总线的技术体系包括物理层、数据链路层和应用层。其中，物理层定义了总线的物理特性，如总 线的传输介质、电气接口等；数据链路层定义了数据传输的规则，如数据帧格式、流量控制等；应用 层定义了设备之间的通信协议和信息交换方式。
现场总线的技术体系还包括设备描述层和系统管理层。设备描述层用于描述设备的功能和属性，以便 于其他设备识别和连接；系统管理层则负责整个系统的调度和管理，包括设备的配置、监控和维护等 。
现场总线课件第1章 ppt课件
目 录
• 现场总线概述 • 现场总线技术的体系结构 • 现场总线技术的应用领域 • 现场总线技术的发展趋势与未来
展望 • 总结
01
现场总线概述
现场总线的定义
总结词
现场总线是一种用于工业自动化系统的通信协议，它允许不同设备之间进行实时 、双向、多节点通信。
详细描述
现场总线是一种通信协议，专门为工业自动化系统设计。它允许多个设备或节点 在同一个网络上进行实时、双向的数据交换。通过现场总线，各种传感器、执行 器、控制器等设备可以相互连接，形成一个完整的自动化系统。
现场总线的主要特点
要点一
总结词
现场总线具有实时性、可靠性和开放性等特点。
要点二
详细描述
现场总线作为一种通信协议，具有实时性、可靠性和开放 性等重要特点。实时性是指现场总线能够快速地传输数据 ，满足工业控制系统的实时需求。可靠性则是指现场总线 具有很强的抗干扰能力，能够保证数据传输的准确性和稳 定性。开放性则意味着现场总线遵循国际标准，不同厂商 的设备可以相互连接和集成，提高了系统的可扩展性和互 操作性。
化的市场需求和工业环境。
现场总线技术-PPT课件
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~12Mbit/s ·传输介质:RS-485技术双绞屏蔽铜电 缆和光纤传输;
Profibus-PA
• Profibus-PA • 支持单位:西门子公司Profibus国际组织
(PI) ， 我 国 有 用 户 组 织 或 专 业 委 员 会 (CPO) 。 标 准 :IEC61158; IEC61784;DIN19245;EN50170。 • 应用领域:流程工业。 • 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。
SwiftNet
• SwiftNet得到美国波音公司支持。
SwiftNet现场总线是一种结构简单、 实时性强的总线，协议仅包括物理 层和数据链路层，在标准中没有定 义应用层。
INTERBUS
• 支持单位 :PhoenixContact 公司、 INTERBUS 用
户协会和行业标准化协会(INTERBUS-CLUB) • 标准:IEC61158;IEC61784; EN50254;DIN19258。 • 应用领域 : 工业控制，用于 PLC 、 IPC 等现场设备 的连接。汽车制造、生产线、食品工业、煤矿输 送线、合成纤维、自来水厂。 • 使用情况 : 应用很广， 1000 多家生产厂家， 2500 多种产品，已有450万节点50万系统应用实绩。
Rosemount等100多家公司)。 标准:IEC61158;IEC61784。 应用领域:流程工业及其它工业控制。 使用情况:已有试点工程投入运行。 多家生产各种有FFH1接口的产品， 可以满足系统集成要求。
FF主要性能特点
· IEC支持，开放性好，可互操作性好; · 多种传输介质; · 传输速率31.25kbit/s; · 支持本质安全防爆; · 有数据链路网桥连接与HSE相连。
现场总线技术简要概述(ppt 31页)
己的FF协议 欧洲智能化作用和测量用户集团 （EIAMUG）
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
15
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(2)
LonWorks（Local Operating Network，局部 操作网络)
Profibus（Process Field Bus，过程现场总线） HART（Highway Addressable Remote
现场设备 现场总线技术将基本控制功能已完全下 放到现场 现场控制系统FCS FCS未来的趋势
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
14
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(1)
国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会 （ISA） – IEC/ISA标准 现场总线基金会（简称FF） – 采用IEC/ISA标准，未定义的采用自
与传统仪表的不同之处 现场总线技术的关键
– 使自动控制系统与现场设备具有通信能力 – 连接成网络系统
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
7
5-1-1 现场总线简介（3）
现场总线控制系统FCS的核心 现场总线的优点
– 适应了工业控制系统向分散化、网络化、智 能化方向发展的趋势
– 具有的开放性、数字化、多点通信等功能 – 应用领域不断扩大
第6章 现场总线技术简介－附
Introduction of Field Bus
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
1
本讲主要内容
现场总线概述
– 简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS
现场总线标准
– 七层模型、物理层标准、其它层次协议
目前几类有影响的现场总线
