现场总线设备及接口
专业化的MODBUS现场总线接口
适用场合
作为控制器使用
作为变送器使用
作为本地控 制器接入控 术参数
• 传感器接口：可接1~4只350Ω的应变片式传感器，6线制 • 供桥电源：10VDC，150mA • AD转换：Σ-△方式，24bit，10~200次/秒（可配置） • 显示: 6位0.4英寸数码管显示，6个状态指示符 • 键盘: 6个轻触式按键 • 电源: 直流24V（18~36V），6W • 隔离：电源、主机、通讯、开关量相互隔离 • 输入输出接口（标配）：4路开关量输出、2路开关量输入 • 现场总线接口（标配）：MODBUS-RTU接口 • 模拟量接口（选配）：0~5V,1~5V,0~10V,4~20ma,0~20mA（可配置）
产品特点
• 高精度、高电压的AD转换技术 • 高速转换、高速传输 • 系统抗干扰能力强 • 高可靠性 • 专业的模拟量接口 • 专业化的现场总线接口 • 适应复杂控制现场的标定方式 • 基于称重的PLC可编程技术 • 配套梯形图编程软件
特点1：高精度，高电压的AD转换技术
• 采用最新研发的10V供桥的Σ-△式AD转换专利技术 • 具有如下特点：
特点3：高可靠性：材料
• 在C70X的设计中，我们始终把可靠性和性能放在第一位，选用的都是业内顶级 的器件：
– 美国ADI最新高速AD芯片、 – 美国TI公司高精度运放、 – 美国PI公司开关电源芯片、 – 日本瑞萨高可靠性MCU、 – 日本东芝超高速光耦，
• 保险丝、接插件这种小器件都选用的美国力特快熔断保险丝、德国菲尼克斯接 线端子。
高精度： 高电压供桥提高了传感器的输出信号。按输出信号为2mV/V的传感器计算， 从5V系统供桥输出的10mV最大信号提升到20mV，信号提升了一倍，精度 也同时提高了一倍。
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。
第1讲现场总线技术概述
1.3.1 基金会现场总线
前身为以Fisher-Rousemount公司为首，联合 Foxboro、横河、ABB、西门子等公司的ISP协议， 以及以Honeywell为首的P协议，合并后 成立现场总线基金会； 以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、 数据链路层、应用层，并增加用户层； 分低速H1(31.25Kbps,距离1900m)和高速 H2(1Mbps,750m和2.5Mbps,500m)两种通信速率； 介质支持双绞线、光缆和无线发射，传输信号采用 曼彻斯特编码
现场总线有两种编码方式：Manchester和NRZ， 前者同步性好，但频带利用率低，后者刚好相反。 前者采用基带传输，后者采用频带传输。传输介 质主要有：有线电缆、光纤和无线介质。
10
现场总线概述
1.1.8 现场总线网络的实现 数据链路层
分为两个子层：介质访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC)。 MAC对传输介质传送的信号进行发送和接收控制；LLC对数据链进 行控制，保证数据传送到指定的设备上。现场总线上的设备可以是 主站，也可以是从站。 MAC层的三种协议：集中式轮询协议、令牌总线协议和总线仲裁协 议。
介质、拓扑结构、节点数等
网络性能
传输速率、时间同步准确度、访问控制方式等
测控系统应用考虑 市场及其他因素
21
现场总线概述
1.3 现场总线简介 1.3.1 基金会现场总线(FF) 1.3.2 PROFIBUS 1.3.3 LonWorks 1.3.4 CAN
1.3.5 HART
22
现场总线概述
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
worldfip现场总线的工作原理
worldfip现场总线的工作原理一、概述WorldFIP是一种高性能的工业自动化网络，主要用于连接自动化系统中的各种设备，如传感器、执行器、控制器等。
WorldFIP现场总线在工业自动化领域中具有广泛的应用，其工作原理是实现设备之间的数据传输和控制。
二、工作原理1.通信协议：WorldFIP现场总线采用标准的通信协议，如HDLC （双环四分组格式）和基于以太网的标准TCP/IP协议。
这种通信协议可以支持高速数据传输，提高通信效率。
2.数据传输：WorldFIP现场总线采用串行通信方式，通过双绞线、光纤或无线通信介质进行数据传输。
数据传输过程中，设备之间交换数据包，每个数据包包含一组特定的信息，如传感器读数、控制指令等。
3.设备接口：WorldFIP现场总线支持多种设备接口，如EtherCAT、Profinet、DeviceNet等。
这意味着不同的设备可以通过WorldFIP现场总线进行互连，实现数据的集中和分散控制。
