现场总线与工业以太网学习笔记
现场总线CANopen与工业以太网总线知识概述
报告人：商承超
现场总线
定义
现场总线（FieldBus）是应用在生产现场、在智能化测量 控制设备之间实现双向串行多节点数字通讯的系统，也 被成为开放式、数字化、多点通讯的底层控制网络。
传统总线控制系统
2019/2/3
现场总线控制系统
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
对象字典示例
2019/2/3
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
CANopen通讯
CANopen通讯模型定义了4种报文（通讯对象）： 网络管理报文（NMT） 服务数据对象SDO(Service Data Object） 过程数据对象PDO（ProcessData Object） 预定义报文或者特殊功能对象
2019/2/3
现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT
NMT主机命令
2019/2/3
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
NMT服务
2019/2/3
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
MNT节点保护（NMT Node Guarding）
通过节点保护服务，MNT主节点可以检查每个节点的 当前状态 NMT-Slave节点发送如下报文应答
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
服务数据对象SDO(Service Data Object)
通过使用索引和子索引（在CAN报文的前几个字节），SDO使客 户机能够访问设备（服务器）对象字典中的项（对象） SDO允许传送任何长度的数据（当数据超过4个字节时分拆成几 个报文） 协议是确认服务类型：为每个消息生成一个应答（一个SDO需要 两个ID）,SDO请求和应答报 文总是包含8个字节（没有意义的数据长度在第一个字节中表示 ，第一个字节携带协议信息）。SDO通讯有较多的协议规定。
工业以太网基础及应用一(现场总线技术基础)
工业以太网基础及应用模块一现场总线技术基础任务一现场总线技术认知【学习目标】1、认知现场总线技术。
2、了解现场总线技术的发展历史、优点与发展趋势。
【相关知识】一、简介现场总线（Fieldbus）是20世纪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。
国际上许多有实力、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。
二、发展历史1984年美国Intel公司提出一种计算机分布式控制系统-位总线（BITBUS），它主要是将低速的面向过程的输入输出通道与高速的计算机多总线（MULTIBUS）分离，形成了现场总线的最初概念。
现场总线与工业以太网及其应用技术读书笔记
《现场总线与工业以太网及其应用技术》读书笔记一、现场总线概述及其应用领域要理解现场总线，需要从它的起源和发展开始。
现场总线技术起源于生产过程控制中的底层，它的主要作用是在工业现场的设备和控制系统之间实现数据的传输和通信。
随着工业自动化水平的不断提高，现场总线技术也在不断地发展和完善。
它的基本特点包括实时性、双向性、数字化以及高度的分散性。
现场总线能够在恶劣的工业环境中提供稳定可靠的通信服务，这是其得到广泛应用的重要原因之一。
现场总线的应用领域十分广泛，在工业自动化的各个领域，都可以看到现场总线的身影。
在制造业中，现场总线被广泛应用于生产设备的监控和控制，包括生产线上的机器人、传感器、执行器等设备的连接和控制。
在石油、化工、电力等流程工业中，现场总线也发挥着重要的作用。
这些行业中的设备通常具有高温、高压、强腐蚀等恶劣环境，而现场总线能够在这样的环境下稳定运行，确保生产过程的顺利进行。
现场总线还在智能建筑、智能交通等领域得到了应用。
随着物联网技术的发展，现场总线技术也在不断地拓展其应用领域。
在智能建筑中，现场总线被用于楼宇设备的监控和控制，提高建筑的智能化水平。
在智能交通系统中，现场总线技术也被用于交通信号的控制和管理，提高交通管理的效率和安全性。
需要强调的是，虽然现场总线技术在许多领域已经得到了广泛的应用，但其发展并未停止。
随着技术的进步和需求的增长，现场总线技术将会继续发展，其应用领域也将继续扩大。
特别是在工业以太网与现场总线的融合过程中，将会产生更多的新技术和新应用，为工业自动化带来更多的可能性。
对现场总线技术的深入了解和应用，对于从事工业自动化工作的人来说是非常重要的。
这本书的相关章节为我们提供了深入的了解和探讨，通过阅读并理解这些内容，可以为我们未来的工作和学习提供重要的帮助。
1. 现场总线定义与特点在阅读《现场总线与工业以太网及其应用技术》我对现场总线的定义和特点有了更深入的了解。
现场总线是一种用于工业过程控制系统中，连接位于现场设备与控制室设备之间的数字通信网络。
工业通信中的工业以太网与现场总线比较
工业通信中的工业以太网与现场总线比较工业通信是指在工业环境中实现设备之间信息传递和控制的过程。
随着工业自动化的发展，工业通信技术也得到了广泛应用。
其中，工业以太网和现场总线是两种常见的通信技术。
