什么是现场总线
现场总线技术
FF
• 支持单位:现场总线基金会(FisherRosemount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，
现场总线标准
• FF • ControlNet • Profibus • P-NET • FFHSE • SwiftNet • WorldFIP • INTERBUS
FFHSE
• 支 持 单 位 : 现 场 总 线 基 金 会 (FisherRosemount等100多家公司)。
• 准 :IEC61158;IEC61784;IEC611313;IEEE80 和 RFC894 的 工 业 标 准 以 太 网;IETF(互联网管理任务要点)。
WorldFIP
• WorldFIP世界工厂仪表协议支持单位: 法国Alstom公司(原Honeywell公司为 北 美 参 加 单 位 ， 后 与 FF 合 并 ) 。 标 准 :IEC61158;IEC61784;EN50170(F IP为法国国家标准)。
• 应用领域:电力工业、铁路交通、工业控 制、楼宇自动化。
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it/s; ·支持本质安全防爆; ·有数据链路网桥连接与HSE相连。
Profibus
• Profibus-DP • Profibus-PA • Profibus-FMS
Profibus-DP
现场总线系统安全规范
功能块与设备描述规范
• 现场设备信息格式及功能描述规范 称为”行规”(Profile), 行规可有效 实现各种现场设备应用层互联。
总线控制与系统集成复习大纲
总线控制与系统集成复习大纲1．什么是现场总线？现场总线的本质？答：现场会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、船形、多节点数字通信的技术。
本质：（1）现场设备互连（2）现场通信网络（3）互操作性（4）分散功块（5）总线供电（6）开放式互连网络2．现场总线系统与集散控制系统由什么区别？答：现场总线系统具有更大的开放性和互操作性分散性，对现场环境的适应性更强；而集散控制系统是对系统进行集中控制，集中管理，不具备互操作性。
3．现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响答：（1）现场总线控制系统的信号类型（2）自动控制系统的体系结构（3）自动控制系统的产品结构（4）现场总线技术打破了传统垄断（5）传送和测量精度提高（6）仪表功能增强（7）可远程设定和远程修改组态数据，进行信息存储和记忆。
4．数字信号传送常采用非归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
5．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。
6．按照通信线路的排列，数据传输的方式可分为串行传输和并行传输。
7．根据传输方向与时间的不同，串行传输可以分为三种传输方式：单工传输、半双工传输、全双工传输。
8．什么是异步传输？阐述传输方法。
答：在异步传输中，信息是以字符为单位，每个信息字符都有自己的起使位和停止位每个字符中的各个位是同步的，相邻两个字符数据传送之间的停顿时间是不确定的。
传送方法：是靠发送时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的、9．试阐述RS232C/RS422/RS485的电气特性。
答:：RS232采用单端驱动、单端接收电路，容易受到干扰，传输距离短、数据传输慢；RS422 采用差动发送、差动接收的工作方式并使用+5V的电源，在通信速率、传输距离和抗共模干扰上比RS232有较大提高。
RS485 的逻辑“1”，以两线间的电压差为+（2~6）v表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-（2~6）v接口信号电平比RS232低10．通常使用的数据交换技术有三种：线路交换、报文交换和分组交换。
什么是现场总线什么是现场总线控制系统它的技术特点是什么现场总线
什么是现场总线?什么是现场总线把握系统?它的技术特点是什么? - 现场总线现场总线把握系统（FCS:Fieldbus Control System)是继集散把握系统（dcs)后的新一代把握系统，它是电子、仪器仪表、计算机技术和网络技术的进展成果。
现场总线使得现场仪表、执行机构、把握室设备之间构成网络互连系统，实现全数字化、双向、多参数的数字通信，为把握系统的全分布和全数字化运行奠定了基础。
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量把握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、多点通信的底层把握网络。