4.数据交换：WorldFIP现场总线通过实时数据库进行数据交换，将采集到的实时数据存储到数据库中，方便用户查询和处理。
同时，用户还可以通过应用程序对数据进行处理和控制。
5.控制算法：WorldFIP现场总线支持多种控制算法，如PID控制、预测控制等。
这些算法可以根据实时数据对设备进行控制和调整，提高设备的运行效率和稳定性。
6.安全性：WorldFIP现场总线具有较高的安全性，采用加密技术、身份认证等措施，确保数据传输的安全性和可靠性。
三、应用场景WorldFIP现场总线适用于各种工业自动化场景，如生产线自动化、能源管理、物流控制等。
在生产线自动化中，WorldFIP现场总线可以将传感器采集到的实时数据传输到中央控制器，实现设备的集中控制和自动化运行。
在能源管理中，WorldFIP现场总线可以实时监测能源使用情况，提高能源利用效率。
在物流控制中，WorldFIP现场总线可以实现物料输送线的自动化控制，提高生产效率和降低人工成本。
现场总线考点
现场总线考点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：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与高层设备之间互联的，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。
组态就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程。
硬件组态：根据系统的规模及控制要求进行硬件的选择，主要包括通信系统的选择、人机接口的选择、过程接口的选择、集散控制系统与PLC及上位机的通信接口的选择、电源系统的选择、上位机与可编程逻辑控制器的选择、集散控制系统控制单元的选择等。
软件组态：在系统硬件和系统软件的基础上，将系统提供的功能块用软件组态的方式连接起来，以达到过程控制的目的。
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，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”，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?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。
FF现场总线使用使用说明
FF现场总线使用说明书1 引言FF是基于WorldFip North American (FIP)和InterOperable System Project(ISP)的共同利益,而在1994年合并而成的。
1995年,WorldFip欧洲部分也加入了FF。
FF总线由低速(H1)和高速(HSE，High Speed Ethernet)两部分组成。
低速H1部分将ISO/OSI七层参考模型结构简化为物理层、数据链路层、应用层，再加上用户层,形成四层结构。
同时，为了适应以太网技术的发展，现场总线基金会放弃了其原来规划的H2高速总线标准,并于2000年3月29日公布了基于Ethernet的高速总线技术规范(HSE1.0版)。
HSE充分利用低成本的以太网技术，以100M bit/s到1G bit/s或更高的速度运行，它主要用于制造业(离散控制)自动化以及逻辑控制、批处理和高级控制等高速的现场总线网段的互连。
本手册是组态实验室现场总线系统组态的使用说明书，内容包括了使用组态软件，组态一个典型的DEMO现场总线的详细过程。
2 实验室包含的现场总线设备本现场总线实验室是一个典型现场总线控制系统的配置，设备清单如表1所示：网关、网桥、现场总线接口和端子块等部件构成。
现场总线网络上连接的现场总线设备有两种:一种是总线供电式现场设备，它需要从总线上获取工作电源，总线供电电源就是为这种设备准备的；另一种是单独供电的现场设备，它不需要从总线上获取其工作电源。
常用的现场总线设备有温度变送器、压力(差压)变送器、流量变送器、液位变送器和调节阀等。
这些现场设备不仅有信号变换功能，而且还有组态运算及控制功能。
终端器是连接在总线末端或末端附近的阻抗匹配元件。
每个总线段上需要两个，而且只能有两个终端器。
终端器采用反射波原理使信号变形最小，它所起到的作用是保护信号，使它少受衰减与畸变。
有时，将终端器电路内置在电源、安全栅、PC接口卡和端子排内。
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。
现场总线总结
总线基本概念部分1、现场总线的概念P1：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。
