现场总线基本术语(2)
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FCS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的技术。
CAN: 控制局域网的简称,是一种串行数据通信总线。
LIN:面向汽车低端分布式应用的低成本、串行通信总线。
FF:基金会现场总线适合在流程工业的生产现场工作,能适应本质安全防爆的要求,还可以通过通信总线为现场设备提供工作电源。
DCS:集散控制系统,它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
ISO/OS I: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。
PROFIBUS:面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性现场总线标准。
DP:专为自动控制系统与设备级分散I/O之间的通信而设计的,用于分布式控制系统设备间的高速数据传输。
PA:是专为过程自动化而设计的,采用IEC1158-2中规定的通信规程,适用于安全性要求较高的本质安全应用,及需要总线供电的场合。
FMS:适用于承担车间级通用性数据通信,可提供通信量大的相关服务,完成中等传输速度的周期性和非周期性通信任务。
CAN总线:CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称,是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的,并最终成为国际标准(ISO118?8)。
是国际上应用最广泛的现场总线之一。
广播式网络:在网络中只有一个单一的通信信道,由这个网络中所有的主机所共享。
即多个计算机连接到一条通信线路上的不同分支点上,任意一个节点所发出的报文分组被其他所有节点接受。
发送的分组中有一个地址域,指明了该分组的目标接受者和源地址。
现场总线介绍
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现场总线结构图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)。
现场总线简介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。
按照IEC的解释现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
简单说,现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。
定义是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
主要用于制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。
典型的现场总线技术2003年4月,IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准,规定1 0种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线Type 3 Profibus现场总线及CC-LinkType 4 P-NET现场总线Type 5 FF HSE现场总线Type 6 SwiftNet现场总线Type 7 World FIP现场总线Type 8 Interbus现场总线Type 9 FF H1现场总线Type 10 PROFInet现场总线现场总线的特点及优点(1) 全数字化通信(2) 开放型的互联网络(3) 互可操作性与互用性(4) 现场设备的智能化(5) 系统结构的高度分散性(6) 对现场环境的适应性现场总线的特点现场控制设备具有通信功能,便于构成工厂底层控制网络。
1-现场总线基础知识
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一.现场总线基础知识
现场总线简介 现场总线的发展 现场总线的特点与优点 几种有影响的现场总线
1.现场总线简介(FieldBus)
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。它的出现标志着 工业控制技术领域又一个新时代的开始。 为什么要引入现场总线?
现场设备,为提高其性能价格比,在实现其 内部操作时都采用微处理器和数字化元件,提出 了必须在这些领域的数字设备之间实现数字通信 的要求。现场总线满足这种要求。
• 全分布
各现场设备有足够的自主性,它们彼此 之间相互通信,完全可以把各种控制功能 分散到各种设备中,而不再需要一个中央 控制计算机,实现真正的分布式控制。
现场总线的优点2
• 全开放 – 1999年底现场总线协议已被IEC 批准正式成 为国际标准,从而使现场总线成为一种开放 的技术。
• 双向传输 – 传统的4~20mA电流信号,一条线只能传递 一路信号。现场总线设备则在一条线上既可 以向上传递传感器信号,也可以向下传递控 制信息。
现场总线与DCS的网络结构比较
3.现场总线的结构特点
按照国际标准化组织(ISO)制定的开放系统互连(OSI) 参考模型建立。将七层简化成三层,分别由OSI参考模型 的第一层物理层,第二层数据链路层,第七层应用层组 成,流量与差错控制由数据链路层完成。考虑现场总线 的通信特点,有些现场总线还设置了一个现场总线访问
4-20mA信号是DCS系统及现场设备相互连接的最本质 特点.网关通讯程序开发工作量大.