本文将对工业以太网和现场总线进行比较，探讨其各自的特点和适用场景。
一、工业以太网工业以太网是一种基于以太网技术的通信网络，它采用了以太网的物理层和数据链路层协议，同时也引入了一些工业特定的协议。
与普通的以太网相比，工业以太网在实时性、可靠性和稳定性方面进行了优化。
它支持高速通信和大带宽传输，能够满足现代工业环境中对数据传输速度和质量的要求。
工业以太网适用于需要高速通信和大规模连接的场景，如工业自动化、机器人控制和分布式控制系统。
它可以同时传输多个数据流，并支持实时监控和控制。
由于其基于标准的以太网协议，工业以太网具有较好的兼容性和可扩展性，易于集成和维护。
二、现场总线现场总线是另一种常用的工业通信技术，它是一种分布式控制系统中用于实现设备之间数据传输和通信的协议。
现场总线通常采用串行通信方式，将控制系统中的各种设备连接起来，通过总线传输数据和命令。
现场总线具有以下几个特点：首先，它是一种实时性较好的通信技术，能够满足工业自动化对实时监控和控制的需求；其次，现场总线采用分布式的网络结构，可以减少布线的复杂性和成本；第三，现场总线支持多主控制，可以实现多台设备之间的并行操作；最后，现场总线具有较好的抗干扰能力和可靠性，能够适应恶劣的工业环境。
现场总线适用于需要分布式控制和小范围通信的场景，如工业机械、设备监控和传感器网络。
由于现场总线采用串行通信方式，它的传输速率相对较低，适用于不需要大带宽和高速通信的应用。
三、工业以太网与现场总线的比较工业以太网和现场总线在工业通信中都有自己的优势和适用场景。
下面对它们进行比较：1. 传输速率：工业以太网的传输速率相对较高，可以达到百兆甚至千兆级别，而现场总线的传输速率一般在几十到几百kbps之间。
从应用角度看现场总线标准和工业以太网
工业以太网解决方案：
SynqNet PowerLink
FF HSE Ethernet/IP
IT通用应用层协议： SNMP、SNTP、 TELNET、FTP、HTTP、 PPP、DHCP、
•••
ProfiNet
标准 通道
传输层协议 UDP/TCP 网络层协议 IP
SRT/ IRT
➢ 中层——行业应用功能层（生产调度、过程优化等）
功能依据行业有较大不同，而且会不断发展。运行过程中功能变化不大。
➢ 中高层——企业管理层（人、财、物管理）
有一些确定的管理模式，运行中功能变化不大，但人工干预较多。
➢ 最高层——企业经营层（产、供、销管理）
功能依据行业和应用需求变化较大，运行过程中会不断改变功能要求或增 加新的功能，主要是围绕人的操作进行。基本上属于信息系统。
系统规模的扩大，信息量急剧膨胀
现场层的数字通信势在必行，这是实现全数字化控制系统，实现全 系统信息化需要攻克的最后一个堡垒。
二、通信标准成为促进发展的关键
多台设备互连需要统一的通信协议 在同一个系统中要使用多个厂家的产品，
这些产品的互通、互连、互操作，必须有 统一的通信协议 为保护用户投资，新产品必须兼容老产品， 因此要执行前后一致的标准 在使用上，各个厂家的产品应该有尽量一 致的安装、使用方法和维护手段，以便于 更多的用户学习和掌握
任何规约都不能面面俱到。 ➢ 数字化的仪表和执行器能够满足更多领域的应用需求，但一种规约难
以满足各种不同应用的需求。 ➢ 功能的加强和应用领域的扩大使得产品带上了系统的性质，产品的复
杂程度增加使标准化的难度大大增加。 ➢ 在这样的技术背景下，形成统一标准的过程将十分漫长。
市场方面的原因：
工业以太网现场总线技术
二、易于和Internet连接。
三、可以使现场总线技术与计算机网络技术很好 地融合而形成相互促进的局面。
2.4.2
2.4.3 以太网应用于工业现场的关键技术
(1) 工业以太网通信的实时性
长期以来，Ethernet通信响应的“不确定性”是它在工 业现场设备中应用的致命弱点和主要障碍之一。
➢Ethernet Powerlink实时以太网：(由奥地利B&R公司于2001年开发，并在 2002年成立了EPSG(Ethernet Powerlink Standardization Group)组织。战略伙 伴有设备级通信协议和行规用户集团、工业自动化开放网络体系结构集团）
➢EtherCAT实时以太网: （由德国Beckhoff公司开发，并得到ETG(EtherCAT Technology Group)组织支持。用于现场级的超高速I/O网络）
➢Modbus-IDA实时以太网：(Modbus组织和IDA集团合并、联手开发，致力 于建立基于Ethernet TCP/IP和Web互联网技术的分布式智能自动化系统）
➢ProfiNet实时以太网：(由Profibus International组织提出的基于以太网的自 动化标准。它构成从I/O级直至协调管理级的基于组件的分布式自动化系统的 体系结构方案）
加密技术
鉴别交换技术
访问控制技术 HT2012功能框图
(4) 关于Ethernet“e”网到底
与目前的现场总线相比，以太网具有以 下优点：
（1）应用广泛 （2）成本低廉
（3）通信速率高
（4）可持续发展潜力大
2.4.4 几种实时以太网简介
（1）工业控制网络的实时性要求 ➢允许对事件进行实时相应的事件驱动通信 ➢很高的可用性 ➢很高的数据完整性 ➢在有电磁干扰和电位差的情况下能正常工作 ➢使用工厂内专用的传输线 ➢网络通信的高实时性：数据处理就像发生在数据产生的时 刻，其响应没有大的延时。
现场总线与工业以太网学习笔记.