2、现场总线的5个发展阶段P2：》基地式气动仪表控制系统》电动单元组合式模拟仪表控制系统》集中式数字控制系统》集散控制系统DCS》现场总线控制系统FCS3、现场总线分类P3：(目前现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是很高。
高速现场总线主要应用于控制网内的互连,连接控制计算机、PLC 等智能程度较高、处理速度快的设备，以及实现低速现场总线网桥间的连接,它是充分实现系统的全分散控制结构所必须的。
) 传感器总线和设备总线统称为现场总线；按通信帧的长短，把数据传输总线分为：传感器总线,设备总线和现场总线；ASI总线，传感器总线，位级数据总线；CAN总线，设备总线，字节级数据总线；ControlNet，PROFIBUS，Foundation Fieldbus总线，现场总线，数据块级数据总线；4、现场总线的技术特点P8:•1.系统的开放性•2.可操作性与互用性•3.现场设备的智能化与功能自治性•5。
对现场环境的适应性5、现场总线的优势与劣势P9：优势：1.节省硬件数量与投资；2。
节省安装费用;3.节约维护开销；3.用户具有高度的系统集成主动权；4.提高了系统的准确性与可靠性劣势：网络通信中数据包的传输延迟，通信系统的瞬时错误和数据包丢失，发送与到达次序的不一致等，都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，是的控制系统的分析和综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。
6、总线操作、总线仲裁概念P15总线操作：总线上数据发送者与接受者之间的连接-〉数据传送—〉脱开这一操作序列成为一次总线操作。
这里的连接指在相同或不同设备内，通信对象之间的逻辑绑定。
连接完成之后通信报文的发送与接收过程，或者数据的读写操作过程，称为数据传送.而脱开则指完成一次或多次总线操作后，断开发送者与接受者之间的连接关系，放弃对总线的占有权。
工业现场总线的概念
工业现场总线的概念工业现场总线的概念工业现场总线是指用于工业自动化领域中不同设备之间进行数据通信的一种通信协议。
它提供了一种统一的标准接口和通信协议，使得各种设备能够方便地进行数据交换和通信。
总线的定义总线是指在多个设备之间传输信息的一种通信方式。
它将多个设备连接在一条线上，通过这条线进行数据传输。
在工业现场，总线通常用于连接各种传感器、执行器、控制器等设备。
工业现场总线的优点•简化系统结构：工业现场总线能够将不同设备通过一条总线连接起来，避免了复杂的布线结构，减少了硬件成本和维护难度。
•提高设备之间的互操作性：工业现场总线定义了统一的通信协议和数据格式，使得不同厂家生产的设备可以进行有效的数据交换和通信。
•实时性能好：工业现场总线通常采用高速传输协议，可以实现实时性要求高的应用场景，如工业控制系统。
常用的工业现场总线协议1. ModbusModbus是一种常用的工业现场总线通信协议，广泛应用于工业自动化领域。
它采用了客户-服务器的通信模型，支持RS485、TCP/IP等传输介质，具有简单易用、开放性强的特点。
2. ProfibusProfibus是一种德国工业自动化领域常用的工业现场总线协议，被广泛应用于工业自动化设备之间的数据通信。
它支持RS485、光纤等传输介质，具有高速传输、可靠性高的特点。
3. Ethernet/IPEthernet/IP是一种基于以太网的工业现场总线协议，它结合了工业自动化领域的实时性要求和以太网的高带宽优势。
它采用了CIP （Common Industrial Protocol）作为通信协议，可以在以太网上实现实时性能好的数据通信。
4. CANopenCANopen是一种基于CAN总线的工业现场总线协议，主要应用于工业自动化领域中的灵活自动化系统。
它具有高实时性、可靠性强、支持多设备连接等特点。
结论工业现场总线是工业自动化领域中设备之间进行数据通信的一种重要方式。
它通过定义统一的通信协议和数据格式，实现了不同设备之间的互操作性和数据交换。
工控领域最流行的九大现场总线
工控领域最流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
1、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA（北美部分，不包括欧洲）和ISPFoundation 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）。
致力于这项技术在中国的推广应用。
FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。
