现场总线(重点)
现场总线课件第1章PPT课件
02
现场总线技术的体系结构
现场总线的技术体系
现场总线的技术体系包括物理层、数据链路层和应用层。其中，物理层定义了总线的物理特性，如总 线的传输介质、电气接口等；数据链路层定义了数据传输的规则，如数据帧格式、流量控制等；应用 层定义了设备之间的通信协议和信息交换方式。
现场总线的技术体系还包括设备描述层和系统管理层。设备描述层用于描述设备的功能和属性，以便 于其他设备识别和连接；系统管理层则负责整个系统的调度和管理，包括设备的配置、监控和维护等 。
现场总线课件第1章 ppt课件
目 录
• 现场总线概述 • 现场总线技术的体系结构 • 现场总线技术的应用领域 • 现场总线技术的发展趋势与未来
展望 • 总结
01
现场总线概述
现场总线的定义
总结词
现场总线是一种用于工业自动化系统的通信协议，它允许不同设备之间进行实时 、双向、多节点通信。
详细描述
现场总线是一种通信协议，专门为工业自动化系统设计。它允许多个设备或节点 在同一个网络上进行实时、双向的数据交换。通过现场总线，各种传感器、执行 器、控制器等设备可以相互连接，形成一个完整的自动化系统。
现场总线的主要特点
要点一
总结词
现场总线具有实时性、可靠性和开放性等特点。
要点二
详细描述
现场总线作为一种通信协议，具有实时性、可靠性和开放 性等重要特点。实时性是指现场总线能够快速地传输数据 ，满足工业控制系统的实时需求。可靠性则是指现场总线 具有很强的抗干扰能力，能够保证数据传输的准确性和稳 定性。开放性则意味着现场总线遵循国际标准，不同厂商 的设备可以相互连接和集成，提高了系统的可扩展性和互 操作性。
化的市场需求和工业环境。
现场总线技术及应用课件：现场总线技术概述
现场总线技术概述
现场总线的主要任务，就是通过自动化系统的数据信息 来完成生产的执行。这些数据信息包括电机的电流、电机的 转速、管道的流量、阀门的状态、温度的高低、压力的大小 等，还包括控制电机的启动和停止、打开和关闭阀门、发送 警报等。现场总线传递的数据信息，是现场控制流程能够正 常进行下去的基础，也是企业级网络非常重要的部分。
接上。 现场总线的主站和子站有内置或外加的通信模块、通信
卡，而且支持相同的通信协议以实现互连。
现场总线技术概述
当然，如果现场总线的规模较大，也可能出现包含多个 不同通信协议的子网的情况，但每个子网使用的一定是同一 个通信协议。子网和子网之间，可以通过网关来实现协议的 转换，以组成大的主网。主站除了具备通信能力之外，还具 有强大的运算能力，因为在每一个扫描周期，主站都需要对 通信的数据进行处理并做出响应。通信的速度越快，主站的 运算能力的需求就越大，否则通信的实时性就无法体现出来。 子站作为受控设备，相对来说运算能力的要求比主站要小得 多，但也要能够及时执行主站的控制命令、监视命令并及时 反馈信息。当
现场总线技术概述
最后是降低了生产的稳定性。开关量信号和模拟量信号 都是纯粹的电信号，极易受到干扰。如果现场设计或施工不 当，则在信号受到干扰时很容易出现设备误动、信息错误、 无法安全停机等问题。如果是在施工阶段，技术人员尚可花 费大量的时间对其进行排查；如果已进入生产阶段才发现类 似问题，则需要花费大量的人力和物力来进行二次改造。
现场总线技术概述
现场总线的安全性则分为两个方向，一个是面向安全设 备的，另一个是面向通信本身的。面向安全设备方面，现在 很多通信协议都在自己的规范中单独加入了安全设备的部分， 牵涉安全设备的冗余、自检等，其目的是和安全设备做到更 优的适配，保证在出现安全问题时可以正常地停机。面向通 信本身方面，在前面稳定性的部分有必要的设置，如数据校 验、心跳协议等，其目的是保证通信自身信息的安全，并在 出现故障时可以做出正确的动作，如停机、报警等。得益于 通信速度的加快，目前这一部分的内容在整个通信协议的交 换信息中的占比越来越大，就是为了提高通信自身的安全性。
现场总线考点总结-16页文档资料
现场总线: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。
IEC对现场总线的定义: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。
/涉及智能仪表、控制、计算机、数据通信技术。
现场总线的特点和优点—结构特点：由于采用智能现场设备，能够把DCS系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备中，在现场直接完成采集和控制。
由于不需要其他的模数转换器件，且一对电线能传输多个信号，因而简化了系统结构，节约了设备及安装维护费用。
FCS与DCS的对比：1结构：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。
2可靠性：FCS: 可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强，精度高；DCS: 可靠性差：模拟信号传输不仅精度低，而且容易受干扰。