控制计算机
CRT操作站
通道指挥器
基本调节器1 基本调节器2 基本调节器3
输入/输出
DCS结构示意图
信号要送到控制站,需要很多连线
什么是现场总线
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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。
现场总线——精选推荐
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现场总线第四章现场总线概述⼀、现场总线的定义按照国际电⼯委员会IEC61158标准的解释, 现场总线是应⽤在制造或过程区域现场装置与控制室内⾃动控制装置之间的数字式、串⾏、多点通信的数据总线.它也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制⽹络.⼆、现场总线控制系统的定义以现场总线为技术核⼼的⼯业控制系统,称为现场总线控制系统.简称FCS(Fieldbus Control System). 他把单个分散的过程控制设备变成智能控制节点(将微处理机嵌⼊到传统的过程控制仪表中,使之具备了数字处理和数字通信能⼒).采⽤简单连法的双绞线作为传输介质,把多个过程控制仪表连结成⽹络结构,使多个现场控制设备、现场智能仪表与过程监控计算机之间,实现数据传输与数据交换,形成各种适合实际需要的分布式⾃动控制系统.三、现场总线控制系统的由来20世纪50年代以前的⽓动控制仪表成为第⼀代控制仪表,到60年代的4-20mA 电动单元组合仪表为第⼆代仪表,到60年代-70年代中期,出现了DDC 系统,称为第三代控制系统,到70年代中期,出现了DCS,称为第四代控制系统,由于DCS 各⽣产⼚商⾃成系统,许多软硬件产品不能互换,⽽且通信协议也各不相同,难以实现互换与互操作,组成⼤范围信息共享的⽹络系统,存在很多困难。
到了1982年欧洲⾸先提出现场总线的概念,随后于1984年美国仪表协会开始着⼿制订现场总线标准。
到1995年成⽴了国际性的组织,现场总线基⾦会,简称FF(Fieldbus Foundation),并于2000年正式通过了7种现场总线国际标准,既IEC61158.四、现场总线标准现场总线标准是要求各个制造商和系统集成商共同遵守的⼀种通信协议技术标准。
2002年IEC61158共公布8种标准。
1、基⾦会现场总线 FFFF 的主要技术内容,主要包括FF 通信、⽤于完成OSI (开放式系统互连参考模型)的通信栈,⽤于描述设备特性的描述语⾔,设备描述字典,⽤于实现测量、控制、⼯程量转换的应⽤功能块,实现系统组合管理功能的系统软件以及构筑集成⾃动化系统,⽹络系统的系统集成技术。
现场总线知识点
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1.现场总线定义按照国际电工委员会IEC标准的定义:现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式,双向传输,多分支结构的通信网络。
2.现场总线的本质含义表现在几个方面1.现场通信网络。
现场总线作为一种数字式通信网络一直延伸到生产现场中的现场设备,是过去采用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单点并行传输变为多点一线的双向串行数字传输。
2.现场设备互联。
现场设备是指位于生产现场的传感器、变送器和执行器等。
这些现场设备可以通过现场总线直接在现场实现互联,相互交换信息。
在DCS中,现场设备之间是不能直接交换信息的。
3.互操作性。
互操作性指来自不同厂家的设备可以互相通信,并且可以在多厂家的环境中完成功能的能力。
它体现在用户可以自由的选择设备,而这种选择独立于供应商、控制系统和通信协议;制造上具有增加新的、有用功能的能力,不需要专用协议和特殊定制驱动软件和升级软件。
4.分散功能块。
现场总线控制系统把功能块分散到现场仪表中执行,因此可以取消传统DCS的过程控制站。
例如现场总线变送器还可以运行PID控制功能块,现场总线执行器还可以运行PID控制功能块和输出特性补偿块还可以实现阀门特性自校验和阀门故障自诊断功能。
5.现场总线供电。
现场总线完成为现场设备供电的功能。
总线供电不仅简化了系统的安装布线,而且可以通过配套的安全栅实现本质安全系统,为现场总线控制系统在易燃易爆环境中的应用奠定了基础。
6.开放式互联网络。
现场总线为开放式互联网络,即可于同层网络互连,也可与不同层网络互联。