但是正由于FF是 1992年9月成立的，是以FisherRosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIPNA两大组织合并而成的，因此这个组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用。
现场总线基金会自成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用。
一个开放式的总线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。
否则，这个协议的开放性就没有意义了。
在无线和远程I/O管理方面，现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范。
新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的一部分，面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块。
该模块可以显示有线HART及无线HART设备。
此外，该规范还描述了通过基金会高速以太网（HSE）传输基本HART命令协议接触HART设备进行配置和资产管理的理想方法。
5种现场总线
CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。
在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。
由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。
为适应―减少线束的数量‖、―通过多个LAN，进行大量数据的高速通信‖的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。
此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
现场总线是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。
它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
CAN属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言, 基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：首先,CAN控制器工作于多主方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据,且CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。
而利用RS-485只能构成主从式结构系统,通信方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差;其次,CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CAN L与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。
现场总线模块
现场总线模块
现场总线模块，又名：连接器分线盒，是将接入的一条电源或者数据通过分流转换，可以输出多条电流或数据信号的设备，是工业连接器的一个种类。
M8现场总线模块，输出类型为PNP和NPN型，连接规格为M8孔端3芯，连接螺纹M8*1，单、双信号双规格型号，LED信号指示灯，端口数量有4端口和8端口，直接浇注电缆于一体，标准配线长度为3米，也可由客户根据实际情况指定长度，如4米、6米、8米等。
M12现场总线模块，输出类型为PNP和NPN型，连接规格为M12孔端4芯和M12孔端5芯可选，螺纹连接M12*1，单、双信号双规格型号，LED信号指示灯，直接浇注电缆于一体，标准配线长度为5米，另6米、10米电缆线长，可根据客户需求专业定制。
产品优点：
✓节约空间，特别适应安装空间狭小的现场；
✓现场总线模块的浇筑电缆材质为PVC、PUR，耐磨、耐油、耐老化，性能优异，韧性好，使用寿命长；
✓标准的接口，多点位集中传输，简化现场综合布线，减少和降低安装调试、故障点排查以及维护时间。
完整版工业自动化领域各种总线协议规范接口
完整版工业自动化领域各种总线协议规范接口工业自动化领域的总线协议规范接口是实现设备之间数据通信的关键技术。
在工业自动化系统中，各种设备（如PLC、传感器、执行器等）需要通过总线协议进行数据交换，以实现自动化控制和监测。
本文将详细介绍工业自动化领域常见的几种总线协议规范接口。
一、Modbus协议Modbus是一种串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域。