现场总线与工业以太网第一章1、控制系统的发展阶段：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（FCS）。
FCS作为新一代控制系统，一方面突破了DCS系统采用专用通信网络的局限，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、分散性和数字通信是FCS最显著的特征。
2、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，有通信就必须有协议。
故现场总线实质上就是一个定义了硬件接口和通信协议的标准。
是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时控制通信网络。
而FCS是用开放的现场总线通信网络，实现将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时网络控制系统。
3、现场总线和局域网的区别现场总线是连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时控制通信网络。
传输小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，但传输速率低，实时性高。
简言之，现场总线就是一种实时控制网络。
局域网用于连接局部区域的各台计算机，网络上传输的是大批量的数字信息，但不要求实时性。
局域网是一种高速信息网络。
现场总线可以采用各种通讯介质，如双绞线、电力线、光纤、无线射频、远红外等。
局域网需要用专用电缆，如同轴电缆、光纤等。
4、现场总线控制系统体系结构 NT 服务器监控工作站其他工作站现场总线接口调节阀差压变送器差压变送器差压变送器温度变送器局域网现场总线网段企业管理层（数据网络）过程监控层（数据网络）现场控制层（控制网络）现现现现现现现现现现现现5、开放性、分散性、低成本性是现场总线最显著的3大特征6、具有代表性的现场总线（1）CAN （控制器局域网络）总线；（2）LonWorks 总线（3）HART 总线； （4）ModBus 总线（5）CC-Link 总线第二章 基金会现场总线1、FF 总线系统是现场总线基金会推出的总线系统。
现场总线与工业以太网ProfiBus通讯技术
图3-10 PROFIBUS-DP旳“Network Setting” 参数设置设置
插入CPU时会同步弹出PROFIBUS组态界面，如图3-9所示。 点击“New”按钮新建PROFIBUS（1），组态PROFIBUS站地址， 本例中为4。点击“Properties”按钮组态网络属性，选择 “Network Settings”进行网络参数设置，在本例中设置 PROFIBUS旳传播速率为“1．5Mbit／s”，行规为“DP”。如图 3-10所示。双击CPU 313C-2DP项下旳“DP”项，会弹出 PROFIBUS-DP旳属性菜单，如图3-11所示。
图3-12 313C-2DP旳PROFIBUS网络参数 配置
在多从站系统中，为了预防某一点掉电而影响其他
CPU旳运营，能够分别调用调用OB82、OB86、OB122（S7-
第3章 ProfiBus通讯技术
3.1 ProfiBus通讯简介 3.2 掌握S7-00之间旳ProfiBUS通信实现
第3章 ProfiBus通讯技术
3．1 ProfiBus通讯简介
作为众多现场总线家族旳组员之一，ProfiBus是在欧洲工 业界得到最广泛应用旳一种现场总线原则，也是目前国际上通 用旳现场总线原则之一。ProfiBus是属于单元级、现场级旳 SIMITAC网络，合用于传播中、小量旳数据。其开放性能够允 许众多旳厂商开发各自旳符合ProfiBus协议旳产品，这些产 品能够连接在同一种ProfiBus网络上。ProfiBus是一种电气 网络，物理传播介质能够是屏蔽双绞线、光纤、无线传播。
现场总线与工业以太网总线知识概述
现场总线与工业以太网总线知识概述1. 简介现场总线和工业以太网总线是现代工业自动化中常用的通信协议，用于实现工业设备之间的数据交换和联网。
本文将对现场总线和工业以太网总线的基本概念、特点、应用、优缺点等进行概述。
2. 现场总线概述2.1 定义现场总线是一种用于工业现场设备之间数据交换和通信的网络协议，它通过将控制和信号传输集成到一根通信线上，实现设备的多对多通信。
2.2 特点•高可靠性：现场总线具有高抗干扰性和冗余技术，能够保证数据的可靠传输。
•简化布线：现场总线使用单根通信线连接多个设备，减少布线工作量。
•实时性强：现场总线能够实现实时数据交换和控制，满足工业自动化的要求。
•易于扩展：现场总线支持设备的插拔，方便系统的扩展和维护。
2.3 应用现场总线广泛应用于工业自动化领域，用于实现工业控制系统中各个设备之间的通信和数据交换。
常见的现场总线协议有Profibus、DeviceNet、Modbus等。
3. 工业以太网总线概述3.1 定义工业以太网总线是基于以太网技术的通信协议，用于实现工业现场设备之间的高速数据交换和通信。
3.2 特点•高带宽：工业以太网总线支持高速数据传输，满足对数据通信速度要求较高的应用场景。
•灵活可靠：工业以太网总线支持灵活的拓扑结构和冗余技术，能够满足复杂工业环境中的通信需求。
•开放性强：工业以太网总线基于标准以太网协议，具备良好的兼容性和互操作性。
•易于集成：工业以太网总线可以与现有的以太网设备和IT系统进行无缝集成。
3.3 应用工业以太网总线在工业自动化领域得到广泛应用，特别是在大规模工业控制系统中。
