现场总线大作业
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现场总线网络应用及技术实现——基于以太网的现场总线在工控网络中应用姓名：殷文杰学院：电力学院专业：自动化学号： 201110426基于以太网的现场总线在工控网络中的应用摘要：由于以太网具有应用广泛、价格低廉、通信速率高、软硬件产品丰富、应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。
加上现场总线在工控网络中的便捷性、统一性，从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看，基于以太网的现场总线在制造执行层已得到广泛应用，并成为事实上的标准。
未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。
关键字：现场总线、工业以太网、工控网络目录摘要1现场总线概述 (4)1.1什么是现场总线 (4)1.2现场总线控制系统的优越性 (4)1.3现场总线的不足 (5)1.4现场总线发展趋势 (5)2工控网络 (6)2.1什么是工控网络 (6)2.2工控网络中现场总线与以太网的结合 (6)2.3基于以太网的现场总线已成为工业控制网络的发展方向 (7)3.基于以太网的现场总线在工控网络中应用（以煤矿电力监控系统为例） (8)3.1系统简介 (8)3.2 基于工业以太网加现场总线的电力监控系统的构成 (8)4 电力监控系统的主要功能 (9)5 结语 (10)4发展愿景 (10)基于以太网的现场总线在工控网络中应用1现场总线概述1.1什么是现场总线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。
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。
1.2现场总线控制系统的优越性现场总线控制系统使工业过程控制发生了很大变化，它具有如下优越性：（l）现场总线使得智能变送器中安装的微处理器能够直接与数字控制系统通信，而不要I／O转换，节约了费用；（2）现场总线可以取代每个传感器到控制器的单独布线，减少了连线费用；（3）现场总线可以将一些先进功能，如线性化、工程量转换以及报警处理等赋予现场总线仪表，提高了现场仪表的精度和可靠性；（4）现场总线可提供控制装置与传感器、执行器之间的双向通信，方便了操作员与被控设备之间的交互；（5）现场总线使得专门根据现场总线开发的现场仪表的使用成为可能，并将最终取代单变量模拟仪表，减少了仪表的购置、安装与维修费用；（6）现场总线的开放性将使用户有可能对备仪表厂商的产品任意进行选择，井组成系统，而不必考虑接口是否匹配。
现场总线作业
基于工业以太网的滤棒装盒机控制系统的设计1 简介滤棒装盒机是烟草企业生产线中非常重要，也是比较复杂的机器。
滤棒是香烟生产必需的产品，所以提高自动化程度和生产效率能够更好的匹配香烟的生产速度，有效降低劳动成本。
滤棒装盒机与滤棒成型机相连，完成滤棒生产、装盒、输送，实现滤棒装盒的自动化。
本课题依据现有的机械部分进行滤棒装盒机的控制系统设计。
配合现有的机械部分完成滤棒装盒机的功能。
首先应清楚滤棒装盒机实现的功能。
滤棒装盒机从成型机接料，然后装进空盒，盒满后完成封箱动作并输送到下一个生产流程。
这就需要装盒机能够自动抓取空盒输送到装盒位置进行装盒，在盒满后能自动进行封箱动作并输送到下一个生产流程，完成装盒机的工作。
同时，滤棒装盒机还包括现场总线技术。
根据设计要求，设计电控系统配合机械部分完成滤棒装盒机的功能，即为本课题的主要内容。
2 总体设计方案滤棒装盒机控制系统主要用于滤棒生产线，通过与滤棒成型机连接，完成滤棒生产、装盒、输送，实现滤棒装盒的自动化。
本课题要求使用德国倍福电气公司的软PLC作为控制器，利用工业以太网中的EtherCAT总线、伦茨伺服驱动系统、施耐德变频器和相关的低压电气元器件等实现硬件设计。
2.1滤棒装盒机的结构根据滤棒装盒机的功能可将其分为几大部分：空盒机构、升降机构、装盒机构、封箱机构、满盒直推机构、满盒输送机构、整理机构、输送机构。
对于空盒机构、升降机构、装盒机构、满盒直推机构、满盒机构来说，不仅需要调节速度，而且对位置精度有较高要求。
使用伺服系统满足其要求。
而对于整理机构和输送机构来说，只需调节电机速度即可，所以使用变频器系统即可满足要求。
在滤棒装盒机中的信号传输和控制器，根据要求采用工业以太网中的EtherCAT总线和倍福公司的控制器。
相应的模块和端子也必须采用倍福公司的产品。
从上位机输送的滤棒首先进入料斗，对喂料起缓冲作用，同时装有整理电机。
料斗不同的料位对应不同的动作。
在料位低于最低料位要求时，除上位机输送电机外所有动作停止，等待料位重新上升到正常料位。
现场总线现场总线应用实例ppt课件
现场总线控制系统
现场总线应用实例
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
RS-232 MODEM
PC监控机 公共电话 网
MODEM
RS-232 路由器1
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FCS网络
...