它在制造业、过程工业、交通等方面的自动过系统中具有广泛的应用前景。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量把握仪表，使它们各自都具有数字计算和数字通信的力量，接受可进行简洁连接的双绞线等作为总线，把多个测量把握仪表连接成网络系统，并公开规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量把握设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动化把握系统。
简而言之，它把单个分散的测量把握设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成把握任务的网络系统和把握系统。
它给自动化领域带来的变化，正如众多分散的计算机被网络连接在一起，使计算机的功能、作用发生的变化。
现场总线则使自控系统与设备具有通信力量，把它们连结成网络系统，加入到信息网络的行列。
因此把现场总线技术说成是一个把握技术新时代的开端并不过分。
现场总线是20世纪80年月中期在国际上进展起来的。
随着微处理器与计算机功能的不断增加和价格的急剧下降，计算机与计算机网络系统得到快速进展，而处于生产过程底层的测控自动化系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使每个自动化系统成为“信息孤岛”。
要实现整个企业的信息集成，要实现综合自动化，就必需设计出一种能在工业现场环境运行、性能牢靠、造价低廉的通信系统，形成工场底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。
现场总线课后答案
现场总线课后答案第一章现场总线技术概述1.自动控制系统的发展经历了哪几个阶段？大致经历了四个发展阶段，具体如下：20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统；直接数字控制系统；70年代中期出现集散控制系统；90年代后期现场总线控制系统。
2.DCS控制系统的结构包括哪几部分？包括三部分：分散过程控制装置部分，操作管理装置部分，通信系统部分3.现场总线的基本定义？现场总线(Fieldbus)：是用于过程自动化或制造自动化中的，实现智能化现场设备（例如，变送器、执行器、控制器)与高层设备(例如主机、网关、人机接口设备)之间互联的，全数字、串行、双向的通信系统。
5.现场总线控制系统的技术特点。
1.开放性；2.全数字化；3.双向通信；4.互可操作性与互用性；5.现场设备的智能化与功能自治性6.系统结构的高度分散性7.对现场环境的适应性6. FCS相对于DCS具有哪些优越性？1．FCS实现全数字化通信2．FCS实现彻底的全分散式控制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7.分析现场总线的现状，展望其发展前景。
第二章数据通信基础与网络互联1.何谓现场总线的主设备、从设备？可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”，又称命令者。
不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(bus slaver)，也称基本设备。
2.总线操作过程的内容是什么？总线上命令者与响应者之间的连结→数据传送→脱开，这一操作序列称为一次总线“交易”(transaction)，或者叫做一次总线操作。
3.寻址方式有几种？物理寻址逻辑寻址广播寻址4.通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能?通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。
它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成。
信息源和接收者是信息的产生者和使用者发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。
现场总线技术分析
1-1 什么是现场总线？现场总线出现的历史背景是怎样的？定义：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。
它广泛应用于制造业、流程工业、楼宇、交通等领域的自动化系统中。
背景：从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准，那就是4一2OmA的模拟信号标准。
20世纪70年代，数字式计算机引人到测控系统中，而此时的计算机提供的是集中式控制处理。
20世纪80年代，微处理器在控制领域得到应用，微处理器被嵌人到各种仪器设备中，形成了分布式控制系统。
随着微处理器的发展和广泛应用，产生了以IC代替常规电子线路，以微处理器为核心，实施信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能的智能设备。
一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式智能化仪表产品，其本身具备了诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历史信息报告、状态报告、趋势图等功能通信技术的发展，促使传送数字化信息的网络技术开始得到广泛应用。