– FF、Lonworks、HART、CAN 、 Profibus等
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
15
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(2)
LonWorks（Local Operating Network，局部 操作网络)
Profibus（Process Field Bus，过程现场总线） HART（Highway Addressable Remote
现场设备 现场总线技术将基本控制功能已完全下 放到现场 现场控制系统FCS FCS未来的趋势
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
14
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(1)
国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会 （ISA） – IEC/ISA标准 现场总线基金会（简称FF） – 采用IEC/ISA标准，未定义的采用自
与传统仪表的不同之处 现场总线技术的关键
– 使自动控制系统与现场设备具有通信能力 – 连接成网络系统
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第5讲 现场总线技术简介
7
5-1-1 现场总线简介（3）
现场总线控制系统FCS的核心 现场总线的优点
– 适应了工业控制系统向分散化、网络化、智 能化方向发展的趋势
– 具有的开放性、数字化、多点通信等功能 – 应用领域不断扩大
第6章 现场总线技术简介－附
Introduction of Field Bus
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
1
本讲主要内容
现场总线概述
– 简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS
现场总线标准
– 七层模型、物理层标准、其它层次协议
目前几类有影响的现场总线
– FF、Lonworks、HART、CAN 、 Profibus等
《现场总线技术大全》课件
管理软件
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
现场总线技术及其应用PPT.
这方面的知识,冬冬会不会食物中毒？
满足工业现场应用的性能要求。与OSI参考模型 2、中毒还有化学性的食物中毒。如：吃了沾有残留的农药的蔬菜就会引起中毒。
彬彬有礼地介绍
33.根与据客学户生建回立的答互，信列关相出系以应下几层点： 次相比，现场总线标准的物理层、数据
师：这就是要链求同学路们一层日三与餐要定其时定有量。相同的含义。从总线访问子层看，
分层的，但层次之间的调用关系不一定象OSI那样
严格，层次也可简化，以提高协议的工作效率；
既要遵循OSI模型体系结构原则，又要考虑FCS的
特点，满足FCS的特殊要求；在现场总线参数模型
中，既遵循开放系统集成的原则，又充分体现FCS
的特点和特殊要求。
10
1
应用层
2
表达层
3
会话层
4
传输层
5
网络层
6 数据链路层
➢ 70年代末，随着大规模集成电路的出现，微处 理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积 小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系 统，控制效果得到提高，但是尽管如此，还是属 于集中式控制系统。
2
➢ 20世纪80年代初期，计算机和（Direct Digital Control，DDC）技术。随后在计算机网 络技术的带动下，产生了各种以DDC技术为基础的 集散控制系统（Distributed Control System， DCS）。
4
现场总线技术的优点
➢ 现场总线具有的数字化、开放性、分散性、 互操作性和互换性及对现场设备环境的适应 性等特点决定和派生了其一系列优点：
1.节省硬件数量与投资 2.节省安装费用 3.节省维护开销
5
4．系统具有优异的远程监控功能和强大的 （远程）故障诊断功能
满足工业现场应用的性能要求。与OSI参考模型 2、中毒还有化学性的食物中毒。如：吃了沾有残留的农药的蔬菜就会引起中毒。
彬彬有礼地介绍
33.根与据客学户生建回立的答互，信列关相出系以应下几层点： 次相比，现场总线标准的物理层、数据
师：这就是要链求同学路们一层日三与餐要定其时定有量。相同的含义。从总线访问子层看，
分层的，但层次之间的调用关系不一定象OSI那样
严格，层次也可简化，以提高协议的工作效率；
既要遵循OSI模型体系结构原则，又要考虑FCS的
特点，满足FCS的特殊要求；在现场总线参数模型
中，既遵循开放系统集成的原则，又充分体现FCS
的特点和特殊要求。
10
1
应用层
2
表达层
3
会话层
4
传输层
5
网络层
6 数据链路层
➢ 70年代末，随着大规模集成电路的出现，微处 理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积 小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系 统，控制效果得到提高，但是尽管如此，还是属 于集中式控制系统。
2
➢ 20世纪80年代初期，计算机和（Direct Digital Control，DDC）技术。随后在计算机网 络技术的带动下，产生了各种以DDC技术为基础的 集散控制系统（Distributed Control System， DCS）。
4