智能仪表n …
FCS网络 ...
MODEM
RS-232 路由器k
智能仪表m …
智能仪表1 …
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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1.系统结构
可连接到信息网 网关
2.系统各部分功能
DCS及现场总线技术大作业题目及评分标准
DCS及现场总线技术⼤作业题⽬及评分标准2015-2016学年上学期DCS及现场总线期末考试要求及评分标准⼀、考试要求：题⽬: 某⼩型⼯⼚想要建设⼀个⼩型计算机⼯业控制系统，其现场设备包括各种检测仪表及执⾏装置，（其中AI点100个，DI 点20个，AO点22个，DO 点8个，PID控制回路8个：其中温度控制回路4个，液位控制回路2个，浓度控制回路2个）。
按照⼯业控制系统⽹络标准结构（按DCS三层结构或者FCS 两层结构均可），请画出相应的控制系统结构图，详细阐述控制系统各层的硬件组成，阐述组态软件需要实现的功能。
⽂档要求：题⽬，宋体，三号字，加粗，居中。
正⽂：标题，宋体，四号字，加粗；内容，宋体，四号字，单倍⾏距。
字数要求3000，图⾄少２副，表⾄少１张。
⼆、评分标准：1、画出整个控制系统结构图40分。
系统结构图正确和合理，阐述清楚控制系统的结构层次，给40分。
每⼀处没有描述清楚，扣2-5分。
2、详细阐述控制系统各层的硬件组成，现场层配置相应点数的输⼊输出点，过程控制层配置相应的控制站，阐述相应的机柜――机笼、主控卡，数据转发卡，I/O卡件……。
监控层配置⼀台操作员站，⼀台⼯程师站。
按层次描述主要设备及其功能完整并能正确合理描述，给30分，每漏⼀处扣5分，每错⼀处扣3-5分。
3、阐述组态软件需要组态的流程图画⾯、控制算法组态、报警组态和报表组态等。
完整并能正确描述，给30分，每漏⼀处扣5分，每错⼀处扣3-5分。
现场层现场仪表及执⾏装置1现场仪表及执⾏装置2现场仪表及执⾏装置3 控制系统结构图液位控制站PLC温度控制站PLC 浓度控制站PLC控制层通讯接⼝监控层CC-Link⼯程师站操作员站LANRS485。
集散控制系统与现场总线试题习题及答案全解
集散控制系统与现场总线试题习题及答案全解本答案仅供参考。
第1章绪论1.1 什么是过程计算机控制系统？它由哪⼏部分组成？通过具体⽰例说明。
答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执⾏装置构成，以实现⽣产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和⽣产⼯艺过程。
例如温度控制系统。
1.2 计算机控制⼯业⽣产过程有哪些种类型？答：计算机控制⼯业⽣产过程⼀般有五种类型：操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统。
1.3 计算机控制系统的硬件⼀般有哪⼏⼤主要组成部分？各部分是怎样互相联系的？其中过程通道有⼏种基本类型？它们在系统中起什么作⽤？答：计算机控制系统的硬件⼀般包括：主机、外部设备、过程输⼊输出设备。
两个过程通道，⼀个是输⼊通道，另⼀个为输出过程通道。
输⼊过程通道包括：A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输⼊；DI通道-----直接输⼊开关量信号或数字量信号。
输出过程通道包括：D/A通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出；DO通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。
1.4 直接数字控制系统的硬件由哪⼏部分组成？答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机）、过程输⼊输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。
如下图所⽰。
1.5 数字PID 控制算法有⼏种形式？各有什么特点？答：数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。
PID 位置式根据偏差计算阀门的位置，PID 增量式根据偏差计算阀门的变化；PID 速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。