3失控状态：FCS: 操作员在控制室既可以了解现场设备或现场仪表的工作状况，也能对设备进行参数调整，还可以预测或寻找故障，使设备始终处于操作员的远程监视与可控状态之中；DCS:操作员在控制室既不能了解模拟仪表的工作状态，也不能对其进行参数调整，更不能预测故障，导致操作员对仪表处于“失控”状态。
4互换性：FCS: 用户可以自由选择不同制造商提供的性能价格比最优的现场设备和仪表，并将不同品牌的仪表互连；DCS:尽管模拟仪表统一了信号标准(4-20mA DC)，可大部分参数仍由制造厂自定，致使不同品牌的仪表互换难度较大。
5仪表：FCS: 智能仪表，除了具有模拟仪表的检测、变换、补偿等功能外，还具有数字通信能力，并且具有控制和运算的能力；DCS: 模拟仪表只具有检测、变换、补偿等功能。
6控制：FCS: 控制功能分散在各个智能仪表中；DCS: 所有控制功能集中在控制站中。
技术特点：系统的开放性：通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换。
现场总线知识点汇总
现场总线知识点汇总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标准定义，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控制装置之间数字式、串⾏、多点通信的数据总线。
（2）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。
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，已经成为控制⽹络技术的代名词。
3. 现场总线以测量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量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可靠性和实时性，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量控制，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之间的信息交换，使⾃动化系统成为“信息孤岛”。
要实现整个企业的信息集成，要实施综合⾃动化，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，沟通了⽣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）20世纪50年代，模拟仪表控制系统（ACS）；（2）20世纪60年代，直接数字控制系统（DDC）；（3）20世纪70年代，集散控制系统（DCS）；（4）20世纪90年代，现场总线控制系统（FCS）。
现场总线——精选推荐
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。
工业控制网络复习重点
工业控制网络题型：填空（15*1’）选择（10）分析（2）简答（5）操作（10’）第一章1.现场总线定义：国际电工委员会制定的国际标准IEC61158对现场总线（fieldbus）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、多点通信的数据总线称为现场总线。
现场总线——控制网络现场总线——工业电话线现场总线——底层控制网络2.输入输出设备总线上的数据输入设备：包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据；总线上的输出数据用于：驱动信号灯、接触器、开关、阀门等。
3.现场总线特点⏹适应工业应用环境。
⏹要求实时性强，可靠性高，安全性好。
⏹多为短帧传送。
(短帧传输体现实时性)⏹通信的传输速率相对较低。
4.几种现场总线•Foundation Fieldbus，FF•LonWorks•Profibus•ControlNet•DeviceNet•CAN•Hart5.现场总线系统组成与组织结构➢硬件：◆总线电缆，又称为通信线、通信介质（媒体/媒介/介体）。
◆连接在通信线上的设备称为总线设备，亦称为总线装置、节点（主节点、从节点）、站点（主站、从站）。
软件包括：➢系统平台软件：为系统构建、运行以及为系统应用软件编程而提供环境、条件或工具的基础软件。
包括组态工具软件、组态通信软件、监控组态软件和设备编程软件。
➢系统应用软件：为实现系统以及设备的各种功能而编写的软件，包括系统用户程序软件、设备接口通信软件和设备功能软件。
6.在现场总线控制系统中，总线设备主要分为6类➢变送器／传感器（输入设备）；➢执行器（输出设备）；➢控制器；➢监控／监视计算机；➢网桥／网关/中继器/集线器/交换机/路由器（网络互联设备）；➢其他现场总线设备（HMI）。