与此同时，基于质量分析的维护管理、与安全相关系统的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。
另外，从实际应用的角度出发，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。
由此，导致了现场总线的产生。
1-2 与DCS相比，FCS在结构上有哪些特点？试画出其结构图。
特点：形成了新型的网络集成式全分布控制系统，现场总线控制系统由于采用了现场总线设备，能够把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、输入输出模块置入现场总线设备，加上现场总线设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与阀门等执行器直接传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制。
由于采用数字信号代替模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信号（包括多个运行参数值、多个设备状态、故障信息），同时又为多个现场总线设备提供电源；现场总线设备以外不再需要A/D、D/A转换部件。
现场总线
1、什么是现场总线？安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
现场总线一般是指一种用于连接现场设备，如传感器（sensors）、执行器以及像PLC、调节器（regulators）、驱动控制器等现场控制器的网络。
现场总线是应用在生产现场、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。
现场总线是一种串行的数字数据通信链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（现场设备）之间以及更高层次自动控制领域的自动化控制设备（车间级设备）之间的联系。
现场总线是连接控制系统中现场装置的双向数字通信网络；现场总线是从控制室连结到现场设备的双向全数字通信总线。
现场总线是用于过程自动化和制造自动化（最底层）的现场设备或现场仪表互连的现场数字通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。
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、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。
由此网络构成的系统称为现场总线控制系统。
2、现场总线的结构特点是什么？现场总线系统中，各现场设备分别作为总线上的网络节点，设备之间采用网络式连接是现场总线系统在结构上最显著的特征之一。
（1）系统的开放性开放系统是指通信协议公开，不同制造商提供的设备之间可实现网络互连与信息交换，现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。
（2）互可操作性与互用性互可操作性，是指网络中互连设备间的信息传送与交换，可实行点对点，一点对多点的数字通信。
而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。
（3）通信的实时性与确定性现场总线系统的基本任务是实现测量控制。
现场总线系统中的媒体访问机制、通信模式、网络管理与调度方式等都将保证通信的实时性、有效性与确定性。
（4）现场设备的智能化与功能自治性智能主要体现在现场设备的数字计算与数字通信能力上。
现场总线是什么？
现场总线是什么？
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现场总线是什么？
现场总线是什么？
这是个本质的问题，是第一个需要回答的问题。
经典教程曰：现场总线是指应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信技术，被誉为自动化领域的计算机局域网，已经成为控制网络技术的代名词。
还曰：现场总线是以测量控制设备作为网络节点，双绞线等传输介质作为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算和数字通信能力的测量、控制、执行设备连接成网络系统，遵循规范的通信协议，在多个测量控制设备直接、以及现场设备和远程监控计算机之间，实现数据传输和信息交换，形成适应各种应用需要的自动控制系统。
教材对现场总线的描述显得冗余、抽象，让人觉得既可以说是一门技术，又可以说是一种网络，是以标准化的文本展现，还和工业控制紧密联系构成系统。
那么如果要求用一句话来解释什么是现场总线？工
程师们往往会产生以下表1所示的一些说法，首先这些说法从某个角度来说有一定道理，确实体现在工业实践中，但是光有这些理解是不够的，是不能准确、全面的掌握现场总线的。