现场总线协议是一个完全开放的协议,它不像DCS那样采用封闭的、专用的通信协议,而是采用公开化、标准化、规范化的通信协议。
这就意味着来自不同厂家的现场总线设备,只要符合现场总线协议,就可以通过现场总线网络连接成系统,实现综合自动化。
3.现场总线通信系统组成由数据发送设备、接收设备、传输介质、传输报文和通信协议等部分组成。
4.几种典型的现场总线(考名词解释)CAN控制局域网络;PROFIBUS过程现场总线;WorldFIP世界工厂仪表协议;HART是可寻址远程传感器数据通路;ControlNet是IEC标准类型2,主要用于PLC与计算机之间的通信网络,也可在逻辑控制或过程控制系统中用于连接串行、并行的I/O设备,人机接口等;DeviceNet是一种基于CAN技术的开放型通信网络,主要用于构建底层控制网络,其节点由嵌入了CAN通信控制器芯片的设备组成;ASI执行器或传感器接口,它是一种用在控制器和传感器/执行器之间双向交换信息的总线网络,属于底层自控设备的工业数据通信网络;FF 现场总线基金会。
现场总线
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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。
现场总线知识点
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1.现场总线定义按照国际电工委员会IEC标准的定义:现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式,双向传输,多分支结构的通信网络。
2.现场总线的本质含义表现在几个方面1.现场通信网络。
现场总线作为一种数字式通信网络一直延伸到生产现场中的现场设备,是过去采用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单点并行传输变为多点一线的双向串行数字传输。
2.现场设备互联。
现场设备是指位于生产现场的传感器、变送器和执行器等。
这些现场设备可以通过现场总线直接在现场实现互联,相互交换信息。
在DCS中,现场设备之间是不能直接交换信息的。
3.互操作性。
互操作性指来自不同厂家的设备可以互相通信,并且可以在多厂家的环境中完成功能的能力。
它体现在用户可以自由的选择设备,而这种选择独立于供应商、控制系统和通信协议;制造上具有增加新的、有用功能的能力,不需要专用协议和特殊定制驱动软件和升级软件。
4.分散功能块。
现场总线控制系统把功能块分散到现场仪表中执行,因此可以取消传统DCS的过程控制站。
例如现场总线变送器还可以运行PID控制功能块,现场总线执行器还可以运行PID控制功能块和输出特性补偿块还可以实现阀门特性自校验和阀门故障自诊断功能。
5.现场总线供电。
现场总线完成为现场设备供电的功能。
总线供电不仅简化了系统的安装布线,而且可以通过配套的安全栅实现本质安全系统,为现场总线控制系统在易燃易爆环境中的应用奠定了基础。
6.开放式互联网络。
现场总线为开放式互联网络,即可于同层网络互连,也可与不同层网络互联。
现场总线协议是一个完全开放的协议,它不像DCS那样采用封闭的、专用的通信协议,而是采用公开化、标准化、规范化的通信协议。
这就意味着来自不同厂家的现场总线设备,只要符合现场总线协议,就可以通过现场总线网络连接成系统,实现综合自动化。
3.现场总线通信系统组成由数据发送设备、接收设备、传输介质、传输报文和通信协议等部分组成。
4.几种典型的现场总线(考名词解释)CAN控制局域网络;PROFIBUS过程现场总线;WorldFIP世界工厂仪表协议;HART是可寻址远程传感器数据通路;ControlNet是IEC标准类型2,主要用于PLC与计算机之间的通信网络,也可在逻辑控制或过程控制系统中用于连接串行、并行的I/O设备,人机接口等;DeviceNet是一种基于CAN技术的开放型通信网络,主要用于构建底层控制网络,其节点由嵌入了CAN通信控制器芯片的设备组成;ASI执行器或传感器接口,它是一种用在控制器和传感器/执行器之间双向交换信息的总线网络,属于底层自控设备的工业数据通信网络;FF 现场总线基金会。
现场总线的名词解释
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现场总线的名词解释现场总线(Fieldbus)作为一种先进的工控技术,已经在工业自动化领域中得到广泛应用。
