现场总线技术及应用教程
《现场总线技术及其应用(第3版)》电子课件第二章 现场总线通信基础
Date: 2021/6/10
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三、数据通信基础
4.数据传输技术
数据传输的方式有串行传输和并行传输；单向传输和双向传 输；同步和异步传输。 ➢ 串行传输和并行传输
1）串行通信：计算机中的一个字节由一个8位二进制代码 来表示。将准备传输的每个字节的二进制代码按照由低到高位 的顺序，依次发送。这种数据传输方式称为串行传输.适合远距 离传输，在分散控制系统中数据通信网络几乎全部采用串行通 信。
Date: 2021/6/10
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三、数据通信基础
2．概念和术语
4）误码率
误码率是衡量通信系统线路质量的一个重要参数。它的 定义为：二进制符号在传输系统中被传错的概率，近似等 于被传错的二进制符号数与所传二进制符号总数的比较， 即：
误码率= 接收的错误比特数/传输的总比特数 在计算机网络中误码率要求低于10-6。
Date: 2021/6/10
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三、数据通信基础
Date: 2021/6/10
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一、总线的概念与操作
5.总线操作的基本内容
总线定时 ：主设备获得总线控制权以后，就进入总线 操作，即进行主设备和响应者之间的信息交换，这种信息 可以是地址也可以是数据。定时信号用于指明总线上的数 据和地址何时有效。大多数总线标准都规定主设备可发起 “控制”（Control）信号，指定操作的类型、从设备状态 响应信号。
每一位的中间有一跳变,位中间的跳变既作为时钟信号, 又作为数据信号：从高到低的跳变表示"1",从低到高的跳变 表示 "0"。
《现场总线技术及其应用(第3版)》电子课件第四章 CC-Link总线及其应用
是正常的通信程序和动作控制程序的综合。
Date: 2021/6/10
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1. 流程图
3）缓冲存储器与EEPROM的关系
数据链接是通过使用存储在内部存储器中的参数信息来执行的，当 主模块的电源关闭时，参数信息就会被擦除。
缓冲存储器是一个临时的存储空间，暂时存放将要写到EEPROM或 者是内部存储器的一些参数信息。
Date: 2021/6/10
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《现场总线技术及其应用》
(第3版）
Date: 2021/6/10
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第四章 CC-Link总线及其应用
一、CC-Link现场总线概述 二、 CC-Link总线网络的配置 三、 主站模块的认识 四、创建主站程序 五、FX3U-16CCL-M模块的应用
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Date: 2021/6/10
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网络的接口模块，将与之连接的PLC作为智能设备站，形成 简单的分散系统。
Date: 2021/6/10
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二、CC-Link总线网络的配置
1.FX3U PLC最大连接的配置示例
Date: 2021/6/10
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FX3U PLC最大连接的配置示例
FX3U-80M PLC基本单元有80个点、主站模块占用8个点 、每个远程I/O站占用32个点，则PLC、主站模块及远程I/O 站所占有的总点数为：80+8+32×8=344个，剩余输入输出 点数为（384-344）=40点，因此本系统还可扩展40点的输入 输出模块或特殊扩展模块；系统最多连接的远程设备站+智 能设备站的总数为8站，符合约束条件4）。因此系统配置符 合基本要求。可见，如果是远程设备站和智能设备站，可以 在不考虑远程I/O点的数量情况下最多连接8个站。
现场总线技术及其应用 第2版 教学课件 ppt 作者 郭琼 第1章
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4.现场总线系统的优点
• 提高了系统的准确性与可靠性 1）现场总线设备的智能化、数字化，与模拟 信号相比，从根本上提高了测量与控制的精确度， 减少了传送误差； 2）系统的结构简化、设备与连线减少，现场 仪表内部功能加强，减少了信号的往返传输，提 高了系统的工作可靠性； 3）设备标准化，功能模块化，使系统具有设 计简单，易于重构等优点。
Date: 2019/1/30
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4.现场总线系统的优点
• • • • • 节省硬件数量与投资 节省安装费用 节省维护开销 用户具有高度的系统集成主动权 提高了系统的准确性与可靠性
Date: 2019/1/30
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4.现场总线系统的优点
• 节省硬件数量与投资 1）智能现场设备直接执行多参数测量、控制、 报警、累计计算等功能，减少了变送器的数量； 2 ）不需要 DCS 系统的信号调理、转换等功能， 节省硬件投资，减少控制室的占地面积。
（2）Profibus:离散工业，机械制造业自动化 （3）WorldFIP:交通行业自动化 （4）LonWorks:楼宇自动化
现场总线技术 --现场总线技术把单个分散的仪表或设 备变成了网络的节点
Date: 2019/1/30
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1.现场总线简介
现场总线控制系统FCS
----以现场总线为纽带，连接分散的现场仪表或设备， 使之成为可以相互沟通信息、共同完成自动控制任务的网 络系统与控制系统.