大多数工程师往往会将具体实现、组成技术与现场总线的本质混淆。
于是本人先给出这些理解的角度，在接下来的章节会再从这些角度进行深入解析，说清楚为什么这些理解都不够准确。
现场总线是指连接传感器、执行器、plc、调节器、驱动器和人机界面等现场设备的网络，相当于人体的神经系统，为人体传递各种感知。
现场总线从本质上来说就是一种局域网。
它用标准来具体描述，软硬件与协议遵循标准规范，运用在控制系统中作为通信方法。
第19课 现场总线技术基础 (1)
9
什么是现场总线
将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点， 连接成能相互沟通信息，共同完成测控任务的网络
10
现场总线是通信网络
• 位于生产控制现场和网络结构的底层
• 现场总线是低带宽的控制网络 • 它与上层的Internet、企业内部网Intranet相连 • 构成企业综合自动化的通信网络平台
CAN的位仲裁技术
报文标识 符
站1报文 01111110000
丢掉
站2报文
01001100000
01001100000
01001100000
跟踪
站3报文
010011100001
010011100001
丢掉
平板车
平板车
转向角度传 感器 悬挂角度传 感器 行走手柄/ 开关 压力传感器 方向盘 油门N（Controller Area Network）即控制器局域网，可以 归属于工业现场总线的范畴，是目前国际上应用最广泛的 开放式现场总线之一。
• 与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的 可靠性、实时性和灵活性，它在汽车领域上的应用最为广 泛，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ(奔驰)、 BMW(宝马)、volkswagen (大众)等都采用了CAN总线来实 现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。
• 网络上节点严重错误时，具有自动关闭总线的功能
• 用数据块编码方式代替传统的站地址编码方式
• 不支持本质安全、总线供电
35
CAN总线的同步设计
•
硬同步
– 硬同步只在总线空闲时通过一个下降沿（帧起始 ）来完成，此时不管有没有相位误差，所有节点 的位时间重新开始。强迫引起硬同步的跳变沿位 于重新开始的位时间的同步段之内。
现场总线填空题汇总
现场总线填空题汇总1. 现场总线的定义现场总线是一种用于计算机系统中各个组件之间进行通信的标准接口。
它是一种基于总线架构的通信协议，用于在工业自动化和控制系统中实现设备之间的数据交换和通信。
2. 现场总线的优势现场总线相比传统的点对点通信方式具有以下几个优势：•降低成本：现场总线可以减少控制系统中的连线数量，降低系统布线的复杂性和成本。
•提高可靠性：现场总线可以实现对通信线路的监测和故障检测，提高系统的可靠性和稳定性。
•提高灵活性：现场总线允许添加、删除或更改系统中的设备组件，提供了系统的灵活性和可扩展性。
•提高数据传输效率：现场总线可以通过多路复用技术将多个设备的数据传输合并到一条通信线路中，提高了数据传输的效率。
3. 现场总线的组成部分现场总线通常由以下几个组成部分组成：•物理层接口：物理层接口是现场总线与设备的连接接口，通常使用标准的电缆或者光缆来传输数据信号。
•通信协议：通信协议定义了现场总线通信中的数据格式、传输规则和通信协议等，确保设备之间能够正确地进行数据的交换和通信。
•总线控制器：总线控制器负责管理和控制现场总线的数据传输和通信，包括数据的发送、接收、处理和转发等功能。
•设备节点：设备节点是连接到现场总线的各个设备组件，例如传感器、执行器、控制器等，它们通过现场总线与其他设备进行通信和数据交换。
4. 现场总线的常见类型现场总线根据其通信协议的不同可以分为多种类型，以下是几种常见的现场总线类型：•Profibus：Profibus是一种应用广泛的现场总线标准，适用于工业自动化和控制系统。
它提供了高速数据传输、可靠性和灵活性等特点。
•Profinet：Profinet是基于以太网的现场总线标准，支持实时通信和工业以太网的特性，适用于高速控制和数据传输。
•CAN：CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车电子和工业控制系统的现场总线标准，它具有抗干扰能力强、串行通信和可靠性高的特点。
现场总线控制网络技术课后答案
第一章1、简要说明现场总线、控制网络的定义答：现场总线是指将现场设备（如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等）与工业操作单元、现场操作站等互联而成的通信网络，它的关键标志是能支持双向、分散、多节点、总线式的全数字通信，是工业控制网络向现场及发展的产物。
2、简要说明现场总线技术的特点答：现场总线是3C（计算机、通信、控制）技术的融合。
其技术特点是:信号输出全数字、控制能力全分散、标准统一全开放。
具体是（1）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。