它是一种能够在现场仪器设备之间进行实时通信和数据交换的数字通信协议,使得设备与控制系统之间能够高效地交换信息,实现更加灵活和智能的自动化控制。
那么,什么是现场总线呢?在工业自动化领域,现场总线是指一种将工厂现场的仪器、传感器和执行机构与控制系统之间建立起连续的数字通信网络。
它是通过一条或多条总线来连接不同的设备,实现数据的传输和控制指令的交换。
现场总线的出现使得设备之间能够直接通信,不再需要通过传统的模拟信号进行中转,大大简化了工业自动化系统的设计和布线。
同时,现场总线还具有高实时性、可靠性和扩展性的特点,能够满足不同工艺过程的需求。
现场总线技术包括了多种协议和标准,例如Profibus、DeviceNet、CANopen等,每种都有其特定的应用场景和功能。
这些协议采用了分布式控制的思想,将控制系统分布到各个设备之间,实现了更加灵活和可靠的控制方式。
通过现场总线,各个设备之间能够实现数据的共享和交换,从而大大提高了生产效率和质量。
例如,在一个工厂的生产线上,通过现场总线可以实现对不同设备的监控和控制,及时获取设备的状态和生产数据,从而进行合理调度和优化生产过程。
此外,现场总线还能够实现设备的智能化和远程诊断。
通过现场总线,设备与控制系统之间能够进行实时数据的交换和处理,设备可以根据控制系统的指令进行自主操作,实现更加智能化的控制。
同时,控制系统还可以通过现场总线对设备进行远程诊断和维护,及时发现和解决故障,提高生产线的可靠性。
现场总线作为一种重要的工控技术,正在得到越来越广泛的应用。
它已经成为现代工业自动化领域的标准之一,不仅在制造业、能源行业等传统行业中得到应用,也在新兴领域如物联网和智能城市中发挥着重要作用。
随着技术的不断发展,现场总线将持续演进,为工业自动化领域带来更多的创新和发展。
总结起来,现场总线是一种能够在工业自动化领域中进行实时通信和数据交换的数字通信协议。
现场总线
![现场总线](https://img.taocdn.com/s3/m/d5e638442e3f5727a5e962dd.png)
1、什么是过程控制系统?论述其组成。
答:过程控制是对生产过程中的有关参数进行控制,使其保持一定值或按规律变化,在保证质量和生产安全的前提下,使生产自动进行,它由被控对象、传感器、变送器、控制器、执行器和控制阀组成。
2、过程控制的特点?答:对象复杂多样、对象存在滞后、对象特性具有非线性、控制系统复杂3、(1)现场总线:用于连接多个现场测量控制设备,在各现场设备之间传递信号的共享传输介质。
(2)现场总线技术:是一种运用于生产现场,在现场控制设备之间,现场设备与监控装置之间实行双向、串行、多节点数字通信技术。
(3)现场总线系统:指以测量控制设备作为网络节点,以双绞线将屏蔽电缆、光纤、无线等传输介质为纽带,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设备连接组成的开放式网络与控制系统。
(4)网络化控制系统:是借助于网络在在传感器、控制器、执行器各单元之间传递信息,通过网络连接形式的控制系统。
(5)有多台计算机分别控制生产过程中多个控制网络,同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动化控制系统。
(6)数据终端设备:产生数据的数据源设备或数据用户设备。
(7)数据通信设备:将数据转换为对应的通信信号并发送到传输介质上的电路,以及把从传输介质上接收到的通信信号转换为数据的电路设备。
4、现场总线系统具有哪些特点?答; 技术特点和结构特点5、什么是终端器,中继器?他们在现场总线系统中各起何作用?答:终端器在网段两端连接成对线缆导体的终端,用以防止发生信号反射的电子器件,中继器是将输入端口接收到的通信信号在整形放倒后,转发到输出口下游节点的有源设备,中继器可增加总线的传输距离和挂接现场设备节点的数量。
6、指出企业网络的层次与各层功能?答:层次:企业资源规划层ERP、制造执行层MES及现场控制FCS,其中ERP是互联网之间的连接,MES是企业内部网,FCS是底层控制网7、现场总线之间采用网络连接具有哪些优势?答:节省硬件数量与投资,节省安装费用,节省维护开销,用户具有系统集成主动权,提高了系统的准确性与可靠性。
什么是现场总线
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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。
现场总线基础知识