与传统仪表的不同之处 现场总线技术的关键
Date: 2019/1/30 Page: 43
三、现场总线技术的标准化
制定现场总线标准的国际标准化组织： 1）IEC---国际电工委员会
现场总线技术及应用教程课程设计 (2)
现场总线技术及应用教程课程设计课程介绍本课程旨在介绍现场总线技术及其在实际应用中的重要性和作用。
学生将了解现场总线技术的基本原理、通信协议和网络结构，并通过案例分析和实践操作深入掌握其设计与应用技巧。
学习目标1.掌握现场总线技术的基本原理和实现方式。
2.理解常见的现场总线通信协议，并对比其特点和优缺点。
3.了解现场总线系统的基本架构和组成模块。
4.学会使用相关软件工具设计和模拟现场总线系统。
5.实践操作现场总线系统，掌握常见的故障排除方法和检测手段。
课程大纲第一章现场总线概述1.1 现场总线技术的发展历史和应用现状 1.2 现场总线技术的基本原理和通信方式 1.3 现场总线系统的优点和局限性第二章现场总线通信协议2.1 传统现场总线通信协议介绍（例如：Profibus、Modbus、CAN） 2.2 现代现场总线通信协议介绍（例如：EtherCAT、Profinet IO） 2.3 通信协议的特点和应用场景比较第三章现场总线系统架构和组成模块3.1 现场总线系统结构分层介绍（例如：物理层、数据链路层、应用层） 3.2 现场总线系统组成模块介绍（例如：IO模块、控制器、传感器、执行机构等）3.3 现场总线系统实例分析第四章现场总线系统设计和模拟4.1 现场总线系统设计要点和流程介绍 4.2 现场总线系统仿真软件（例如：SIMATIC STEP 7、CODESYS、TwinCAT等）介绍及使用实例 4.3 现场总线系统实验环节第五章现场总线系统实践操作5.1 现场总线系统故障排除方法介绍 5.2 实践操作现场总线系统 5.3 现场总线系统检测手段介绍及使用实例学习评估方式本课程采用以下方式进行学习评估：1.平时学习表现（综合考虑作业、课堂表现等）占总成绩的20%。
2.课程设计成果报告占总成绩的40%。
3.现场总线系统实验占总成绩的40%。
参考资料1.现场总线技术（第三版），肖邦卿著，人民邮电出版社；2.现场总线技术及应用，赵波等著， XiTiChEN出版社；3.现场总线技术及其应用，谢玉庆等著，清华大学出版社。
现场总线can原理与应用技术
现场总线can原理与应用技术嘿，朋友！想象一下这样一个场景，在一个繁忙的工厂车间里，机器轰鸣，工人们紧张而有序地忙碌着。
各种设备仿佛有了生命一般，有条不紊地运行着，而在这背后，有一种神奇的技术在默默发挥着作用，那就是现场总线 CAN 。
CAN ，这个听起来有点神秘的名字，其实就像是一个超级厉害的“信息快递员”。
它能让不同的设备之间快速、准确地交流和共享信息。
先来说说 CAN 的原理吧。
它就像是一个高效的交通指挥系统。
想象一下，在一条宽阔的马路上，车辆来来往往，如果没有交通规则和指挥，那肯定会乱成一团。
而 CAN 呢，给这些设备之间的数据传输制定了一套清晰明确的规则。
它通过一种独特的方式发送和接收数据。
每个设备都能像一个聪明的“发言人”和“倾听者”，在适当的时候发言，又能认真倾听别人的话。
而且，CAN 还特别“坚强”，不会轻易被干扰和出错。
就算出现了一些小问题，它也能迅速自我修复，继续保证信息的准确传递。
那 CAN 到底有啥应用呢？这可就多啦！比如说在汽车领域，它就像是汽车的“神经中枢”。
车辆的各种部件，像发动机、制动系统、仪表盘等等，都通过 CAN 总线紧密相连。
这样一来，车辆的运行状态就能实时被监测和控制，大大提高了安全性和性能。
再看看工业自动化领域，CAN 总线让各种生产设备能够协同工作，就像是一支训练有素的交响乐团。
每个乐器（设备）都能在正确的时间奏出美妙的音符（发挥作用），共同演奏出高效生产的乐章。
在智能家居中，CAN 也有出色的表现。
想象一下，当你回到家，灯光自动亮起，空调调整到舒适的温度，这背后说不定就有 CAN 总线在默默工作呢。