1.6 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。
答：模拟PI 控制算法为])(1)([)(0?+=tI p dt t e T t e k t u 其中，p k ----⽐例增益I T ----积分时间常数在采样周期相当短暂时，⽤矩形法近似代替积分项∑?=≈ki t i Te dt t e 00)()(，其中T 为采样周期，k 为采样序号。
现场总线作业 CAN论文
基于CAN总线的变电站监控系统的设计摘要现场总线是自动化领域的计算机网络，是当今自动化领域技术发展的热点之一。
它以总线为纽带，将现场设备连接起来成为一个能够相互交换信息的控制网络，是一种双向串行多节点数字通信的系统。
CAN总线是现场总线的一种，它最初被应用于汽车的控制系统中。
由于其卓越的性能，CAN总线的应用范围已不再局限于汽车工业，被广泛应用到自动控制、楼宇自动化、医学设备等各个工业控制领域。
本文介绍了现场总线及其特点，然后以CAN总线为重点，说明了CAN总线的特点及工作原理。
接着分析了CAN总线在电气控制领域的应用，以在变电站监控系统中的应用为重点，根据变电站监控系统通信网络的特点和要求提出自己的设计思想。
关键字：现场总线、CAN总线、控制系统、变压器第一章现场总线介绍现场总线是应用于现场智能设备之间的一种通信总线，广泛应用于制造工业自动控制和过程工业自动控制领域。
按现场应用的不同要求和规模，现场总线可分为执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线。
按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，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、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。
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网络，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
这种网络是用作现场控制系统的、直接与所有受控(设备)节点串行相连的通信网络。
现场总线网络既是一个开放的通信网络，又是一个全分布式控制系统。
它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本的控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控制、管理一体化的综合自动化功能。
因此，现场总线是一项集嵌入式系统、控制、计算机、数字通信、网络技术为一体的综合技术。
现场总线的优点：①节约硬件数量和投资。
安装在现场的现场总线仪表具有一表多能的特色。
现场总线的大作业
③基于所完成的电路和MCU的编程环境，写出A/D转换程序、MCU的主程序、MCU与PC机的232/485通信程序；
④设PC机端的接口为COM1 (DB-9接口)，采用VC或VB编程，写出PC机与MCU的通信程序、数据存储和数据显示程序。
2.上位机采用PC机，下位机为某型号单片机（MCU），采用CAN总线实现PC机与多个下位机的通信和数据采集任务（采样周期1s）。每1个下位机节点采集1路模拟信号；完成有关的电路详细设计和软件设计。内容包括：
①检索查阅资料，说明CAN通信协议、端口定义及其发展历程、作用。
②给出MCU主电路、模拟信号处理电路（可以采用可调电阻来产生模拟信号）、A/D转换器与MCU的接口电路、通信接口电路等电路，标注清楚器件的型号、参数。
采用大作业形式，开卷考查。从下列两大题中任作一题。手写，完成有关设计内容。
1.采用某型号单片机（MCU）或DSP，设计1路模拟信号采集系统，在PC机中实时显示（采样周期1s）和保存被采集数据；单片机与PC计算机之间采用RS232 / 485通信方式，完成有关的电路详细设计和软件设计。内容包括：
①检索查阅资料，说明RS232 / 485通信协议、端口定义及其发展历程、作用。
③基于所完成的电路和MCU的编程环境，写出A/D转换程序、MCU的主程序、MCU与PC机的CAN通信程序；
④设上位机采用某型USB-CAN转换器，请说明该转换器与MCU的连接；编写指令，分别读（显示）下位机的数据采集结果。
现场总线作业打印