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现场总线(Fieldbus):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1 常规模拟调节仪表仪表与计算机控制系统相结合(SPC)特点:计算机仅用于监督控制,过程由模拟仪表进行控制。
实现方式:(1)计算机只提供操作人员有关模拟调节器的设定值(2)模拟调节器的设定值由计算机直接给定缺点:计算机采用优化控制方式提出操作建议。
但采用优控制需建立数学模型,而数学模型往往很复杂。
2 直接数字控制系统(DDC)特点:计算机代替所有用于过程控制的模拟仪表。
实现方式:计算机直接参与控制,以数字方式实现常规控制规律。
缺点:受当时条件限制,难以实现复杂的控制策略。
但提出采样周期选择和控制算法的问题。
3计算机集中控制系统(CCS)计算机集中控制系统(CCS)采用一台计算机实现过程控制的功能4 集散控制系统(DCS)集散控制系统的核心思想是集中管理、分散控制,即管理与控制相分离,上位机用于集中监视管理功能,若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制,5 现场总线控制系统(FCS)现场总线控制系统用现场总线这一开放的,具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连,构成现场总线控制系统,同时控制功能彻底下放到现场,降低了安装成本和维护费用。
1、CCS:将过程数据输入输出(PIO)、实时数据库的管理、实时数据的处理与保存、历史数据库的管理、历史数据处理与保存、人机界面的处理(MMI)、报警与日志记录、报表及系统本身的监督管理等所有功能集中在一台计算机的系统。
2、优点:结构简单、清晰,集中式的数据库容易管理,并容易保证数据的一致性。
3、缺点:(1)软件系统庞大,多种同时进行任务,计算机运行效率低。
(2)软件可靠性下降。
70%故障由于设计不良或存在缺陷的软件造成。
(3)系统的可扩性差。
(4)危险高度集中。
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。
现场总线
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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。
现场总线中的名词解释
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现场总线中的名词解释在现代工业自动化系统中,现场总线是一个重要的概念。
它是一种用于连接各种现场设备和控制系统的通信技术。
通过传输数据和信号,现场总线实现了实时监测和控制,提高了系统的可靠性和灵活性。
在这篇文章中,我将对现场总线中的一些关键名词进行解释,帮助读者更好地理解现场总线技术。
1. 现场总线(Fieldbus)现场总线是用于连接各种现场设备的数字通信系统。
它使用了一种开放的标准,通过一根或多根传输线路,将信号和数据传输给现场设备。
现场总线系统可以在一个物理网络上同时传输多种信号,如数据、控制命令、故障状态等。
相较于传统的集线器和点对点连接方式,现场总线提供了更高的效率和可扩展性。
2. 主站(Master)主站是现场总线架构中起控制和管理作用的设备。
它能够通过总线上的通信协议与各个从站进行数据交换和控制命令传输。
主站通常由上位机、PLC(可编程逻辑控制器)或其他控制设备实现。
主站负责对网络进行配置、数据采集、控制命令下发以及故障排除等工作。
3. 从站(Slave)从站是现场总线架构中执行实际工作的设备。
每个从站都与总线连接,并具有独立的地址。
从站能够接收主站发送的控制命令,并将实时数据传输回主站。
从站通常是各种现场设备,如传感器、执行器、伺服驱动器等。
通过从站与主站之间的通信,现场总线实现了对各个现场设备的集中监控和控制。
4. 总线结构(Bus Topology)现场总线采用总线拓扑结构。
在总线结构中,所有设备共享同一条传输线路。
传输线路两端连接主站和从站,而从站之间是串联连接的。
这种结构特点使得总线系统的布线更为简洁,减少了线缆的使用量和系统成本。
同时,总线结构使得现场设备之间的通信更加灵活和实时。
5. 周期通信与事件通信(Cyclic and Acyclic Communication)现场总线中的通信方式通常分为周期通信和事件通信。
周期通信是按照固定时间间隔进行数据交换的方式。