你可能会问，这 CAN 总线就这么完美吗？当然不是啦！就像人无完人一样，CAN 总线也有它的局限性。
比如在传输距离和速度上，就会受到一定的限制。
但这并不妨碍它在很多领域大显身手。
总之，现场总线 CAN 技术就像是一个默默无闻的幕后英雄，在我们的生活中发挥着重要的作用。
现场总线技术及其应用专项培训课件演示(84张)
2021/1/20
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FF标准系列
用于低速，过程自动化中现场设备和控制设备之间的联接 的H1（31.25K）
2021/1/20
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3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成
系统管理内核
（SMK）
对象 系统管理 字典 信息库
（OD） （SMIB）
设备描述 功
（OD） 能
对象字典
（OD）
块 对 象
系统管 理内核 协议
（SMKP）
现场总线报文规范子（FMS） 现场总线访问子层(FAS)
数据链路层（DLL） 物理层（PHY）
现场总线技术及其应用 第3讲
2021/1/20
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第3章 几种流行的现场总线
3.1基金会现场总线 3.2Profibus现场总线 3.3 LonWorks 3.4CAN总线 3.5 小节
2021/1/20
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3.1 基金会现场总线
3.1.1基金会现场总线概述 3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成 3.1.3 基金会现场总线网络拓扑 3.1.4 基金会现场总线通信模型 3.1.5 基金会现场总线的功能块 3.1.6 基金会现场总线通信控制器FB3050 3.1.7基金会现场总线的组态 3.1.8一致性与互操作性测试 3.1.9基金会现场总线的应用设计与实例
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系统管理和网络管理
网络管理者与网络管理代理 网络管理负责以下工作：
《现场总线技术及应用》课件7CAN总线
③ 恢复管理：发送期间，对于丢失仲裁或被错误 干扰的帧，LLC子层具有自动重发送功能，在发 送成功完成前，帧发送服务不被用户认可。
MAC子层
(7)出错误管理逻辑(EML)：按照CAN协议进行 传输层出错界定。
2、SJA1000的寄存器结构及地址分配表
3、SJA1000的工作原理与硬件接口电路
发送缓冲区用于存贮由微处理器至SJA1000的发送报 文，它可分为描述符和数据场，发送缓存器可借助微控 制器写入或读出。描述符为两个字节：包括标识符、远 程发送请求位（RTR）和数据长度码（DLC）。数据场 为8个字节空间，存贮0～8个数据。
⑶接收缓存器0和1(RXB、RXFIFO)：均由10个字节组成， 交替存贮由总线接收到的报文，当一个缓存器被分配 给CPU，位流处理器可以对另一个进行写操作。
⑷接收过滤器(ACF): 将接收到的标识符与接收过滤寄 存器中的内容比较，并决定是否接受该条消息。如果 该条消息通过接收测试，则将其存入接收缓冲器。
时钟分频寄存器控制SJA1000向CPU输出CLKOUT频率。
SJA1000由微处理器通过8位地址数据复用总线 和基本读写控制信号进行控制。SJA1000的中断 请求信号INT连至微处理器的外部中断输入端， CAN控制器可通过中断进行数据通信。
在网络通信中所涉及的数据链路层和物理层的操 作由SJA1000芯片自动完成，无需微处理器的干 预。例如总线的定时与同步、总线的仲裁、CRC 与其它填充位的插入等均由SJA1000自动完成。
第二节 CAN技术规范
一种多主总线，采用OSI的三层网络结构——物理 层、数据链路层和应用层。