传统DCS与FCS在现场布线方面有什么区别?1、DCS显示、操作、管理集中；控制、负载、危险分散；自封闭、信息孤岛；FCS开放，全分布式的控制系统。
FCS取消了控制站，DCS控制依赖控制站。
2、现场总线多块仪表共用一块安全栅，DCS每块仪表均配一块安全栅。
3、FCS控制在现场中完成，DCS控制在控制站中完成。
4、FCS信息是双向的；DCS信息是单向的。
什么是完整的现场总线定义？现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以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设备连接成网络系统，按照公开、规范的网络协议，在多个测量控制设备之间、以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成适应各种应用需要的自动控制系统。
现场总线有哪些特点？结构特点：1、设备之间采用网络式连接是其在结构上最显著的特征之一。
2、现场总线中，由于设备增强了数字计算能力，有条件将各种控制计算功能模块、输入输出功能模块置入到现场设备之中。
借住现场设备所具备的通信能力，直接在现场完成测量变送仪表与阀门等执行机构之间的信息传送，实现了彻底分散在现场的全分布式控制。
技术特点：1系统的开放性；2互可操作性；3通信的实时性和确定性；4现场设备的智能与功能自治性，智能体现在现场设备的数字计算与数字通信能力；5对现场环境的适应性.现场总线有哪些优点？1节省硬件数量与投资；2节省安装费用；3节省维护开销；4用户具有系统集成主动权；5提高系统的准确性和可靠性；6更少的设计，简化图纸；7简化控制系统的工程实施；8减少导线、端子排、机柜、分线盒、桥架；9简化接线；10组态简单；11可查看的信息增加；12完整的诊断信息；13可在线校验，量程调整，调零；14减少停机时间，降低费用；15系统具有开放性。
IEC规定的国际现场总线标准主要包括哪些现场总线？1：IEC 61158技术规范；2:Control Net现场总线；3:Profibus 现场总线；4：P-net 现场总线；5：FF HSE；6：Swift Net现场总线；7：World FIP现场总线；8：Interbus 现场总线。
现场总线控制技术作业
现场总线控制技术作业1. 为了实现数据的可靠传输，在通信过程中常采取一些差错检测措施。
常用的检错方式有奇偶校验、求和校验、纵向冗余校验、循环冗余校验等。
说简要明这些检错方式的原理及其实现方法，并编写程序代码(C语言编写)。
答：（1）奇偶校验：奇偶检验是常用的检错方法。
其原理是在7单位的ASCII 代码后增加一位，是码中“1”的个数成奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。
经过传输后，如果其中一位（包括奇数个位）出错，则接收端按同样的规则就能发现错误。
例如，规定收发双方采用偶校验，在接收端收到的包括校验位在内的各单位数据域中，如果出现的1的个数是偶数，就表明传输是正确的，数据可用。
如果某个数据域中1的个数不是偶数，就表明出现传输错误。
程序代码：int even_parity（int value，int n_bits）；%party初始值为0 {while（n_bits>0）{parity+=value&1;value>>=1;n_bits-=1;}return(parity%2)==0;}（2）求和检验：求和校验在发送端将数据分为k段，每段均为等长的n比特。
将分段1与分段2做求和操作，再逐一与分段3至k做求和操作，得到长度为n 比特的求和结果。
将该结果取反后作为校验和放在数据块后面，与数据块一起发送到接收端。
在接收端对接收到的、包括校验和在内的所有k+1段数据求和，如果结果为零，就认为传输过程没有错误，所传数据正确，如果结果不为零，则表明发生了错误。
程序代码：unsigned short checksum(unsigned short *buf,int nword){ unsigned long sum;for(sum=0;nword>0;nword--)sum += *buf++;sum = (sum>>16) + (sum&0xffff);sum += (sum>>16);return ~sum; }（3）纵向冗余校验：纵向冗余校验(LRC)是一种从纵向通道上的特定比特串产生校验比特的错误检测方法。
现场总线实训报告