常见的工业以太网总线协议有Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT等。
4. 现场总线与工业以太网总线的比较4.1 网络结构现场总线采用集线器或总线控制器连接多个设备，形成总线型拓扑结构；而工业以太网总线通常采用交换机连接设备，形成星型或树型拓扑结构。
4.2 通信速度工业以太网总线的通信速度较快，可达到千兆位级别，适用于对通信速度要求较高的场景；而现场总线的通信速度较慢，一般在10M或100M的范围内。
现场总线与工业以太网及其应用技术
“现场总线和工业以太网之间的转换是可能的，但是需要使用相应的转换设 备或者转换软件来实现。”
“在选择合适的通信协议时，需要考虑控制系统的具体需求和实际情况，包 括设备的成本、通信距离、数据传输速率、可靠性等方面的需求。”
这些摘录不仅可以帮助读者理解现场总线和工业以太网的基本概念和技术， 还可以帮助读者了解这些技术在现代工业控制网络中的应用和优势。这本书还提 供了大量的应用案例，这些案例可以帮助读者更好地理解和应用所学到的知识。
“Modbus是一种非常流行的现场总线协议，它可以支持多种不同类型的数据 传输，包括ASCII、二进制和RTU格式。”
“Profinet是一种基于以太网的工业自动化通信协议，它可以在TCP/IP网络 上实现实时的数据传输。”
“对于一个典型的工业控制系统来说，控制器、传感器和执行器之间的距离 可能会非常远，这需要使用合适的通信协议来实现远距离通信。”
《现场总线与工业以太网及其应用技术》是一本非常值得一读的书。它既提 供了关于现场总线和工业以太网的基本知识，又展示了这些技术在现代工业中的 应用现状和发展趋势。通过阅读这本书，我对这个领域有了更深入的了解，也有 了更全面的认识。这不仅丰富了我的知识库，也提升了我对现代工业自动化的理 解和分析能力。
通过阅读这本书，我对现场总线和工业以太网的应用有了更为清晰的认识。 我了解到，这两种网络技术在现代工业自动化和过程控制领域发挥着越来越重要 的作用。它们的出现，大大简化了复杂的网络结构，提高了系统的稳定性和可靠 性。特别是在实现远程监控和维护方面，这两种技术提供了极大的便利。
我也对现场总线和工业以太网的技术发展趋势有了新的认识。随着新技术的 不断发展，这两种网络技术也在不断演进和完善。例如，对于工业以太网而言， 其正在向更高速度、更远距离、更灵活的方向发展；而对于现场总线而言，其正 在追求更开放、更智能、更安全的特点。这些发展趋势，为我提供了新的视角和 思考。
现场总线与工业以太网CAN总线
现场总线的应用领域
1 工业自动化
现场总线广泛应用于工业 自动化领域，可以连接各 种传感器、执行器和控制 设备。
2 智能建筑
现场总线可用于实现智能 建筑系统，如自动调光、 空调控制和安防监控。
3 交通运输
现场总线在交通运输领域 中用于车辆控制、交通信 号控制和智能交通管理。
工业以太网CAN总线的定义和特点
什么是工业以太网CAN总线
工业以太网CAN总线是一种用于工业控制系统的 高速通信协议，具有分布式控制和实时性的特 点。
特点
工业以太网CAN总线具有高可靠性、抗干扰性强、 支持多主控制的特点，适用于复杂的工业环境。
工业以太网CAN总线的应用领域
1 汽车制造
工业以太网CAN总线广泛应用于汽车制造领域，用于车辆控制和数据通信。
现场总线
优势：实时性好、可扩展性强 劣势：系统复杂、通信速率较低
工业以太网CAN总线
优势：通信速率高、可靠性强 劣势：系统复杂性较低
结论和总结
现场总线和工业以太网CAN总线都是用于工业自动化领域的通信协议，根据实 际需求选择合适的协议对于构建可靠的控制系统至关重要。
现场总线与工业以太网 CAN总线
现场总线和工业以太网CAN总线是工业领域中常见的通信协议。本次演讲将深 入探讨它们的定义、特点、应用领域以及比较优劣。
现场总线的定义和特点
什么是现场总线
现场总线是一种用于工业自动化中的数字通信协议，允许多个设备共享同一通信线路。
特点
现场总线具有实时性好、可扩展性强、可靠性高的特点，能够支持复杂的工业控制系统。
2 工业自动化
工业以太网CAN总线可用于工业自动化系统的设备连接和实时通信。
3 能源监控
现场总线与工业以太网
现场总线与工业以太网现代工业领域的通信技术在不断发展，为了满足工业自动化的需要，现场总线和工业以太网成为了两种主流的通信技术。
本文将从介绍两者的定义、特点、应用领域等方面进行论述，以帮助读者更好地理解现场总线和工业以太网的区别与联系。
一、现场总线的定义现场总线，顾名思义，是指在工业现场中用于连接各种现场设备和传感器的通信技术。
它采用串行通信方式，将各个设备连接到统一的总线上，使得各个设备可以进行数据的交互和通信。
现场总线常见的标准有Profibus、Modbus、CAN等。
二、现场总线的特点1. 高可靠性：现场总线采用多级冗余和容错技术，能够提供稳定可靠的通信环境，抵抗电磁干扰和噪声的干扰。
2. 实时性强：现场总线通信速率快，能够满足对实时性要求较高的工业自动化应用。
3. 灵活性高：现场总线支持多种拓扑结构，可根据现场设备的不同需求进行灵活搭配，具有良好的扩展性和可调整性。
4. 成本相对较低：现场总线技术成熟，设备价格相对较低，适用于中小型工业系统。
三、现场总线的应用领域现场总线广泛应用于工业自动化控制系统、传感器和执行器的连接以及数据采集等领域。
例如，在工厂生产线上，通过现场总线可以实现对各个设备的监控和控制，提高生产效率和质量。
四、工业以太网的定义工业以太网是指将以太网技术应用于工业自动化领域的通信网络。
它基于以太网标准，通过对物理层接口和网络协议的改进，使得以太网能够适应工业环境的要求，提供可靠的通信服务。