主站通过周期性地发送查询命令,获取从站的实时数据。
现场总线基本术语(2)
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现场总线报文规范(Fieldbus Messaging Specification):FMS包括在基金会现场总 线上应用层服务的定义。FMS规范访问模 块FB参数的服务和报文格式,及在VFD中 的定义参数的对象字典OD描述。
位号(Tag):属性的汇总。用于特定一个 控制回路或一个过程变量、一个被测输入、 一个计算值或它们的组合,及所有有关的 控制和输出算法。每个位号是唯一的。
设备描述(Device Description):在虚拟现 场设备VFD中,设备描述DD提供每一个对 象的扩展描述,它包括用于控制系统或上 位机理解在VFD中数据含义所需的信息。
总线连接 (PA 总线段的结构)
PROFIBUS-PA的总线连接
终端器
物理层(Rhyiscal Layer):物理层接收来 自通信栈的报文,并将报文转换为现场总 线传输媒体上的物理信号,或者反之。
数据链路层(Data Link Layer):数据链路 层(DLL)控制报文到现场总线的传送,它 通过链路活动调度器(LAS)管理对现场总 线的存取。用于基金会现场总线的DLL由 IEC61158和ISA S50定义。它包括发布方/ 接受方,客户/服务器和源方/宿方。
链路活动调度器(Link Active Scheduler): 是一个确定的集中式总线调度程序。它包 括用于维护设备中所有数据缓冲区的一个 传输时间表。这些数据缓冲区中的数据要 周期地传输。在H1现场总线上只有一个链 路主设备(LM)能够作为该链路的LAS来 行使职责。
链路主设备(Link Master):具有链路活 动调度器功能的任意设备,它能控制H1现 场总线链路上的通信。一个H1链路上至少 要有一个链路主设备,经过竞争,只有一 个链路主设备被选择作为LAS使用。
现场总线数据通信基础(2014)
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数据通信基础
数据编码与传输方式
数据(Data):传递(携带)信息的实体,信息(Information)则 是数据的内容或解释。 --模拟(Analog)数据与数字(Digital)数据 信号(Signal):数据的物理量编码(通常为电编码),数据以 信号的形式传播。
--模拟信号与数字信号
--基带(Baseband) 与宽带( Broadband )信号
数据通信基础
通信系统的性能指标 4. 信道带宽与介质带宽
信号带宽:信号频谱所占有的频率宽度。
信号的有效带宽
数据通信基础
通信系统的性能指标 4. 信道带宽与介质带宽
信道带宽:是指信道容许通过的物理信号的频率范围,即容 许通过的信号的最高与最低频率之差。 介质带宽:是指该传输介质能通过的物理信号的频率范围。 介质带宽与信号的畸变
数据通信基础
通信系统的性能指标 1. 有效性指标 吞吐量(throughput)单位时间内通信系统接收发送的 比特数、字节数或帧数来表示。表示通信系统的数据 交互能力。 频带利用率是指单位频带内的传输速度。单位为bps / Hz,即每赫兹带宽所能实现的比特率。 协议效率是指传输数据包中,有效数据位与整个数据 包长度的比值,一般用百分比表示。
数据通信基础
通信系统的性能指标
实际的信道上存在三类损耗:衰减、延迟、噪声。 a)衰减:信道的损耗引起信号强度减弱,导致信噪比S/N 降低。 b)延迟:信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不 相同,在接收端会产生信号畸变。 c)噪声 热噪声:由导体内的热扰动引起,又称为白噪声。 串扰:信道间产生的不必要的耦合。例:多对双绞线。 脉冲噪声:非连续、随机、振幅较大。多由外部电磁干 扰造成(闪电、大功率电机启动等)。 噪声将破坏信号,产生误码。持续时间0.01s的干扰可以 破坏约560个比特(56Kbps)。
现场总线知识点汇总
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现场总线知识点汇总1. 现场总线定义:(1)国际电工委员会IEC61158现场总线知识点汇总(2)应用在生产现 场,现场总线知识点汇总2. 现场总线技术是在20世纪80年代中期发展起来的,是计算机技术、通信技术、控制技 术(即3C 技术)发展汇集成的结合点,是信息技术、数字化、智能化网络发展到现场的 结果。