它具有简单、开放、易于实现的特点，能够实现不同设备之间的数据传输。
Modbus协议定义了一种主从结构的通信方式，主设备通过读写从设备的寄存器来实现数据交换。
该协议支持不同的物理介质，如串口、以太网等。
二、Profibus协议Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线协议。
它分为DP（分布式式）和PA（过程自动化）两种类型。
DP用于工厂自动化，PA用于过程自动化。
Profibus协议采用主从结构，主设备负责控制和配置从设备。
它支持高速数据传输和实时通信，并具有高可靠性和灵便性的特点。
三、CAN（Controller Area Network）总线CAN总线是一种广泛应用于汽车和工业控制领域的串行通信协议。
它采用主从结构，支持多主设备同时工作。
CAN总线具有高可靠性、抗干扰能力强、实时性好的特点。
它适合于多节点、分布式控制系统，能够实现设备之间的快速数据传输和实时通信。
四、Ethernet/IP协议Ethernet/IP是一种基于以太网的工业自动化通信协议。
它采用TCP/IP协议作为传输层，支持实时和非实时通信。
Ethernet/IP协议具有高带宽、高可靠性和灵便性的特点，适合于大规模工业自动化系统。
它能够实现设备之间的快速数据交换和远程监测。
五、Profinet协议Profinet是一种基于以太网的工业自动化通信协议。
它具有高速、实时和可靠的特点，适合于各种工业自动化应用场景。
Profinet协议支持多种通信方式，如RT （实时）、IRT（异步实时）和NRT（非实时）。
国标 现场总线标准
国标现场总线标准引言国标现场总线标准是指一种用于工业自动化领域的通信协议，它提供了数据传输和设备控制的标准化通信方式。
本文将介绍国标现场总线标准的基本概念、通信过程以及其在工业自动化中的应用。
一、基本概念1.1 现场总线现场总线是指将控制系统和现场设备连接起来的通信网络。
通过现场总线，控制系统可以实时地收集传感器和执行器的数据，并控制现场设备的运行。
1.2 国标现场总线标准国标现场总线标准是指由国家标准化机构制定的用于工业自动化领域的通信协议。
这种标准化的通信协议使得不同厂商的设备可以进行互联互通，从而提高了自动化系统的灵活性和可扩展性。
二、通信过程2.1 总线物理层总线物理层是指现场总线中用于传输数据的硬件接口。
现场总线标准定义了总线的物理特性，如电气信号、传输介质等。
2.2 数据链路层数据链路层是指现场总线中用于传输数据帧的协议。
这一层负责将数据帧进行分组和校验，以确保数据的正确传输。
2.3 应用层应用层是指现场总线中用于传输应用数据的协议。
应用层协议定义了数据的格式和解析方式，使得不同厂商的设备可以理解和处理同一种数据。
三、应用领域3.1 工业自动化国标现场总线标准广泛应用于工业自动化领域，如制造业、能源管理等。
通过现场总线，不同设备可以进行数据交换和远程控制，提高了生产效率和质量。
3.2 建筑自动化国标现场总线标准还可以应用于建筑自动化领域。
通过现场总线，建筑内的各种系统，如照明、空调、安防等可以进行集中管理和控制，实现智能化的建筑管理。
3.3 交通系统国标现场总线标准在交通系统中的应用日益广泛。
通过现场总线，交通信号灯、隧道监控等设备可以进行联动控制，提高了交通系统的运行效率和安全性。
四、挑战与发展4.1 兼容性由于不同厂商对于国标现场总线标准的实现可能存在差异，设备之间的兼容性成为了一个重要的问题。
需要进一步完善国标现场总线标准，确保不同厂商的设备可以无缝连接和交互。
4.2 安全性在工业自动化领域，数据的安全性是一个重要的考虑因素。
现场总线技术简介
第一章：现场总线技术及Profibus1.1 现场总线技术的由来1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。
简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。
在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业生产过程控制中，工业数据结构同样分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。
如图1-1所示。
图1-1：简化的CIMS网络体系结构1.1.2 现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及CIMS不可缺少的重要部分。
现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连机控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备运行、生产数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级MIS系统数据库提供数据。