现场总线实训报告重庆大学研究生专业实验教学实验报告书实验课程名称：实验指导教师：学院：专业及类别：学号：姓名：实验日期：成绩：现场总线控制实验赖俊峰自动化学院控制工程（专业）2012年5月27日重庆大学研究生院制1．了解slc500可编程逻辑控制器的组成结构以及rslinx通信软件，rslogix500编程/调试软件。
2．了解slc500中1747-sdn设备扫描器模块、i/o模块、i/o机架和电源的工作方式。
3．了解devicenet硬件设备的结构以及工作方式。
4．通过将编辑好的程序上传到slc500，控制数字量输出模块(2槽)的显示灯的点亮，关闭以及闪烁以及多个显示灯的循环点亮。
5．通过配置网络，扫描传输线上的设备，达到通过手动控制台控制2槽显示灯的点亮，关闭以及闪烁的目的。
二、实验仪器设备表1 主站硬件配置表图1 硬件装置简图pc机通过串口与cpu连接实现通讯，以进行程序的调试、下载与状态的读取。
扫描器1747-sdn作为plc和devicenet间的接口,其作用是进行设备数据的采样和格式转换。
扫描器与设备之间的数据交换通过扫描器 1747-sdn来实现。
网络连接好之后,在现场总线上接入一台配置计算机,计算机通过一个rs-23接口模块(1770-kfd)与devicenet相连，计算机内装有设备网管理软件rsnetwork和plc编程软件。
通过rsnetwork软件组态扫描器的数据表,来确定扫描器扫描哪些网络现场设备及一些扫描所需的基本参数 ,如扫描的方式与间隔等 ,从而确定哪些设备由plc来监控。
智能化的每个设备的数据和参数都保存在它自己的输出缓冲区中，各设备的数据和状态参数的格式及大小都不尽相同。
工作时, devicenet 扫描器1747-sdn以一定的方式依次扫描各个设备,采样其参数,并将采集到的数据映射到扫描器中与扫描方式相对应的数据缓冲区而转换成plc能接受的数据格式供plc控制器读取。
现场总线技术作业
现场总线技术作业二P1031.构成H1网段的基本硬件有哪些？答：H1的参考模型具备物理层、数据链路层、应用层和用户层。
其通信模型分为三个部分：通信实体、系统管理内核和功能块应用进程，各部分之间通过虚拟通信关系VCR来沟通信息。
2.H1网段中周期性通信和非周期性通信分别用于传输什么类型的参数？哪种参数是有通信实时性要求的参数？答：周期性通信一般用于在控制回路内部的设备间传送定时刷新的控制数据，例如：现场变送器传送测量值，执行器之间或者控制输出信号。
非周期性通信用于传递令牌协议数据单元PT DLPDU。
周期性通信传输的参数是有通信实时性要求的。
3.H1网段上链路活动调度器LAS的作用有哪些？答：链路活动调度器LAS向现场设备发送强制数据CD。
按照链路活动调度器内保留的调度时间表，向网络上的现场设备发送CD，使得现场设备有机会周期性的发送需要定时刷新的数据。
按照规范规定，调度表内只保存发送强制数据协议数据单元CD DLPDU的请求。
LAS还向设备发送传递令牌PT，是设备得到发送非周期性数据的权利，为他们提供发送非周期数据的机会。
LAS为新入网的设备探测未被采用过的地址。
并定期对总线段发布数据链路调度时间。
LAS监视设备对传递令牌PT的响应，当某设备在得到令牌后既不发送数据，也不返还令牌，就从活动表中去掉这些设备。
4.H1网段上有哪几种虚拟通信关系？传送给定值、PID参数应采用哪种虚拟通信关系？传送测量参数、控制输出值应采用哪种虚拟通信关系？哪种虚拟通信关系需要借助传递令牌？答：H1网段有三种虚拟通信关系：客户/服务器型；报告分发型；发布/预定接收型。
传送给定值、PID参数应采用客户/服务器型虚拟通信关系。
传送测量参数、控制输出值应采用发布/预定接收型虚拟通信关系。
发布/预定接收型虚拟通信关系需要借助传递令牌。
5.什么是总线供电？简述H1网段上电源调理器的作用。
答:总线供电是现场总线设备的一种供电方式，总线供电设备在9-32V电压下需要10-30mA的电流，所有设备的总电流值应不超过总线供电电源的额定电流值。
现场总线网络控制技术结课作业
现场总线⽹络控制技术结课作业CAN总线技术及其在汽车中的应⽤1．引⾔控制器局域⽹CAN(Controller Area Network)是由Bosch公司在20世纪80年代初开发的⼀种串⾏多主总线通讯协议。
它具有⾼传输速率，⾼抗电磁⼲扰性，并且能够检测出发⽣的⼏乎任何错误。
CAN总线可以作为现场设备级的通信总线，并且与其他总线相⽐，具有很⾼的可靠性和CAN总线的数据通信具有⾼性能、⾼可靠性、灵活性的特点。
由于其卓越性能，CAN已⼴泛应⽤于交通⼯具、⼯业⾃动化、航天、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多领域。