五、工业以太网的特点1. 高带宽：工业以太网支持高速数据传输，能够满足工业自动化中对大数据量的实时传输需求。
2. 网络结构灵活：工业以太网具有良好的可扩展性和灵活性，支持各种网络拓扑结构，满足不同工业场景的需求。
3. 兼容性强：工业以太网基于以太网标准，与传统以太网兼容，可以与企业内部的办公以太网进行连接。
4. 安全性高：工业以太网提供各种安全机制和协议，保护工业控制系统的安全和隐私。
六、工业以太网的应用领域工业以太网被广泛应用于诸如工厂自动化、能源管理、交通运输、智能建筑等领域。
超详细的工业以太网与现场总线分析
超详细的工业以太网与现场总线分析导读随着“工业4.0”战略的展开，计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域，其中最主要的表现就是工业现场总线技术和工业以太网技术。
其中工业现场总线技术，特别是以太网技术的广泛使用，为自动化技术带来了深刻变革。
随着“工业4.0”战略的展开，计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域，其中最主要的表现就是工业现场总线技术和工业以太网技术。
其中工业现场总线技术，特别是以太网技术的广泛使用，为自动化技术带来了深刻变革。
现场总线现场总线是应用在生产现场，用于连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
控制组成01、现场总线控制系统它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。
首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。
通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。
在网络运行过程中系统实时采集数据、进行数据处理、计算。
优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。
02、现场总线的测量系统其特点为多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多功能，由于采用数字信号，具有高分辨率、高准确性、抗干扰畸变能力强等特点，同时还具有仪表设备的状态信息，可以对处理过程进行调整。
03、设备管理系统可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。
04、总线系统计算机服务模块以客户机/服务器模式是目前较为流行的网络计算机服务模式。
服务器表示数据源（提供者），应用客户机则表示数据使用者，它从数据源获取数据，并进一步进行处理。
客户机运行在PC机或工作站上。
服务器运行在小型机或大型机上，它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。
05、数据库它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序，实现数据的充分共享、交叉访问，具有高度独立性。
以太网和现场总线基础知识.doc
以太网和现场总线基础知识以太网及tcp/ip通信技术在it行业获得了很大的成功，成为it行业应用中首选的网络通信技术。
近年来, 山于国际现场总线技术标准化工作没有达到人们理想中的结果，以太网及tcp/ip技术逐步在自动化行业中得到应用，并发展成为一种技术潮流。
以太网在自动化行业中的应用应该区分为两个方面问题，或者说两个层次的问题。
一是工厂自动化技术与it技术结合,与互连网internet技术结合，成为未来可能的制造业电子商务技术、网络制造技术雏形。
大多数专家们对自动化技术这种发展趋势给予肯定的评价。
另一个方面，即以太网能否在工业过程控制底层，也就是设备层或称为现场层广泛应用？能否成为甚至取代现有的现场总线技术成为统一的工业网络标准？这些问题实为目前自动化行业专家们争论的热点。
本文将只就这一问题，从以太网与现场总线的技术比较出发，谈谈个人看法。
1.以太网指的是什么什么是“以太网”？以及相关的ieee 802.3及tcp/ip技术？这对计算机网络工程师可能是基本常识，但我们自动化技术工程师未必清楚。
在讨论以太网与自动化技术及现场总线技术之前，有必要先澄清一下这几个基本术语的含义。
笔者查阅了有关资料，现将有关“以太网”、ieee 802.3 )及tcp/ip相关的技术背景摘要如下：(1)以太网：a 1975年:美国施乐(xerox)公司的paloalto研究中心研制成功［metc76］，该网采用无源电缆作为总线来传送数据帧，故以传播电磁波的“以太(ether) ”命名。
•1981年：美国施乐(xerox)公司+数字装备公司(digital)+英特尔(intel)公司联合推出以太网(ethernet) 规约letheSOl•1982 年：修改为第二版,dix ethernet v2因此：“以太网”应该是特指“dix ethernet v2”所描述的技术。
(2)ieee802.3■80年代初期：美国电气和电子工程师学会ieee 802委员会制定出局域网体系结构，即ieee 802参考模型.ieee 802参考模型相当于osi模型的最低两层：■ 1983年：ieee 802委员会以美国施乐(xerox)公司+数字装备公nJ (digital) +英特尔(intel)公司提交的dix ethernet v2 为基础,推出了ieee802. 3>ieee802.3又叫做具有csma/cd (我波监听多路访问/冲突检测)的网络°csnia/cd是ieee802. 3采用的媒体接入控制技术，或称介质访问控制技术。