3、简要说明网络化控制系统的结构组成答：由被控对象、执行器、传感器、网络时延、控制器组成4、网络化控制系统的主要技术特点有哪些答：主要有：1、结构网络化2、节点智能化3、控制现场化和功能分散化4、系统开放化和产品集成化5、对现场环境的适应性5、HART通信模型有那几层组成答：HART通信模型由3层组成：物理层、数据链路层和应用层6、与传统布线相比，P-NET现场总线技术在工业控制应用中具有哪些优势答：与传统布线相比，P-NET现长总线技术在工业控制应用中有很大的优势，它可以简化设计和安装，减少布线的数量和费用，避免各种设备故障的发生，实现更直接也更广泛的使用功能。
7.WorldFIP可用的运输速率有哪些，标准传输速率是多少？答：传输速率用于铜线的有31.25Kbit/s、1Mbit/s和2.5Mbit/s，其中1Mbit/s是标准速率。
第二章1、什么是差错控制答：在计算机通信中，为了提高通信系统的传输质量而提出的有效的检测错误并进行纠正的方法叫做差错检测和校正，简称为差错控制2、数据通信系统由哪几部分组成答：数据通信系统由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等几部分组成3、简要介绍通信系统的通信指标答：通信指标有1、有效性指标2、可靠性指标3、通信信道的频率特性4、介质宽带，信息传输的有效性指标和可靠性是通信系统最主要的指标4、数据传输方式有哪些？选取其中两种进行简要介绍答：数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传输的同步方式，有串行传输与并行传输，同步传输与异步传输，位同步、字符同步与帧同步等几种在串行传输中，数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输，每次只能发送一个数据位，发送方必须确定是先发送数据字节的高位还是低位。
现场总线
9.什么是ModBUS协议，它有什么特点？ ModBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用协议标准，通过此协议， 控制其相互之间，控制器经由网络和其他设备之间可以通信，此协议定义 了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管他们是经过何种网络进行通 信的，它描述了一控制器请求访问其他设备的过程，如何回应来自其他设 备的请求，以及怎样侦测错误并记录，他制定了消息域格局和内容的公共 格式。它的帧结构包括：开始字节（0x3A，RTU模式：4字节）；8bit设备 地址（1-247）；8bit功能代码（1-225）；Nx8bit数据字节（ASCII或者 RTU）；16bit错误校验（CRC）；结束字节（ASCII模式：0x0D 0x0A，RTU 模式：4字节）。它的特点有：使用RS-232C等兼容串行接口（如RS485） 作为物理层；使用主从结构，主设备查询，从设备相应；支持ASCll和RTU 两种传输结构。 10．CAN总线的技术特点：多主方式工作；网络上的节点信息分成不同的 优先等级；采用非破坏性总线仲裁技术；CAN只需通过报文滤波即可实现 点对点，一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的调 度；CAN的直接通信距离最远可达10km（5kbps一下），通信速率最高可 达到1Mbps（此时通信距离最长为40m）；CAN上的节点数主要取决于总 线驱动电路，目前可达110个，报文标识符可达2032种（CAN2.0A），而扩 展标准（CAN2.0B）的报文标识符几乎不受限制；采用短帧结构，传输时 间段，受干扰概率低，具有极好的检错效果；每帧信息都有CRC校验及其 他检验措施，保证了数据出错率极低；通信介质可谓双绞线，同轴光缆或 光纤，选择灵活；节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以便 总线上其他节点的操作不受影响。
22.Digifas7200伺服驱动器对CAN总线报文的应用设计特点有哪些？ .Digifas7200对CAN总线报文的11位地址不分进行了不同的应用，前8位作为接收器的短地址使用，后三位 作为端口号，用于存放3位的命令。数据部分用于传递命令的参数。 23.画出CAN节点结构的系统框图如右图所示，一个CAN节点主要由CPU（如80C51），CAN总线收发器 （如SJA1000）和相应的接口电路、复位电路构成。若应用较为复杂，还应外挂内存和EEPROM模块。
现场总线复习资料
现场总线复习资料1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？答：共5代。
1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC）8.生产过程包括哪些装置？答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