同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。
因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。
1.1.3 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统（包括：基于PC、PLC、DCS 产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。
如图1-2所示：图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统1.1.4 系统主要缺点（1）信息集成能力不强：控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。
这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。
底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。
常见九大现场总线全解析
常见九大现场总线全解析内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
什么是现场总线？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，用于现场总线技术过程自动化、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。
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。
目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
下面让我一起去认识主要的几种总线。
一、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA(北美部分，不包括欧洲)和ISPFoundation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。
现场总线Profibus-DP与CAN互连的转换接口设计
现场总线Profibus-DP与CAN互连的转换接口设计随着工业自动化的快速发展，现场总线技术在工业控制领域中扮演着重要的角色。
现场总线技术通过将传感器、执行器和控制器相互连接，实现了工业设备的智能化和自动化。
而Profibus-DP和CAN作为两种常见的现场总线协议，各自具有一定的优势和应用范围。
为了实现不同现场总线之间的互联互通，设计一种转换接口是必要的。
本文将以现场总线Profibus-DP和CAN互连的转换接口设计为主题，介绍其基本原理和设计方案。
首先，我们需要了解Profibus-DP和CAN总线的特点和工作原理。
Profibus-DP是一种高速的串行总线协议，广泛应用于自动化控制系统中。
它具有高可靠性、高实时性和高扩展性的特点，能够满足复杂工业控制系统的需求。
CAN总线是一种低成本、高可靠性的串行总线协议，适用于中小型自动化设备和汽车电子系统。
它具有可靠的错误检测和纠正机制，能够实现多个节点之间的高效通信。
基于Profibus-DP和CAN总线的特点，我们可以设计一种转换接口来实现两种总线之间的互联。
该转换接口应该具备以下功能：1. 总线协议转换：将Profibus-DP和CAN总线之间的数据进行转换，使得两者能够相互通信。
2. 数据传输：实现数据的可靠传输和接收，保证信息的准确性和完整性。
3. 时序控制：根据两种总线的不同时序要求，对数据进行时序控制和同步。
4. 硬件电路设计：根据Profibus-DP和CAN总线的电气特性，设计适当的电路来实现数据的传输和信号的转换。
在设计转换接口时，需要考虑到硬件电路的稳定性、可靠性和抗干扰能力。
同时，还需充分考虑软件设计，实现数据的解析和处理，确保转换接口的性能和可靠性。
总之，现场总线Profibus-DP与CAN互连的转换接口设计是工业自动化领域中的一个重要问题。
通过合理的硬件电路和软件设计，可以实现两种总线之间的互联互通，提高工业控制系统的效率和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电路设计（问题的提出） 电路设计（问题的提出）