现场总线技术及其应用 第2版 教学课件 作者 郭琼 第7章
第7章现场总线控制系统集成及其应用一、系统集成概述二、系统集成方法三、OPC技术四、现场总线控制系统集成的应用Date:2015-5-29 Page: 1一、系统集成概述系统集成的概念系统集成可以理解为按系统整体性原则，将原来没有联系或联系不紧密的元素组合起来，成为具有一定功能的、满足一定目标的、相互联系、彼此协调工作的新系统的过程。
通过系统集成，可实现最大限度地提高系统的有机构成、系统的效率、系统的完整性、系统的灵活性，同时简化系统的复杂性，并最终为企业提供一套切实可行的完整的解决方案。
Date:2015-5-29 Page: 2一、系统集成概述系统集成框架Date:2015-5-29 Page: 3Date:2015-5-29 Page: 4一、系统集成概述系统集成框架位于生产控制和网络结构底层的低带宽网络，可与局域网、Internet 、Intranet 相连，构成开放的网络。
一、系统集成概述系统集成框架•现场控制层：集成系统的底层，由现场控制设备作为网络节点构成整个系统的控制网段。
主要实现对生产过程的常规检测和基本控制，包括传感变送、PID调节等功能的集成。
•过程监控层：一般由担任监控任务的工作站、PC机或控制器作为网络节点构成局域网段，主要用于完成对控制系统的组态，执行对控制系统的监视、报警、维护，将采集到的现场信息置入实时数据库，进行优化计算和先进控制。
•企业管理层：集成系统的最上层，由高性能计算机、工作站、PC 机等网络节点构成，是实现企业信息集成和管、控一体的重要组成部分，主要用于企业的计划、销售、生产、库存以及企业经营等方面信息的传输，从而在分布式网络环境下构建一个安全的远程监控系统。
Date:2015-5-29 Page: 5一、系统集成概述系统集成框架目前，控制网络与上层网络的连接方式一般有以下三种：1）采用专用网关完成不同通信协议的转换，把控制网段或DCS连接到以太网。
2）将现场总线网卡和以太网卡都置入工业PC。
《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。
现场总线技术及其应用专项培训
四 现场总线在配电自动化中的应用
基于现场总线的电力配电监控网络构成
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四 现场总线在配电自动化中的应用
系统主要特点
➢ 友好的人机界面； ➢ 强大的网络通信； ➢ 可靠的安全管理； ➢ 实时的故障报警和事件处理； ➢ 完善的数据报表； ➢ 系统内相关资源的数据采集、监控和共享； ➢ 为各级电力系统的管理者提供的决策帮助； ➢ 系统可靠性、稳定性和可视化的明显提高； ➢ 对各个智能子系统的远程监控；
➢ 机械式水压自动机 ➢ 单回路数字调节器、PLC和集散控制系统(DCS) ➢ 现场总线控制系统FCS
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二 现场总线在煤化工控制领域中的应用
气化层温度将随着空气的加入而升高，随着蒸气的加入而 降低，呈现一定规律变化，该生产过程被称为一个工作循环。
吹风气
3
4
5 6 煤气
水 蒸 汽
2
1
7
空气
各阶段气体流向示意图
CAN现场总线技术应用于造气炉控制系统，从根本上实现结 构分散、信息集中、管控一体化的全新分布式控制模式；
基于CAN现场总线的造气炉智能控制系统的产业化发展，将 为造气炉的高水平自动化提供强有力的技术支持。
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三 现场总线在锅炉控制系统中的应用
1. 项目概述 我国的锅炉产业发展迅猛，但运行热效率低,浪费能源，
二 现场总线在煤化工控制领域中的应用
软件节点设计
各节点软件具体包括以下各软件包： (1) RDSP-4型雷达信号处理软件包； (2) ZF-4S-BIOS型基本I/O管理模块； (3) ZF-4S-ZQC型造气过程控制软件包； (4) ZF-4S-HN型氢氮比控制模块。