7.现场总线技术特点：1、现场通信网络2、数字通信网络3、系统的开放性4、现场设备互连网络5、系统结构和功能高度分散性6、互操作性与互换性网络优点（5个）：1、导线和连接附件大量减少2、仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少3、设计、安装和调试费用大大降低4、维护开销大幅度下降5、提高了系统的可靠性6、提高了系统的测量与控制精度7、系统具有优异的远程监控功能8、系统具有强大的（远程）故障诊断功能9、用户具有高度的系统集成主动权10、现场设备更换和系统扩展更为方便11、为企业信息系统的构建创造了重要条件12.概括现场总线是综合自动化的发展需要综合自动化要求对企业信息的优化利用。
现场总线知识点
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。
现场总线知识点范文
现场总线知识点范文现场总线（Fieldbus）是工业自动化领域中的一种通信协议和技术，用于连接现场设备和控制系统，实现实时数据传输和控制命令传递。
本文将介绍现场总线的基本原理、应用领域、通信方式以及一些常用的现场总线协议。
一、现场总线的基本原理现场总线的基本原理是将传感器、执行器和控制器等现场设备通过一种共享的总线连接起来，形成一个分布式控制系统。
这些设备可以通过总线实时地传输数据，控制命令和参数设置等信息。
现场总线的基本组成部分包括总线通信介质、总线控制器、现场设备和连接器等。
总线通信介质可以是双绞线、光纤或者无线传输等，根据具体的应用场景选择。
总线控制器负责协调数据传输和通信方式的管理。
现场设备包括传感器、执行器和控制器等，通过总线与总线控制器进行通信。
连接器用于连接总线和现场设备、总线和总线控制器之间的通信。
二、现场总线的应用领域现场总线广泛应用于工业自动化领域，例如工厂自动化、能源管理、交通控制、楼宇自动化等。
以工厂自动化为例，现场总线可以用于连接传感器和控制器，实现对生产过程的监控和控制。
通过实时传输数据，可以及时捕捉到异常情况，提高生产效率和质量。
三、现场总线的通信方式现场总线的通信方式一般采用主从式通信或者对等式通信。
主从式通信中，总线控制器作为主节点，向从节点传输数据和指令，从节点负责接收和执行命令。
对等式通信中，各节点之间可以彼此之间传输数据和指令，实现分布式的控制和管理。
四、常用的现场总线协议1. Modbus：Modbus是一种常用的串行通信协议，支持点对点和多点通信，主要应用于工业自动化和建筑自动化等领域。
2. Profibus：Profibus是一种常用的现场总线协议，适用于不同的应用场景，例如过程自动化、离散自动化和制造自动化等。
3. DeviceNet：DeviceNet是一种基于CAN总线的现场总线协议，主要用于工厂自动化和机械控制等领域。
4. EtherNet/IP：EtherNet/IP是一种基于以太网的现场总线协议，实现了工业以太网的实时通信和控制功能，适用于工厂自动化和过程控制等应用场景。
《现场总线技术大全》课件
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
现场总线基础知识
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。
现场总线知识点总结(打印版)
1.集散控制系统是以微型计算机为基础的分散性综合控制系统。
集散控制系统的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。
它是计算机技术、通信技术、控制技术和CRT显示技术（简称4c技术）相互渗透发展的产物。
采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，以分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代工业的生产和管理要求。
2.集散控制系统由集中管理部分、分散啊控制检测部分和通信部分组成。
集中管理部分可分为运行员操作站、工程师工作站和管理计算机；分散控制监测部分按功能可分为控制站、监测站；通信部分用于完成控制指令及各种信息的传递和数据资源的共享。
集散控制系统按照自下而上的功能可分为四层：现场控制级、过程装置控制级、车间操作管理级和调度管理级。
3.集散控制系统组态功能包括硬件组态和软件组态。
4.CRT操作方式的特点：信息量大、显示方式多样化、操作方便容易、透明度提高。
5.组态操作包括系统组态、控制组态、画面组态和操作组态。
6.过程画面组态主要由静态画面、动态画面及画面合成等内容组成。
7.集散控制系统的显示画面可分为四层：区域显示、单元显示、组显示、细目显示。
8.集散控制系统的显示画面分为：概貌显示画面、过程显示画面、仪表面板显示画面、趋势显示画面、报警显示画面、系统显示画面。
9.数据信息：具有一定编码、格式和字长的数字信息。
10.传输速率：指信道在单位时间内传输的信息量。
11.传输方式：①单工方式：信息只能沿单方向传输的通信方式②半双工方式：信息可沿着两个方向上传输，但在某一时刻只能沿一个方向传输的通信方式③全双工方式：信息可以同时沿着两个方向传输的通信方式。
有基带传输、载带传输和宽带传输。