有些设备支持较低速的总线标准， 有些设备支持较低速的总线标准，在一些控制 系统中无法满足高速通信的要求， 系统中无法满足高速通信的要求，不能很好地 完成控制目的，甚至容易造成系统故障， 完成控制目的，甚至容易造成系统故障，若更 换设备则成本太高。 换设备则成本太高。 问题4：如何将低速总线转换成高速总 问题 ： 线？
技术展望与发展趋势
现场总线技术的兴起， 现场总线技术的兴起，开辟了工厂 底层网络的新天地。 底层网络的新天地。它将促进企业网络 的快速发展，为企业带来新的效益， 的快速发展，为企业带来新的效益，因 而会得到广泛的应用， 而会得到广泛的应用，并推动自动化相 关行业的发展。 关行业的发展。
Tanks for listening
图8 PB系列产品 系列产品
技术展望与发展趋势
总体说来， 总体说来，自动化系统与设备将朝着现场总线体 系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。既然 系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。 是总线，就要向着趋于开放统一的方向发展， 是总线，就要向着趋于开放统一的方向发展，成为 大家都遵守的标准规范， 大家都遵守的标准规范，但由于这一技术所涉及的 应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、 应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工 业领域，如过程自动化、制造加工自动化、 业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼宇自 动化、家庭自动化等等。 动化、家庭自动化等等。 大千世界，众多领域，需求各异， 大千世界，众多领域，需求各异，一个现场总线 体系下可能不止容纳单一的标准。 体系下可能不止容纳单一的标准。几大技术均具有 自己的特点，已在不同应用领域形成了自己的优势。 自己的特点，已在不同应用领域形成了自己的优势。 加上商业利益的驱使， 加上商业利益的驱使，它们都各自正在十分激烈的 市场竞争中求得发展。有理由认为:在从现在起的未 市场竞争中求得发展。有理由认为 在从现在起的未 年内， 来10年内，可能出现几大总线标准共存，甚至在一 年内 可能出现几大总线标准共存， 个现场总线系统内， 个现场总线系统内，几种总线标准的设备通过路由 网关互连实现信息共享的局面。 网关互连实现信息共享的局面。
特点： 特点：
强有力的硬件结构 开放式的软件系统结构 易安装、 易安装、易扩展 现场总线链路主控器 过程监控 灵活的“ 灵活的“桥” 可升级的固件 隔离的无源现场总线介质连接单元
现场总线接口（标准 接口 接口） 现场总线接口（标准232接口）
表1 MAX232引脚说明
引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 图2 MAX２３２接口引脚图 13 14 15 16 引脚名 C1+ V+ C1C2+ C2VT2out R2in R2out T2in T1in R1out R1in T1out GND VCC 引脚说明 电压倍增充电泵电容正端 电压倍增充电泵电容负端 反向充电泵电容正端 反向充电泵电容负端 充电泵产生的+5.5V 充电泵产生的-5.5V 发送器2输出端 接收器2输入端 TTL接收器2输出端 TLL发送器2输入 TLL发送器1输入 TTL接收器1输出端 接收器1输入端 发送器1输出端 接地端 正电源端
B系列协议转换总线桥 系列协议转换总线桥
图5 应用总线桥将具有RS232/485、MODBUS等通信协议设备连接到 应用总线桥将具有 、 等通信协议设备连接到PROFIBUS总线上 总线上 等通信协议设备连接到
2、网关(Gateway)系列： 、网关 系列： 系列 网关(Gateway)系列产品用于不同现场总 网关 系列产品用于不同现场总 线之间的接口,目前已有 目前已有PROFIBUS线之间的接口 目前已有 CAN网关、PROFIBUS-MODBUS网关、 网关、 网关、 网关 网关 Ethernet(TCP/IP)-PROFIBUS网关、和 网关、 网关 Ethernet(TCP/IP)-MODBUS网关。 网关。 网关
电路设计（问题的提出） 电路设计（问题的提出）
基于现场总线技术的控制系统是开放系统， 基于现场总线技术的控制系统是开放系统，允 许不同厂家产品互连， 许不同厂家产品互连，这就为国内自动化产品 制造业提供了新的机遇。但目前的实际情况是： 制造业提供了新的机遇。但目前的实际情况是： 多数传统仪表及现场设备制造企业不具备现场 总线接口技术开发经验和人才； 总线接口技术开发经验和人才；相关技术研究 和人才培养不得不从零开始， 和人才培养不得不从零开始，因此产品开发周 期过长，超出了中小企业承受能力。因此： 期过长，超出了中小企业承受能力。因此： 问题2： 问题 ：如何帮助我国仪表及现场设备制 造企业尽快开发出具有现场总线接口的 品？