CAN技术在我国也正迅速普及推⼴。
现代汽车越来越多地采⽤电⼦装置控制，如发动机控制、加速/刹车控制、防抱死系统（ABS）、防滑控制系统(ASR)、废⽓再循环系统、巡航系统、空调系统、车⾝电⼦控制系统（包括照明指⽰和车窗，⾬刮器等）等。
汽车内部所具有的控制器、执⾏器以及传感器的数量很多，要实现汽车的控制就必需检测及交换⼤量数据。
使⽤CAN通信技术组成汽车内部⽹络，可满⾜汽车各ECU（Electronic Control Unit，电⼦控制单元）对控制和数据通信的需要。
2．CAN总线技术概述2.1 CAN简介CAN总线是⼀种现场总线，它是为解决现代汽车中ECU之间的数据交换⽽开发的，可⽤来连接汽车和⼯业应⽤中的各种电⼦控制模块。
任何⼀个需要稳定、可靠的低成本⽹络系统或设备，都有可能成为CAN节点。
迄今为⽌，全球的CAN节点已达1.5亿个。
2.2 CAN总线技术特点CAN总线可有效⽀持分布式控制或实时控制，通信介质可以是双绞线，同轴电缆或光纤，其主要特点是：（1）CAN总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向⽹络上的其他节点发送信息，不分主从，通信灵活；（2）CAN总线采⽤独特的⾮破坏性总线仲裁技术，优先级⾼的节点优先传送数据，可满⾜实时性要求；（3）CAN总线具有点对点、⼀点对多点及全局⼴播传送数据的功能；（4）CAN总线采⽤短帧结构，每帧有效字节数最多为8个，数据传输时间短，并有CRC 及其他校验措施，数据出错率极低；（5）CAN总线上某⼀节点出现严重错误时，可⾃动脱离总线，⽽总线上的其他操作不受影响；（6）CAN总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因⽽⾛线少，系统扩充容易，改型灵活；（7）CAN总线最⼤传输速率可达1Mb/s（此时通信距离最长为40m），直接通信距离最远可达10km（速率5kbps以下）；（8）CAN总线上的节点数主要取决于总线驱动电路。
现场总线习题答案
现场总线习题答案作者：张磊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。
现场总线大作业
现场总线大作业公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]南京工程学院现场总线大作业课程名称基于CANopen总线的温度测量节点的设计院（系、部、中心）自动化学院专业自动化班级、姓名数控133 吴雅雯起止日期 2016/11/4 -2016/12/1437目录一、设计任务3二、总体方案3三、硬件设计4四、软件设计6五、设计总结8六、参考文献8一、设计任务1．系统整体方案设计，包括（1）课题分析，方案选择；（2）主控制器和通信控制器的选择；（3）温度传感器的选择（4）系统总体结构框图及各模块功能。
2．系统硬件设计，包括：测量对象的数据采集（1）测量电路的设计；（2）数据采集电路的设计；CAN通信最小系统的设计（ 1）主控制器最小系统电路（2）根据主控制器的类型（是否集成CAN控制器功能）设计CAN 通信接口与驱动电路；3．CANopen通信节点的软件设计；（1）数据采集模块程序流程；（2）主程序流程设计；（3）底层CAN通信程序流程设计，及各功能模块子程序设计，包括：初始化程序设计、接收报文程序设计、发送报文程序设计；（4）应用层的CANopen协议程序设计；（5）CANopen对象字典部分的程序设计，依据DS301和DS401对CANopen 对象字典进行配置；二、总体方案CAN是 Contro l erAreaNetwork的缩写, 即控制器局部网, 通常称为 CANbus(CAN总线), 是一种支持分布式控制的串行通信协议。
CAN最初出现在汽车工业中, 是 20 世纪 80年代德国 Bosch公司为汽车的监控、控制系统而设计的,主要是解决汽车中的电子控制装置之间的通信, 减少不断增加的信号线。
CAN总线的直接通信距离最远可以达到10 km, 此时通信速率为 5 kbps以下;而通信速率最高可达 1 Mbps, 此时通信距离长为 40 m。
同时 CAN总线的通信媒介采用双绞线或光纤 , 选择灵活, 其结构较简单, 总线接口芯片支持 8位、16位的 CPU。
广东工业大学-现场总线大作业