现场总线技术第十章 工业以太网(第3版)
“6”代表电气接口数量；
“2”代表光纤接口数量；
“LD”代表长距离。
二、通信处理器
常用的工业以太网通信处理器（CP ）包括用在S7PLC站上的： CP243-1系列； CP343-1系列； CP443-1系列等。
三、以太网配置
系统以工业以太网为界分为两层： ➢工业以太网以上是监控层； ➢工业以太网以下是控制层。 ➢主控制器是西门子公司的S7-300和 S7-400 PLC，两个控制器分别通过一 个通信处理器模块（CP）与以太网连 接。
名称最前面是数字，表示通信波特率； 名称中间是BASE或BROAD，表示网络 是宽带还是基带； 名称最后面如果是数字表示网段的最大 长度，如果是字母T表示传输介质是双绞 线，如果是字母F表示传输介质是光纤。
３、以太网的优势
(1)应用广泛。 (2)成本低廉。 (3)通信速率高。 (4）软硬件资源丰富。 (5)可持续发展潜力大。 (6)易于与Internet连接，能实现办公 自动化网络与工业控制网络的信息无 缝集成。
具体的硬件组态过程请详见第四章， 本节只说明如何使用以太网通讯模块 组态工业以太网。
1、设置PG/PC接口 详见本书第七章图7-5所示，设置好后 ，可以连接操作员站与控制器PLC， 实现控制程序的下载与现场监控。 2、设置控制站以太网通信模块
第十章复习题：
1.什么是以太网？什么是工业以太 网？ 2.工业以太网的协议结构包含哪几 层？分别说明各自的作用？ 3.为什么过去以太网在工业自动化 领域应用比较有限？
二工业以太网出现及发展3采用以太网络的全双工交换技术发送数据的同时也能够接收数据两者同步进行采用以太网交换机将网络切分为多个网段就为连接在其端口上的每个网络节点提供了独立的带宽从而有效地降低了各网段和主干网络的负荷使网络中产生冲突的可能性大大降低提高了网络通信的确定性
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张小只机械知识库一文读懂现场总线和工业以太网
随着传统制造企业正在加快智能制造转型的进程，工业互联网迅速在全世界范围内兴起。
在工业互联网的技术构架中，通过各类通讯方式接入不同设备、系统和产品，来采集海量数据是其重要的一环。
本文将介绍工业底层设备的两种通讯方式：现场总线和工业以太网。
认识现场总线
回顾现场总线的发展史可知，现场总线大致出现在上个世纪80年代末到90年代初期，这个时期随着生产规模的日益扩大，工厂的设备有了互联的需求（此阶段的互联需求主要定位于远程的I／O数据传输，以及产线内部不同设备的数据交换），人们希望通过综合掌握多点的运行参数与信息，进而实现多点信息的操作控制。
但是这个时候的计算机系统存在系统封闭的缺陷，各个厂家的产品都是自成体系，不同厂商之间的设备不能实现互联互通，想实现更大范围信息共享的网络系统由于当时技术的局限性，存在很多困难。
在实际发展过程中，涌现出了许多著名的现场总线技术，例如基金会现场总线FF、HAPT现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、Devicenet现场总线、INTERBUS现场总线、PROFIBUS现场总线、WorldFIP现场总线、CC－Link现场总线等。
这些现场总线具有各自的特点，并形成了特定的应用范围。
但是现场总线种类实在是太多了，采用的通讯协议也完全不同，所以至今现场总线的标准也未能统一，最终形成了一个多种现场总线的IEC61158的现场总线标准，网上有挺多这方面的资料，在此不再展开。
关于现场总线我搜索了好多种版本的定义，但无论是百度百科，还是国际电工委员。
什么是现场总线,什么是工业以太网
在工作中，很多新人问我究竟什么是现场总线，什么是工业以太网，对于刚入行的新人来说是比较难理解，我这里尽量采用通俗的讲法给大家解释一下现场总线和工业以太网。
现场总线技术是20世纪80年代中期在国际上发展起俩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），不同余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。
做过PLC的人都知道，如果现场有100个I/0点，我们就需从PLC柜引超过100根的电线到现场，如果是1000个呢？？所以有人就想，能不能把这些所有的点用一根电缆都连接起来呢？不错，现场总线就实现了这种功能。
它及大方便了布线。
还有一点，现场总线把原先PLC要实现的功能分散到了现场设备/仪表。
还有一点很重要：现场总线采用的数字传输。
数字化是各行各业普遍的趋势。
我们的电视现在都数字化了。
工业控制也要数字化！！数字传输比较模拟量传输就很大的优势！世界就是这么奇怪，当人类自以为聪明，把问题复杂话的时候惊奇的发现0和1才是世界的本质。
现场总线技术实际上是次采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号和连接方式，它依次实现了控制层和现场总线设别之间的数据传输，同时保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。
一般的现场总线具有以下几个特点：1、布线简单2、开放性3、实时性4、可靠性对于上面几个概念应该都比较好理解，深入的了解，大家可以参考相关资料。
工业以太网，所谓工业以太网通俗地讲就是应用于工业的以太网。
以太网是目前计算机局域网最常见的通信协议标准，但它是为办公自动化的应用而设计的，并没有考虑到工业现场环境的需求，比如高温、低温、防尘等，所以以太网不能直接应用于环境恶劣的工业现场。