现场总线技术的优点
➢ 现场总线具有的数字化、开放性、分散性、 互操作性和互换性及对现场设备环境的适应 性等特点决定和派生了其一系列优点：
1.节省硬件数量与投资 2.节省安装费用 3.节省维护开销
5
4．系统具有优异的远程监控功能和强大的 （远程）故障诊断功能
《现场总线技术》课件
3 提高系统可靠性
4 降低系统运行成本
现场总线采用分布式结构，能够在某个设备 出现故障时实现自动切换，提高系统可靠性。
通过降低设备数量和布线成本，现场总线可 以降低系统的运行成本。
现场总线技术的应用场景
工业自动化
现场总线技术广泛应用于工业自动化系统，用于 实现设备之间的数据传输和通信。
建筑自动化
现场总线技术在建筑自动化中起到重要作用，用 于控制和监测建筑内的各种设备。
环境控制
现场总线技术可用于环境控制系统，实现对温度、 湿度、照明等因素的监测和控制。
家庭自动化
现场总线技术也可以应用于家庭自动化，实现对 家庭设备的自动控制和监测。
现场总线技术的实现方式
现场总线协议
现场总线技术的实现需要一种统一的通信协议，常见的现场总线协议有Modbus、Profibus 等。
协议栈
实现现场总线技术需要使用相应的协议栈，用于处理通信协议的各个层级和功能。
硬件实现方案
现场总线技术的硬件实现方式有多种选择，可以根据实际需求进行选型。
现场总线技术的发展趋势
1 物联网技术的发展
随着物联网技术的发展， 现场总线技术将逐渐与其 他技术结合，结合
机器学习和人工智能将为 现场总线技术带来新的应 用和优化方向。
《现场总线技术》PPT课 件
现场总线技术是一种用于实现系统内部设备通信的技术。它简化了设备之间 的连接，降低了系统成本，提高了可靠性。
什么是现场总线技术？
现场总线技术是一种用于设备之间进行数据交换和通信的技术。它简化了设备之间的连接，降低了系统的成本 和维护费用。
现场总线技术的分类
数字现场总线
以数字信号进行通信，具有较高的数据传输速率和抗干扰能力。
《现场总线技术》PPT课件
典型的FCS组成结构
三、现场总线设备
• 现场总线设备的类型可以是现场总线基金会制 定的几种类型中的任意一种，每种类型的物理 设备都具有通信能力。 • 5种设备类型： • 1、临时设备 • 工作在现场总线网络上，用于对网络组态和排 除设备故障 • 2、静态块现场设备 • 是一种包含功能块应用进程的现场设备，所有 的功能块在静态下被确定
三种CSMA坚持退避算法 • 1、不坚持CSMA。介质空闲，则发送， 否则等待随机时间，重试。 • 2、1－坚持CSMA。介质空闲，则发送， 介质忙，继续监听，直到介质空闲，立 即发送。 • 3、P－坚持CSMA。介质空闲，以P的概 率（随机算法）发送，介质忙，继续监 听，直到介质空闲，立即发送。
2.5.2 令牌访问控制方式 • 基本方式：按一定顺序在各站点传递令 牌，谁得到令牌，谁才有发报权。 • 两种令牌方式： • 1、令牌环方式
2、令牌传递总线方式 • 网上各工作站按一定顺序形成逻辑环， 首尾相连。
fcs由控制系统软件测量系统网络系统和管理系统组成ppt课件151控制系统软件包括监控组态软件维护软件仿真软件和设备管理软件等4在网络运行过程中对系统实时采集处理数据优化控制逻辑控制监控显示输出报表等ppt课件162测量系统多变量高性能的测量使测量仪表具有计算能设备制造等信息硬件含
1.1.1 什么是现场总线 • 定义： • 应用在生产现场，在计算机控制设备之 间实现双向串行多点数字通信的系统。 • 特点： • 1、传统测量仪器仪表微机化，具有数字 计算、通信能力 • 2、可用双绞线作为总线，连接现场仪器 仪表成网络系统；
特点： • 3、执行公开、规范的通信协议 • 4、现场仪表、控制设备与远程监控计算 机之间，实现数据传输、信息交换，形 成各种适应实际需要的自动控制系统
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1. 现场通信网络
用于过程及制造自动化的现场设备或现场仪表互连 的通信网络
2. 现场设备互连
现场设备或仪表指传感器、变送器和执行器等。这 些设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞 线、同轴电缆、光纤和电源线等
3. 互操作性
对不同厂商不同品牌的现场设备统一组态，构成所 需要的控制回路，并且具备相互操作的功能
---FCS与DCS的详细对比
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
2021年2月27日3时24分
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1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
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；
现场总线与控制网络
Field Bus and Control Network
长安大学 王会峰
2021年9月
主要内容
现场总线简介、特点与优点 数据通信基础与网络互联 主要现场总线的介绍 现场总线的典型应用 现场总线控制系统 现场总线与工业以太网的互连技术
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参考书目
2021年2月27日3时24分
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参考书目
2021年2月27日3时24分
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要求及考试
上课认真做笔记 认真完成课后作业
平时成绩