9.什么是现场总线？现场总线有哪些特点？答：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现双向、串行、多节点数字通信的技术。
特点：开放性、互操作性和互用性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。
10.现场总线的本质含义表现在哪些方面？答：现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络12.常用现场总线有哪些？它们各有什么特点？答：FF Profibus LonWorks CC-Link Modbus特点：FF：采用ISO/OSI参考模型的简化模型。
只具备其中的3层，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层。
FF分低速H1和高速H2两种通信速率。
Profibus:采用了ISO/OSI模型中的3层，，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层，由.Profibus-DP/Profibus-PA/Profibus-FMS 这3各版本组成。
Profibus采取主站之间令牌传递方式和主、从站之间的主-从通信方式。
LonWorks：采用ISO/OSI模型的全部7层通信协议，并采用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。
3.总线的寻址方式有哪些？各有什么特点？答：3种。
1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。
特点：1.用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。
6.什么是数据传输率？它的单位是什么？答：单位时间内传送的数据量。
单位有比特率S和波特率B7.试比较串行通信和并行通信的优缺点？答：串行通信缺点：传输速度较慢优点：传输线少、连线简单，特别适合多位数据的长距离通信；并行通信缺点：若数据位数较多、传送距离较远时，则线路复杂，成本较高且干扰大，不适合远距离传送。
现场总线技术
1-1.什么是现场总线？现场总线系统出现的背景是什么？答：现场总线定义为应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行数字通信系统，也被称为开放式，数字化、多点通信的底层控制网络。
背景：随着微机处理器与计算机功能的不断增强及价格的急剧降低，计算机与计算机网络得到迅速发展，而处于生产过程底层的测控自动化系统，仍采用一对一连线，用电压，电流的模拟信号进行测量控制，或采用自封闭式的集散系统，这难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”严重制约其本身的发展。
要实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，就必须设计出一种能在工业现场环境运行、性能可靠、实时性强、造价低廉的通信系统，形成工厂底层网络，完成现场设备之间，以及自动化设备与外界的信息交换。
现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运而生的。
1-2.与DCS相比，FCS在结构上有哪些特点？试画出结构图。
答：与DCS相比，FCS有两个新特征：（1）FCS将DCS中的I/0总线用现场总线来代替，并直接用于生产现场;（2）FCS用现场总线数字仪表替代DCS 中的现场模拟仪表，其变送器不仅信号变换、补偿、累加功能，而且具有诸如PID等运算控制功能，其执行器不仅具有驱动和调节功能，而且有特性补偿、自较验、自诊断和PID控制功能、1、简述自动控制系统经历的4个发展阶段.答：（1）模拟仪表控制系统（2）直接数字控制系统（3）集散控制系统（4）现场总线控制系统。
2、试展望FCS发展前景；目前有哪些因素妨碍FCS在工业的推广庄用？谈谈如何加进FCS的发展？答：现场总线技术的发展，促使工厂底层自动化系统及信息集成技术产生变革，新一代基于现场总线的自动化监控系统已初露靖倪。
FCS将逐步替代PLL和DCS 仿格和通信协议差异带来的各家产品兼客问题等因素妨碍了FCS的发展制定统一的协议，生产低成本的产品可促进FCS的发展。
1、简述总线上的主设备与从设备的特点、答：主设备可在总线上发展信息传输。
什么是现场总线？
什么是现场总线？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络，也称现场网络。
也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。
原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。
回答者：ronvy - 02-08 19:42什么是Zigbee？Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。
它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。