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二 现场总线在煤化工控制领域中的应用
现场总线技术及应用教程第2版
2)2类主站(Class2 Master)：它负责对DP系统进行组态，对网络进 行诊断等，它一般是装有通信卡和工程软件的上位机。 3)从站(Slaves)：从站是更接近于底层现场的设备，它们负责执行 主站的输出命令，并向主站提供从现场传感器采集到的输入信号 或其他输入信号。 4)网络连接器件：中继器、耦合器、链接器、电缆等。 3.2.2 系统配置
现场总线技术及应用教程
（第2版）
王永华 A.Verwer(英) 编著
第 1章 第 2章 第 3章 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章 第 8章 第 9章
现场总线技术概述 工业网络与通信基础知识 PROFIBUS基础及安装技术 PROFIBUS通信技术及DP-V0/V1 PROFINET基础及安装技术 PROFINET技术 AS-i技术及应用 现场总线技术应用综合举例 标准工业控制编程语言IEC61131-3
3.3 PRቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFIBUS设备集成工具
图3-������
8 设备管理工具的特点以及使用场合
(1)GSD (2)EDD (3)FDT/DTM 1)厂级的操作员要使用具有诊断能力的智能现场设备的复杂、非 标准化的特性参数；
3.3 PROFIBUS设备集成工具
2)在“资产最优化”场合，要求支持预防性维护和维护程序的功 能； 3)设备的操作需要用软件方式来“封装”(安全技术、校准等)。
3.2.5 设备地址 1)地址127保留用于全局控制或广播信息。 2)地址126保留用于尚未分配地址，需要使用2类主站来设置地址 的从站。
3.2 PROFIBUS基础
现场总线技术及其应用教学设计
现场总线技术及其应用教学设计前言现场总线技术是当今工业自动化领域的关键技术之一，它在工业控制系统、机器人控制、智能制造等领域都得到了广泛应用。
因此，在工科相关专业的教学中，对现场总线技术的教学也显得尤为重要。
本文旨在探讨如何进行现场总线技术的应用教学设计。
课程目标知识要点•现场总线技术原理及其应用；•常见的现场总线协议，如Profibus、CANbus、DeviceNet等；•现场总线参数配置；•软件工具的使用，如STEP 7、PROFIBUS DP Configurator等。
能力目标•能够选用合适的现场总线协议，搭建现场总线网络，完成数据采集和控制任务；•能够进行现场总线设备的参数配置；•能够使用相应的软件工具进行编程和调试。
教学内容理论教学1.现场总线技术原理及其应用；2.常见的现场总线协议，如Profibus、CANbus、DeviceNet等；3.现场总线参数配置。
1.搭建现场总线网络；2.完成数据采集和控制任务；3.进行现场总线设备的参数配置；4.编程和调试。
教学方法1.理论教学采用讲授、提问及分组讨论等教学方法；2.实践教学采用“理论结合实践”的教学方法，以项目为主线，分阶段开展实践操作；3.教学实践和纸上演练相结合，通过模拟实验、实验指导和实验报告等形式，逐步提高学生的实际操作能力。
教学过程理论教学1.现场总线技术原理及其应用–现场总线技术的发展历程；–现场总线技术的基本概念及其应用领域；–现场总线技术的基本原理。
2.常见的现场总线协议–常见的现场总线协议，如Profibus、CANbus、DeviceNet等；–不同现场总线协议的特点和应用场景。
3.现场总线参数配置–现场总线设备的参数配置；–现场总线网络配置；–现场总线故障排除。
1.搭建现场总线网络–确定现场总线网络的拓扑结构；–配置现场总线网络物理层和数据链路层参数。
2.完成数据采集和控制任务–完成数据采集和控制任务，如温度、湿度、压力等数据的采集、开关量的控制。