30％
实验成绩
60%
平时表现及作业 40%
期末笔试
70％
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第一讲 现场总线概述
1.1 现场总线的现状和发展
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－20mA的模拟量标准信号。 第三代：计算机集中控制系统(70年代) 第四代：集散式分布控制系统(80年代)
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1.1.1 现场总线的产生 ---控制系统的发展趋势
第五代：现场总线控制系统(FCS)
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；
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1.1.1 现场总线的产生---产生背景
微处理器技术的迅猛发展和广泛应用，使 仪表和现场控制设备在性能和功能上有显 著的提高；
对系统维护管理、测试和监视需求的日益 增加；
控制领域在控制精度、可操作性、可维护 性、可移植性等方面的要求。
2021年2月27日3时24分
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1.1.2 现场总线的本质
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1.1.2 现场总线的本质
4. 分散功能块
FCS废弃了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，从 而构成虚拟控制站
例如：
流量变送器不仅具有流量信号变换、补偿和累加 输入模块，而且有PID控制和运算功能块。
调节阀的基本功能是信号驱动和执行，还内含输 出特性补偿模块，或PID控制和运算模块，甚至 阀门特性自检验和自诊断功能。
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1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
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
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。
开放性、分散性与数字通讯是现场总线系 统最显著的特征。
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传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统
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DCS与FCS
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1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
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
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1.1.3 现场总线的特点和优点
1. 李正军.《现场总线及其应用技术》
机械工业出版社，2005
2. 阳宪惠. 《现场总线技术及其应用》
清华大学出版社，1998 3. 甘永梅.《现场总线技术及其应用》
机械工业出版社，2000 4. 杨宁.《集散控制系统及现场总线》
北航出版社，2001 5. 邬宽明.《现场总线技术应用选编》
北航出版社，2001
1.1.3 现场总线的特点和优点
---现场总线的结构特点
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。
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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
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1.1.1 现场总线的产生
---控制系统的发展趋势
第一代：气动信号控制系统(50年代之前) 第二代：电动模拟信号控制系统(50年代
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1.1.2 现场总线的本质
5. 通信线供电 允许现场仪表直接从通信线上获取能量， 对于要求本征安全的低功耗现场仪表，可 采用这种供电方式
6. 开放式互连网络 既可与同层网络互连，也可以与不同层网 络互连，还可以实现网络数据库的共享
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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
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1.1.3 现场总线的特点和优点
---FCS与DCS的详细对比
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(420mA 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