它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。
这些传感器只需要很低的功耗，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，因此它们的通信效率非常高。
最后，这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技术如WiMax收集。
回答者：ronvy - 02-08 19:31什么是WIMAX？WIMAX(World Interoperability for Microwave Access)，微波存取全球互通。
IEEE802.16a标准，又称WiMAX，或宽带无线接入(Broadband Wireless Access，BWA标准)。
它是一项无线城域网(WMAN)技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。
它用于将802.11a无线接入热点连接到互联网，也可连结公司与家庭等环境至有线骨干线路。
它可作为线缆和DSL的无线扩展技术，从而实现无线宽带接入。
WiMAX与需要授权或免授权的微波设备相结合之后，由于成本较低，将扩大宽带无线市场，改善企业与服务供应商的认知度。
回答者： ronvy - 02-08 19:31 什么是VoIP？VoIP(Voice Over IP)，IP电话、宽频电话、网络电话，IP上的话音。
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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。
二、现场总线控制技术2．1、现场总线控制系统现场总线控制系统FCS是集当今计算机技术、网络技术和控制技术为一体的当代最先进的计算机控制技术，是一种全分散、全数字、全开放的控制系统。
它适用于工业过程控制、制造业及楼宇自动化等领域，将成为现代计算机控制系统的主流。
2．2、FCS对计算机控制系统的影响传统的计算机控制系统一般采用DCS结构。
在DCS中，对现场信号需要进行点对点的连接，并且I/0端子与PLC或自动化仪表一起被放在控制柜中，而不是放在现场。
这就需要铺设大量的信号传输电缆，布线复杂，既费料又费时，信号容易衰减并容易被干扰，而且又不便维护。
DCS一般由操作员站、控制站等组成，结构复杂，成本高。
而且DCS不是开放系统，互操作性差，难以实现数据共享。
而基于FCS 的控制系统则完全克服了这些缺点。
（1）FCS借助于现场总线技术，所有的I/O模块均放在工业现场，而且所有的信号通过分布式智能I/O模块在现场被转换成标准数字信号，只需一根电缆（两线或四线）就可把所有的现场子站连接起来，进而把现场信号非常简捷地传送到控制室监控设备上，减低了成本，又便于安装和维护，同时数字化的数据传输使系统具有很高的传输速度和很强的抗干扰能力。
（2）FCS具有开放性。
在FCS中，软件和硬件都遵从同样的标准，互换性好，更新换代容易。
程序设计采用IEC11314五种国际标准编程语言，编程和开发工具是完全开放的，同时还可以利用PC丰富的软硬件资源。
（3）系统的效率高。
在FCS中，一台PC可同时完成原来要用两台设备才能完成的PLC和NC/CNC任务。
在多任务的WindowsNT操作系统下，PC中的软PLC可以同时执行多达十几个PLC任务，既提高了效率，又降低了成本。
且PC上的PLC具有在线调试和仿真功能，极大地改善了编程环境。
（4）在FCS中，系统的基本结构为：工控机或商用PC、现场总线主站接口卡、现场总线输入/输出模块、PLC或NC/CNC实时多任务控制软件包、组态软件和应用软件。
上位机的主要功能包括系统组态、数据报表组态、历史库组态、图形组态、控制算法组态、数据报表组态、实时数据显示、历史数据显示、图形显示、参数列表、数据打印输出、数据输入及参数修改、控制运算调节、报警处理、故障处理、通信控制和人机接口等各个方面，并真正实现控制集中、危险分散、数据共享、完全开放的控制要求。
2．3、IEC61158国际标准规定的8种总线及其特点（1）Profibus主要由德国西门子公司支持，是按照ISO/OS I参考模型制订的现场总线德国国家标准。
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，是满足用户快速通信的最佳方案，传输速度为12Mb/s。
扫描1000个I/O点的时间少于1ms。
（2）基金会现场总线FF（H1，IEC技术报告）是针对过程自动化而设计，它是通过数字、串行、双向的通信方法来连接现场装置的。
FF通信不是简单的数字4-20mA信号，而是使用复杂的通信协议，它可连接能执行简单的闭环算法（如PID）的现场智能装置。
一个通信段可配置32个现场装置，通信速度为31。
25kb/s，每段最大通信距离为1900m。
（3）Interbus主要由德国PhoenixContact公司支持，其网络简单，且易于安装与配置。
网上的节点类似简单的移位寄存器，位流经过节点则发生翻转。