所以工业以太网就随之产生了。
还有一个问题，很多人常问：为什么有那么多的现场总线协议，那么多的工业以太网协议呢？工业网络的发展经历了20多年，由于对未来的自动化控制的战略意义重大，市场潜力巨大，国际上著名的自动化设备制造商都千方百计地研发有自己特色的工业网络，各种现场总线和工业以太网相继产生。
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现场总线与工业以太网第一章1、控制系统的发展阶段：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（FCS）。
FCS作为新一代控制系统，一方面突破了DCS系统采用专用通信网络的局限，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、分散性和数字通信是FCS最显著的特征。
2、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，有通信就必须有协议。
故现场总线实质上就是一个定义了硬件接口和通信协议的标准。
是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时控制通信网络。
而FCS是用开放的现场总线通信网络，实现将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时网络控制系统。
3、现场总线和局域网的区别现场总线是连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时控制通信网络。
传输小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，但传输速率低，实时性高。
简言之，现场总线就是一种实时控制网络。
局域网用于连接局部区域的各台计算机，网络上传输的是大批量的数字信息，但不要求实时性。
局域网是一种高速信息网络。
．可以采用各种通讯介质，如双绞线、电力线、光纤、无现场总线局域网需要用专用电缆，如同轴电缆、光纤等。
线射频、远红外等。
4、现场总线控制系统体系结构企业管理层NT服务器（数据网络）局域网过程监控层其他工作站监控工作站（数据网络）现场总线接口现场总线网段现场控制层（控制网络）差压变送器温度变送器调节阀差压变送器差压变送器现现现现现现现现现现现现5、开放性、分散性、低成本性是现场总线最显著的3大特征6、具有代表性的现场总线（1）CAN（控制器局域网络）总线；（2）LonWorks总线（3）HART总线；（4）ModBus总线（5）CC-Link总线第二章基金会现场总线1、FF总线系统是现场总线基金会推出的总线系统。
FF总线是一种全数字的、串行的、双向传输的通信系统，是一种连接现场中各种传信号传输系统。
感器、控制器、执行单元的．2、基金会现场总线（FF）以ISO/OSI开放系统互联参考模型为基础，并对其进行了改造而成，保留了第1层的物理层，第2层的数据链路层和第7层的应用层作为FF通信模型的相应层，将应用层分为现场总线存取和应用服务两部分，并在应用层上增加了用户层。
3、FF现场总线系统分为低速H1和高速H2两种通信速率，以实现不同要求下的数据信息网络通信。
这两种总线均支持总线型或树形网络拓扑结构。
4、网络组成原理4.1 基金会现场总线的物理层物理层用于实现现场物理设备和总线间的连接，为现场设备与通信传输媒体的连接提供机械和电气接口，为现场设备对总线的发送/接收提供合乎规范的物理信号。
物理层作为电气接口，一方面接收链子数据链路层的信息，把它转换为物理信号，并传送到现场总线的传输介质，起到发送驱动器的作用。
另一方面，把来自总线传输介质的物理信号转换为信息，并送往数据链路层，起到接收器的作用。
按照IEC物理层规范的有关规定，物理层又被分为媒体相关子层和媒体无关子层。
媒体相关子层负责处理不同介质、不同速率的信号转换问题，也称媒体访问单元。
当出现读个连接时，物理媒体相关子层对所有连接同时传送。
在两个子层连接处，物理媒体相关子层选择形成所通过的单一数据流。
把它的信号送到媒体无关子层，其中之一，对不同种类的介质、不同传输速率要求的场合，应分别设置不同的物理层实体。
基金会现场总线支持多种传输介质：双绞线、电缆、光纤、无线介质，目前应用较为广泛的是前两种。
4.2 数据链路层（DDL）数据链路层位于物理层和总线访问层之间，为系统管理内核和总线访问子层总线访问媒体提供服务。
总线上的链路活动调度、数据的接收/发送、活动状态的探测和响应、总线上个设备间的链路时间同步等，都是通过数据链路层实现的。
每个总线端上有一个媒体访问控制中心，称为链路活动调度器（LAS）。
其拥有总线上所有设备的清单，由它来掌管总线段上各设备对总线的操作。
任何时刻每个总线端上总有一个LAS处于工作状态，总线段上的设备只有得到LAS的许可，才能向总线上传输数据。
其具有5种基本功能：（1）向设备发送强制数据（CD）；（2）向设备发送传递令牌（PT）；（3）为新入网的设备探测未被采用过的地址；（4）定期对总线发布数据链路时间和调度时间；（5）监视设备对传递令牌的响应。
数据链路协议数据单元（DLPDU），提供数据链路的协议控制信息。
协议控制信息由3部分组成：第1部分是帧控制信息；第2部分是数据链路地址，包括目的地址和源地址；第3部分是指明了DLDPU 的参数。
现场总线访问子层4.3是基金会现场总线通讯参考模型中应）现场总线访问子层（FASFAS 一起构成应用层。
FMS）它与用层的一个子层。
总线报文规范层（和数据链路层之间。