网关(Gateway)系列 系列 网关
网关PB-B-MODBUS的应用 图6 PROFIBUS到MODBUS网关 到 网关 的应用
网关(Gateway)系列 系列 网关
总线网关PB-B-CAN2.0的应用 图7 PROFIBUS到CAN总线网关 到 总线网关 的应用
3、OEM系列嵌入式 、 系列嵌入式PROFIBUS接口 系列嵌入式 接口 嵌入式PROFIBUS接口面向自主开发 嵌入式 接口面向自主开发 PROFIBUS-DP产品的用户，以OEM方 产品的用户， 产品的用户 方 式提供PROFIBUS-DP从站通信接口。 从站通信接口。 式提供 从站通信接口 产品是一块面积不超过25 产品是一块面积不超过 cm2 模板插接 在用户产品模板上，采用TTL异步串口 在用户产品模板上，采用 异步串口 或双口RAM实现与用户模板的数据交换。 实现与用户模板的数据交换。 或双口 实现与用户模板的数据交换 嵌入式PROFIBUS接口可将用户数据转 嵌入式 接口可将用户数据转 换成标准PROFIBUS通信协议。 通信协议。 换成标准 通信协议
转换类设备
现场总线／ 现场总线／电流转换器 现场总线／ 现场总线／气压转换器
接口类设备
各种计算机和控制器与现场总线之间的接口设备
电源类设备
为现场总线设备供电的电源
附件类设备
各种总线连接器 安全栅 终端器 中继器
现场总线设备
图1 通用现场总线网络结构
现场总线接口
概述： 概述：
现场总线接口是一个高性能的过程控制接口（ 现场总线接口是一个高性能的过程控制接口（PCI）， ）， 该接口可实现先进过程控制和多通道的通信管理。 该接口可实现先进过程控制和多通道的通信管理。现场 总线接口是一个16位的 位的ISA卡，可插入工业或商用ＰＣ机。 ＰＣ机 总线接口是一个 位的 卡 可插入工业或商用ＰＣ 它具有独立的Ｈ ３１．２５ｋｂｐｓ）的主控通道， ｋｂｐｓ）的主控通道 它具有独立的Ｈ１（３１．２５ｋｂｐｓ）的主控通道， 以及３２位精简指令集ＲＩＳＣ ＣＰＵ。直接连接到 ３２位精简指令集 以及３２位精简指令集ＲＩＳＣ ＣＰＵ。直接连接到 PC机总线上，为现场总线和ＰＣ机应用进程之间提供高 机总线上， ＰＣ机应用进程之间提供高 机总线上 为现场总线和ＰＣ 速通信功能。 速通信功能。
接口电路设计（解决方案） 接口电路设计（解决方案）
设 计 接 口 电 路！
4
接口电路设计
鼎实创新科技公司针对目前我国应用现场总线 技术的瓶颈问题,提出 总线桥"技术概念并开发 提出"总线桥 技术的瓶颈问题 提出 总线桥 技术概念并开发 了系列产品。 了系列产品。
1、B系列协议转换总线桥 、 系列协议转换总线桥 通过RS-232、RS-485通信接口，将智 通信接口， 通过 、 通信接口 能现场设备，如变频器、温度巡检仪、 能现场设备，如变频器、温度巡检仪、 回路调节器等连接到现场总线 PROFIBUS上。对于一些应用普遍的通 上 信协议, 信协议 如OMROM/PLC的HOSTLINK 的 串口协议、东芝变频器通信协议等， 串口协议、东芝变频器通信协议等，B 系列协议转换总线桥有定制协议业务， 系列协议转换总线桥有定制协议业务， 支持这些协议的产品。 支持这些协议的产品。
现场总线接口
图3 MAX232接口连接图
接口电路设计（问题的提出） 接口电路设计（问题的提出）
基于现场总线的控制系统要求现场仪表及设备 必须具有相同的现场总线接口,而我国目前的实 必须具有相同的现场总线接口 而我国目前的实 际情况是： 际情况是：多数传统仪表及现场设备不具备现 场总线接口,完全使用国外进口设备使系统成本 场总线接口 完全使用国外进口设备使系统成本 过高。因此： 过高。因此： 问题1： 问题 ：如何将传统仪表及现场设备接入 现场总线？ 现场总线？
现场总线设备及接口
纲要 现场总线设备 现场总线接口 接口路设计 技术展望与发展趋势
1 2 3 4 4
现场总线设备
连接在现场总线上的各种仪表设备，这些设备按其功能可分为： 连接在现场总线上的各种仪表设备，这些设备按其功能可分为：
变送器类设备
差压变送器 压力变送器 温度变送器
执行器类设备
气动执行器 电动执行器
产
电路设计（问题的提出） 电路设计（问题的提出）
目前，国际现场总线 包括了8种的现 目前，国际现场总线IEC 61158 包括了 种的现 场总线标准，除了这8种之外 种之外， 场总线标准，除了这 种之外，在我国还流行了 CAN、LONWORKS等几种现场总线，在实际 等几种现场总线， 、 等几种现场总线 应用系统中经常出现几种现场总线并存的情况； 应用系统中经常出现几种现场总线并存的情况； 因此： 因此： 问题3： 问题 ：如何将异型总线系统及设备接 实现互连？ 入，实现互连？