Interbus-S启动网络并自动配置，不需要节点地址。
使用一根电缆，符合IEEE802.5的规定。
一个网络上最多可有64个装置，速度可达500K/s，最长距离为25600m，移动节点间距离为400m。
（4）ControlNet主要由美国Rockwell公司支持，具有非常高的实时性能，界于设备级总线（像DeviceNet）与工厂级总线（通常基于Ethernet）之间。
在相同的通信链路上提供了适合于I/O控制设备的带宽、实时联锁响应、对等信息和程序传输，为断续和连续过程控制系统应用提供了确定性和重复性功能；并且允许多控制器处理I/O控制设备，提供了输入数据和对等数据两者之间的多点传送、通信传输媒体的冗余和本征安全的选择、灵活的网络拓扑结构选择（总线、树型、星型）和媒体传输介质（同轴电缆、光纤等）。
（5）WorldFIP主要由法国的Alstom公司支持，支持双重冗余总线运行方式，总线上可以连接PLC、I/O现场设备、控制器、HMI系统等。
通过双重冗余总线，能够完全确保控制系统不会因为控制电缆损坏等原因造成其他控制系统被迫停机的事故。
另外还有三种：主要由Fisher-Rosemount公司支持的FFHSE，美国波音公司支持的swiftNet以及由丹麦Process。
2．4、其他几种被工业控制领域广泛采用的几种总线（1）CA NB US（ControllerAreaNetwork）：是德国Bosch公司于1983年为汽车应用而开发的一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络，属于现场总线（FieldBus）的范畴。
1993年11月，ISO正式颁布了控制器局域网CAN国际标准（ISO11898），CAN总线的通讯介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维。
通讯距离与波持率有关，最大通讯距离可达10km，最大通讯波持率可达1Mdps。
CAN总线仲裁用11位（CAN2.0A协议）和29位（CAN2.0B协议）标识和非破坏性位仲裁总线结构机制，可以确定数据块的优先级，保证在网络节点冲突时最高优先级点不需要冲突等待。
CAN结构模型取ISO/O SI 模型的第1、2、7层协议，即物理层、数据链层和应用层。
CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。
CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。
CAN总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，控制的芯片已经商品化，性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数通讯。
（2）CC-Link是Control&CommunicationLink(控制与通信链路系统)的简称，是三菱电机于1996年推出的开放式现场总线，其数据容量大，通信速度多级可选择，而且它是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适用于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。
CC-Link是一个以设备层为主的网络，一般情况下，CC-Link整个一层网络可由一个主站和六十四个从站组成。
CC-Link 具有高速的数据传输速度，最高可达10Mbps，其底层通信协议遵循RS-485。
2CC-Link的数据通信方式可分为2种方式：循环通讯和瞬时传送。
信息从主站传递到从站，信息数据将以150字节为单位分割，并以每批150字节传递。
若从站传递到主站或其他从站，每批信息数据最大为34字节。
瞬时传送需要由专用指令来完成。
瞬时传送不会影响循环通信的时间。
（3）LeoWorks总线：是美国ECHELON公司开发，并与Motorola 和东芝公司共同倡导的现场总线技术。
它采用了OSI参考模型全部的七层协议结构。
LonWorks技术的核心是具备通信和控制功能的Neuron芯片。
Neuron芯片实现完整的LonWorks的LonTalk通信协议。
其上集成有三个8位CPU。
一个CPU完成OSI模型第一和第二层的功能，称为介质访问处理器。
一个CPU是应用处理器，运行操作系统与用户代码。
还有一个CPU为网络处理器，作为前两者的中介，它进行网络变量寻址、更新、路径选择、网络通信管理等。
由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。
LonWorks支持多种物理介质并支持多种拓扑结构，组网方式灵活。
LonWorks应用范围主要包括楼宇自动化、工业控制等，在组建分布式监控网络方面有较优越的性能。
2．5、现场总线控制系统的通讯标准FCS采用ISO的OSI模型7层体系结构中的第1、2、7层，即物理层（PhysicalLayer），链路层（DataLinkLayer），应用层（ApplicationLayer），外加一个第八层，用户层（UserLayer）构成其总线通讯标准。