位于FMS应用关系服务协议机制；的协议机制可以划分为三层：FASFAS DLL映射协议机制。
它们之间的相互关系如下图所示：协议机制；用FAS服务协议机制FAS#1~n QUU#1~n QUU#1~n QUU应用关系协议机制应用关系协议机制应用关系协议机制映射协议机制DLL数据链路层现场总线报文规范4.4现场总线报文规范层（FMS）是通信参考模型应用层中的另一个子层，该层描述了用户应用所需的通信服务、信息格式、行为状态等。
FMS 服务分为确认和非确认两种。
所谓对象字典（OD）是指由于对象描述说明通信中跨越现场总线的数据内容，把这些对象描述收集在一起。
5、功能块为了支持不同厂商之间功能块的标准化和互操作性，FF定义了两个工具，即设备描述语言（DDL）和对象字典（OD）。
功能块应用进程位于基金会现场总线通信模型中的最高层——用户（开放系统互联）参考/OSI（国际标准化组织）ISO层，用户层是在．模型（ISO／OSI 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。
）中7层结构的基础上添加的一层。
现场总线系统是系统工作的应用进程集合。
应用进程是现场总线系统活动的基本组成部分，是最基本的对象。
每个应用进程表述了存在于一个设备内的分别包装组成的功能块。
功能块应用进程由功能块所构成的应用进程组成。
对象是构成功能块应用的基本元素。
5.1 功能块应用进程中（AP）的一个通用结构，把实现控制系统所需的各种功能划分为功能块，使其公共特称标准化，规定他们各自的输入、输出、算法、事件、参数与块控制图，把按时间反复执行的函数模块化为算法，把输入参数按功能块算法转换成输出参数。
功能块的内部结构如下图所示：功能块的内部结构事件输入执行控制事件输出输输输入参数输出参数出入处理算法（从其他功能块（连接到其他功能块）获算连接过来）取法功能块控制内含参数通信模式与通信协议6的核心部分之一是实现现场总线信号的数字通基金会现场总线参考信。
为了实现通信系统的开放性，其通信模型参考了ISO/OSI 模型。
可以是主站，也可以是从站。
在同一个网FF总线系统中的装置通信系统络中可以有多个主站，但在初始化时只能有一个主站。
FF功能块、网络管理、由设备中的通信栈来完成，通信栈包括系统管理、报文规范层、总线访问子层、数据链路层和物理层等。
基金会现场总数据链路主要涉及数据链路层和物理层，线的通信控制器及接口线路层位于物理层和总线访问子层之间。
总线通讯接口电路6.1 FFFF总线通讯接口电路如下图所示。
现现现现现现现FF现CPU媒体FB3050访问现通信控FF单元场制器总程序存储器线数据缓冲存储器同步时钟信号发生单元接口电路的功能入下：（1）总线上的信号驱动和信号接收。
（2）传输数据的串、并行转换，现场总线采用的是串行数据通信方式，而CPU采取的是并行数据。
（3）串行数据的编码和解码，FF采用两线制同步数据通信方式，采用同步通信方式时，发送发必须采用频率相同的和相位相同的线制采用“一4线制，2线制和4同步通信有时钟，通信方可进行。
．线制则是用同一传输时钟信号”，2对线传输数据信息，另一对线采用曼彻斯特编码和解码技术。
FF对线同时传输数据和时钟信号。
）信息帧的打包盒解包，总线上的信息采用分层打包的方式进行4（接收方和发送方一般是采用线制同步数据传输，由于是采用2包装，FF5）帧校验序列的产生和验证。
（各自的时钟来进行接收和发送。
校验法来检查数据传输现场总线采用了同步协议中广泛使用的CRC 的正确性。
一般都有通信控制器中专用硬件线路来完成。
6.2 协议数据的构成和层次现场总线协议数据的内容和模型中每层应附加相应的信息。
现场总线通信控制器的芯片6.3 FFSMAR公司，巴西的日本横河、富士公司，美国的SHIP STARFB3050公司的公司。
SMARProfibus现场总线第三章Profibus系列由三个兼容部分组成，即由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA。
Profibus-DP适用于设备级自动控制系统与分散I/O之间的高速通信。
Profibus-PA专为过程自动化设计，它能够将变送器和执行器连接到一根公共总线，使用2根线就可以完成供电和数据通信。
1、Profibus有一套完整的传输技术传输技术1.1 RS485．RS485接口标准：RS485是一种平衡传输方式的串行接口通讯，只能工作在半双工工作方式下。
两端都配置120Ω终端电阻。
RS485的特点是抗干扰能力强，传输速率高，传输距离远。
RS485允许最大可以连接32对发送器/接收器。
RS485网络接口：RS485网络一般采用总线型网络，采用半双同一时刻只能有一个节点发送数据，其他工、广播式通讯控制方式。
．所以通常节点都处于接收状态，否则会引起数据冲突导致通讯错误。
-从网络。
采用主主机从机从机从机从机RS4851）硬件组件，按照RS485组网技术及通讯协议分析：（依据通讯部）软件设置及编程，电气标准将各控制部件连接起来；（2 件的通讯协议进行设置和编程设计。
总线上的各RS485总线要求有物理标准和协议标准。
在RS485DATA+接口的通讯接口，所有的RS485部件必须具有标准RS485RS485分别连接在一起，在通讯两端配置终端电阻。
同时和DATA-通讯转换模块总线上各部件必须遵从同一种通讯协议。
RS232/485有些公司变频器没有RS485RS485RS232信号转换成信号。
可以将总线终端电阻配置选择，我们通过在通讯线的两终端外接120Ω电阻完成终端电阻配置。
RS485总线上，各部件必须具有相同的通讯参数，即具有相同的波特率、相同的数据位、相同的校验位、相同的停止位。