现场总线大作业课程名称现场总线学院自动化学院专业班级 14自动化班学号姓名指导老师廉迎战2017年5月28日PROFIBUS+WINCC+生产过程控制小车综合设计一．设计目的1.巩固和掌握对“现场总线控制技术”课程内容的认识和理解，提高应用水平。
2.掌握PROFBUS总线应用方法。
3.初步掌握西门子WINCC开发环境的使用4.能用WINCC设计简单的人机界面并与PLC交互。
二．系统结构1.结构框图1.1系统硬件设计1.1.1系统原理图1..1.2 系统工作原理分析实验中的生产线运输车模拟系统是一个基于Profinet及Profibus DP通讯的系统。
Profinet是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准，可以通过集成Profinet接口，把分布式现场设备直接连接到Profinet上，通过上位机实现远程监控的目的。
Profibus DP用于设备级控制系统与分散式I/O的通信有多种通信方式可选。
主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。
S7-300PLC作为Profibus 总线的主站，S7-200PLC做Profibus总线的从站。
主站读取从站的数据并在进行相应的逻辑运算后向它输出控制信息，通过S7-200PLC来控制现场的工作情况。
同时，S7-300PLC通过Profinet与上位机通信，由上位机负责监控现场工作情况并作出相应操作。
1.1.3 PLC对生产线运输车控制原理PLC控制系统可分为三个部分。
1.输入采样：收集并保存被控对象实际运行的数据和信息，对于此系统而言，负责收集现场传感器以及各按钮的状态信息；2.逻辑运算：把需要的信号或数据收集后进行相应的逻辑运算和算术运算，并按照被控对象实际动作要求作出反映。
3.输出控制：把运算后的结果，通过输出端口控制相应的设备。
1.1.4 主要部件功能1.上位机：通过Profinet与S7-300PLC互相通信，通过WinCC组态监控生产线运输车模拟系统的工作情况。
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Profibus现场总线
在现代污水处理厂中的应用
姓名：李杰专业：自动化学号：201110419
1、Profibus 现场总线系统
控制系统的发展经历了模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散性控制系统、现场总线控制系统4个阶段。
现场总线控制系统之所以取代前几种系统成为新一代的控制系统，一方面它突破了集散控制系统( Total Distributed Control System，DCS)采用专用通信网络的局限，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 的集中和分散相结合的集散系统结构变成了新兴的全分布式结构，把控制功能完全放在现场。
与传统的控制系统相比，它具有体系结构开放、系统集成灵活方便、硬件智能化、传输数字化、控制计算机高品质化的特点。
可以说，开放性、分散性、数字通信是现场总线系统最显著的特点．
Profibus系列由 Profibus－DP( Decentralized Periphery)，Profibus－FMS( Fieldbus Message Specification)，Profibus － PA( Process Automation) 3 个兼容部分组成。
通常来说，现场级采用 Profibus － DP 现场总线，车间单元级采用 Profibus － FMS 总线，工厂级采用工业以太网。
污水处理厂现场级采用 Profibus－DP 技术来实现水厂的自动控制和现场设备的实时监控。
用户数据在 DPM1 （第Ⅰ类主站）和相关 DP 从站间的传输按照 DPM1 既定的顺序自动执行。
Profibus 可构成单主站或多主站系统，它使得系统配置的灵活性大大增强。
这些主站和各自的从站构成相互独立的子系统，每个子系统都有一个 DPM1 指定的若干从站及可能的 DPM2（第Ⅱ类主站）设备。
任何一个主站都可以读取 DP 从站的输入 /输出影像，但只有一个DP 主站允许对 DP 从站写入、输出数据。
除主从站数据传输功能外，Profibus － DP 允许主站间进行数据通信，这些功能可使那些配置的诊断设备通过总线对系统进行上传和下载，以实现组态和诊断。
RS － 485 传输技术是 Profibus 最常用的一种传输技术，它应用于各种需要高速传输、设备简单而价格低廉的领域。