2. 现场总线亦称为工业控制网络,己经成为控制网络技术的代名词。
3. 现场总线以测最控制设备作为网络节点,以双绞线等传输介质为纽带,把位于生产现 场、具备了数字计算和数字通信能力的测最控制设备连接成网络系统,按公开、规范的通信 协议,在多个测量控制设备Z 间、以及现场设备与远程监控讣算机Z 间,实现数据传输与值 息交换,形成适应各种应用需求的自动控制系统。
(三要素:网络节点、传输介质、通信协 议)4. 与一般的电信网和一般的计算机网络相比,现场总线控制系统特别强调町靠性和实时性, 现场总线的数据通信是以引发物质或能量的运动为最终目的。
5. 现场总线产生的背景和时代需求:处于企业生产过程底层的测量自动化系统,由于设备之间采用传统的一对一连线,用电压、 电流的模拟信号进行测最控制,或采用自成体系的封闭式的集散系统,难以实现设备之间 以及系统与外界Z 间的信息交换,使自动化系统成为“信息孤岛”。
要实现整个企业的信 息集成,要实施综合口动化,就要构建运行在生产现场、性能可靠、造价低廉的工厂底层网 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。
现场总线作为现场设备之间互联的控制网络,沟通了牛产过程现场控制设 备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系,为彻底打破自动化系统的信息孤岛僵局创 造了条件。
6. 工业自动控制系统历史(1) (2) (3) (4) 7. FCS 特点:FCS 的信号传输实现了全数字化FCS 系统结构是全分散式FCS 的现场设备具冇互操作性FCS 的技术和标准实现了全开放FCS 的环境适应性与总线供电8. 集散控制系统的不足:从结构上看,在系统的一个局部,或者•子系统,基本上还是集中式控制,系统分散得不够 彻底,集中式控制系统存在的问题没有从根本上得到解决。
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链路主设备(Link Master):具有链路活 动调度器功能的任意设备,它能控制H1现 场总线链路上的通信。一个H1链路上至少 要有一个链路主设备,经过竞争,只有一 个链路主设备被选择作为LAS使用。 基本设备(Basic Device):H1现场总线 网段上不具备控制通信能力的任意设备。 连接对象(Link Object):连接对象包含 同一设备内和不同设备之间链路功能块FB 输入输出参数的信息。链路对象直接链接 到虚拟通信关系VCR。
标准功能块(Standard Function Block): FB是建立在现场总线设备,用于完成所需 控制功能的程序软件。由标准功能块提供 的自动功能包括模拟输入AI、模拟输出AO、 比例/积分/微分(PID)控制等。现场总线 基金会已发布了21个标准功能模块的规范。 在台现场总线设备内可以有多种类型的 功能块,由现场总线基金会规范定义标准 功能块的顺序和参数的定义。
网络(Netword):在基金会现场总线的一些文件中,网 络是包括一个或几个现场总线网段末端到上位机系统的 接口件。
网段(Segment):网段是H1现场总线的一部分,网段被用于 表示在一对终端器之间的电缆和设备,终止于它的特征阻抗。 每个网段可以挂接32各H1设备。在任意两个设备之间,满负 荷的31.25Kbps的电压模式现场总线网段允许的总长度(包括 支线)可达1900米。
现场总线的基本术语
现场总线的基本术语
总线(Bus):位于上位机和现场设备之间的连接多个 网段的H1现场总线电缆,也可通过中继器连接。 现场总线(Fiedbus):在智能测量和控制设备之间的数 字、双向、多站式的通讯链路。它以局域网的形式,为 先进过程控制、远程输入/输出和高速工厂自动化应用 提供服务。
组态(Configuration):为满足系统需要而 进行的硬件模块的物理安装,或对软件可 选项的设置。 位号(Tag):属性的汇总。用于特定一个 控制回路或一个过程变量、一个被测输入、 一个计算值或它们的组合,及所有有关的 控制和输出算法。每个位号是唯一的。 设备描述(Device Description):在虚拟现 场设备VFD中,设备描述DD提供每一个对 象的扩展描述,它包括用于控制系统或上 位机理解在VFD中数据含义所需的信息。
主干(Trunk):是设备与H1现场总新网络间的主要 通信高速公路。在网络上主干为网络分支供电。
支路(Spur):连接到主干线的一个H1分支线,属于 终极电路。分支线长度从1~120米。 接头(Splice):长度小于1米的H1支路。
H1现场设备(H1 Field Device):直接与H1现 场总线连接的现场总线设备,如调节阀和变送器。 H1现场总线:用于描述通信速率为31.25Kbps的 现场总线网络。 中继器(H1 Repeater):能够传输信号的总线 供电或非总线供电的设备。通常用于扩展通信范 围,使信号能够地传输和为给定的通信设备所接 受。在一个H1现场总线网络中任意两个设备之 间最多允许使用4各中继器或能够传输信号的耦 合器。中继器用于连接网段组成更大的网络。
柔性功能块(FFB:Flexible Function Block): FFB除了由编程工具确定的模块功能、模块顺序、 和参数定义、执行模块的时间等创建的一个特定 应用计算外,其它与标准功能模块类似。FFB通 常用于离散过程控制和混合(批量)控制过程。 一个PLC可以作为一个FFB设备来建模。 现场总线本安概念(FISCO):为改进现场总线本 安网段,在一个本安网段允许使用能源功率更高, 或允许在一个本安网段挂接更多设备的设计理念。 网段设计时,FISCO不需要计算电容和电感等实 体参数。
系统管理(System Management): SM用于管理功能模块执行和功能模块 参数在现场总线上通信的同步,它也管 理将时钟信号发布到所有设备,自动设 备地址的配置,在现场总线上搜索参数 名或位号。 虚拟现场设备(Virtual Field Device): VFD用于远程观察在对象字典OD中描 述的本地设备数据。一个典型设备至少 有两个虚拟现场设备。
现场总线报文规范(Fieldbus Messaging Specification):FMS包括在基金会现场总 线上应用层服务的定义。FMS规范访问模 块FB参数的服务和报文格式,及在VFD中 的定义参数的对象字典OD描述。 用户层(User Layer):与设备描述DD类 似,用户层提供功能模块和设备描述DD的 调度,允许上位机系统与设备通信而不需 要用户程序。 网关(Gateway):其它协议转换到现场总 线协议。如HARH到现场总线等。
耦合器(Coupler):是一个在主干线和支路线 之间,或主干线和设备之间的物理接口。 连接器(Connector):一个用于连接导线媒体 到现场总线设备或其它网段导线的耦合设备。 接线盒(Junction box):接线盒站允许经由终 端连接器快速安装4~8个现场总线仪表。 终端器(Terminator)用于设置在传输线的每一 端部或接近终端的阻抗匹配模块,它与传输线路 有相同的特征阻抗。终端器用于使信号失真最小, 信号失真造成数据在电流变化与电压变化间转化 时发生错误。
谢谢
虚拟通信关系(VCR):是为了在应用之间提供 数据传输的已组态的应用层通道。基金会现场总 线描述三种VCR:发布方/预约接收方VCR、客户 /服务VCR、源/宿VCR。 资源快(RB:Resource Block):资源快描述现 场总线设备的属性,如设备名称、制造商、系列 号等。每台设备只有一个资源快。 转换器块(TB:Transducer Block):转换器块 是就地输入输出过程和现场功能模块的界面,转 换器块经输入输出过程读取检测元件和命令输出 硬件动作。转换器块包含诸如校验日期、检测元 件类型等信息。通常对功能模块的每个输入或输 出有一个转换器块的通道。
总线连接 (PA 总线段的结构)
终端器
PROFIBUS-PA的总线连接
物理层(Rhyiscal Layer):物理层接收来 自通信栈的报文,并将报文转换为现场总 线传输媒体上的物理信号,或者反之。 数据链路层(Data Link Layer):数据链路 层(DLL)控制报文到现场总线的传送,它 通过链路活动调度器(LAS)管理对现场总 线的存取。用于基金会现场总线的DLL由 IEC61158和ISA S50定义。它包括发布方/ 接受方,客户/服务器和源方/宿方。 现场总线访问子层(Fieldbus Access Sublayer ):FAS将现场总线报文规范 FMS映射到数据链路层DLL。
链路(Link):被互连的H1现场总线设备 的逻辑媒体。它由一个或多个物理层网段 经总线、中继器或耦合器互相连接组成。 在链路上的所有设备共享一个公用的调度, 它由在链路上当前的LAS管理。在网络中, 它是数据链路层的名称。 链路活动调度器(Link Active Scheduler): 是一个确定的集中式总线调度程序。它包 括用于维护设备中所有数据缓冲区的一个 传输时间表。这些数据缓冲区中的数据要 周期地传输。在H1现场总线上只有一个链 路主设备(LM)能够作为该链路的LAS来 行使职责。