Profibus － DP /FMS 通信介质为屏
蔽双绞线或光纤，其传输速率为 9.6～12.0Mbit /s，传输距离为100～1200 m，在污水处理厂应用时，可通过中继器来延长其传输距离。
Profibus 现场总线系统较其他系统具有稳定性好、通信速率快、扩展性强等优点，并且可实现智能现场设备的可视化和报警处理，下面就某污水处理厂的具体要求讨论 Profibus 现场总线技术的具体应用。
2 、污水处理厂的工艺流程
图 1 某污水处理厂的工艺流程如所示。
图 1 污水处理厂工艺流程图
市政管网的污水经格栅除去较大的悬浮物和漂浮物；然后经提升泵站至沉砂池，污水中砂子、煤渣等比重较大的颗粒在沉砂池内得以去除；之后沉砂池中上清液进入初沉池，使得污水中密度较大的固体悬浮物沉淀分离；最后进入整个污水处理系统的中心环节—氧化沟部分。
氧化沟中生物处理环节直接影响出水水质，因此其设计是整个污水处理厂自动控制的关键。
设计中采用变频式鼓风机，既能提供充足的溶解氧( Dissolved Oxygen， DO)又不至于浪费资源。
为了保证溶解氧质量浓度的准确性，该设计溶解氧值采用氧化沟内 3个不同位置DO 质量浓度的加权平均值作为检测值。
经过处理后的出水经管网排出，而氧化沟中的剩余污泥则进入污泥处理部分，经过浓缩、消化、脱水之后，泥饼外运。
3、控制系统结构和功能
该污水处理厂控制系统为多主站的 Profibus －DP 系统。
将预处理部分PLC、生物处理部分 PLC、污泥处理部分 PLC 作为主动站，工艺中采用的智能传感器和外围 I /O 作为从动站。
基于 Profibus 现场总线控制技术的污水处理厂系统结构如图 2 所示。
为保护污水提升泵电机及节约成本，3台水泵用1台 TGSIR 智能软启动器启动。
控制站采用西门子 S7 － 300PLC，前后水井的水位检测采用2只LISAIB 型超声波液位仪，安放在格栅机前后的水井中。
沉砂池及初沉池的主要自动控制对象是排泥泵，一般来说排泥泵是依靠定时器来控制其启闭的，该污水厂采用污泥浓度测定仪和污泥界面仪进行自动控制，这样可靠性更好。
它既能避免污泥积累过多引起的堵塞问题，又能防止排出的污泥浓度过低、含水率高的问题，尤其对于污水量变化很大难以选择排泥周期的初次沉淀池，更能显示其优越性。
送水管道中的水流量采用 DCL－4G电磁流量计(4 ～ 20 mA)检测，压力采用电容式压力变送器(量程 0 ～ 0． 6 MPa) 检测。
这些测量仪将测量值转换为 0 ～ 5 V 的直流电压信号，输入PLC的模拟量输入模板。
水厂管理层车间管理层现场层
图 2 控制系统结构图
生物处理部分是整个污水处理部分的核心环节，直接决定出水水质的好坏。
因为污水处理的实质就是利用活性污泥中的微生物的新陈代谢来分解污水中的有机物，而活性污泥中的微生物要进行新陈代谢，溶解氧( DO) 的质量浓度就显得尤为重要，通常 DO 质量浓度在曝气池进口处为 0.5～1.0 mg /L，在出口附近为 2 ～ 3 mg /L 是比较理想的。
曝气不足会产生厌氧状态和污泥释放磷，曝气过量相应的运行费用又会大大提高。
为节省能源，该污水处理厂设计采用变频式鼓风机；控制站在曝气过程采用西门子 S7 －300PLC；由于氧化沟体积比较大，为保证 DO质量浓度的准确性，将3个溶解氧测定仪分别放在氧化沟的入水口、中段和出水口处，采用 3个数的加权平均值进行运算，通过判断其与设定值是否保持一致来调节供气量，维持 DO 质量浓度一定。
这种定 DO 质量浓度控制下的供气量只能在一定程度上反映氧化沟内部活性污泥的活性及其他因素的综合作用结果，若要针对影响供气量的种种因素（微生物的量及活性、氧转移效率和速率、进水水质等）做精确分析，就需建立能够描述系统动态特性的状态方程和表示最优控制目标的性能指标表达式，给出最优控制变量的变化规律及控制算法。
该污水厂采用普通4～20mA 溶解氧仪接 PLC模拟输入点。
其中生物处理段PLC 控制流程如图 3所示
3.3污泥处理
污泥处理 PLC 控制分为污泥浓缩、厌氧消化和污泥脱水3部分。
浓缩池的控制主要是指排放浓缩污泥的控制，用计时器控制污泥泵的启动，用污泥浓度计检测污泥浓度降低至某一设定浓度时停泵。
厌氧消化主要控制消化池内的温度、污泥的投加和搅拌。
由于消化池内温度检测响应速度较慢，一般采用带有滞后时间补偿回路的控制方式。
污泥脱水预处理部分，通过药罐内的液位计来控制电磁阀以达到控制絮凝剂的投加比例的目的，污泥脱水 PLC 通过储泥池液位来控制脱水机的启停。
图 3 生物处理段 PLC 控制流程图。