12.异步传输：信息以字符为单位进行传输，每个信息字符都具有自己的起始位和停止位，一个字符中的各个位是同步的，但字符与字符之间的时间间隔是不确定的；同步传输：信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输的。
现场总线中的名词解释
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。
现场总线课后题答案 考试重点
1、工业企业类型是如何划分的？按照加工处理模式，把工业划分为流程工业、制造业和混合型三种。
2、什么是工业网路？工业网络是由哪些主要部分组成的？工业网络是在一个企业范围内将信号检测数据传输、处理存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现企业内部资源共享，信息管理、过程控制、经营决策并能够访问企业外部资源和提供限制性外部访问，是的企业的生产管理和经营能够高效率的协调运作，从而实现企业集成管理和控制的一种网络环境。
按网络连接结构，将企业的网络系统划分为三层：底层、控制层、企业的内部网络外部的互联网；按网络的功能结构，将工业网络划分为3层：企业资源计划层、制造执行系统层、现场总线控制系统层。
3、现场总线在工业网络中处于什么位置？主要作用是什么？现场总线属于工业网络中控制网络的范畴，在工业网络的功能层次结构中处于底层的位置，所以它是构成整个工业网络的基础。
主要作用：进行过程数据采集，进行直接的数据控制，进行设备和系统的监测和诊断，实施安全性和冗余方面的措施。
4、什么是NRZ 编码和曼彻斯特编码？它们各有什么特点？非归零码是相对于归零码来说的，如果逻辑1表示高电平，逻辑0表示低电平，则在整个码元时间内都维持有效电平的编码就是NRZ。
特点存在直流分量，能有效的利用信道的带宽。
曼彻斯特编码是工业中数据通信中最常用的一种基带信号编码，也叫相位编码。
具有内在的时钟信号，它的特点是在每一个码元中间都产生一个跳变，这个跳变沿既可以作为时钟也可以代表数字信号的取值。
不存在直流分量，需要双倍的传输带宽。
5、什么是异步传输和同步传输？异步传输和同步传输是串行通信中使用的两种同步方式。
异步传输以字符为单位发送数据，一次传送一个字符，每一个字符可以是5位或8位，在每个字符前要加上一个起始位，用来指明字符的开始，每个字符的后面还要加上一个终止码用来指明字符的结束。
同步传输是以数据块为单位进行传输的数据块的组成可以是字符块也可以是外块，同步传说效率比异步传输高。
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一章1、现场总线：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。
2、现场总线技术特点：系统的开放性、互可操作性、通信的实时性和确定性、现场设备的智能与功能自治性、对现场环境的适应性。
3、现场总线的优越性：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、提高系统的准确性与可靠性。
4、企业网络系统按功能结构划分为：企业资源规划层ERP、制造执行层MES、现场控制层FCS。
二章1、总线协议：总线上的设备如何使用总线的一套规划。
2、总线主设备：有能力在总线上发起通信的设备。
3、总线仲裁：对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。
有集中仲裁和分布式仲裁两种。
4、数据通信系统中，无线传输媒体：电磁波、红外线。
有线媒体：双绞线、电缆、电力线、光缆。
5、工业数据通信中常用数据传输速率9600b/s、31.25kb/s、500kb/s、1mb/s、2.5mb/s、10mb/s、100mb/s。
6、误码率pe：数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。
用处：7、增加带宽w并不能无限制地是信道容量增大。
8、模拟数据编码：采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态。
数字数据编码：用低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。
9、模拟数据编码的三种编码方法：幅值键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。
10、曼彻斯特编码定义：数据通信中最常用的一种基带信号编码。
好处：在一个位时间内，其中间点总有一次信号电平的变化，这一信号电平的变化可用来作为节点间的同步信息，无需另外传送同步信息。
11、串行传输：数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。
并行传输：将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上传输。
12、同步传输和异步传输是指通信处理中使用时钟信号的不同方式。
13、同步原因：接收方为了能正确恢复位串序列，必须能正确区分出信号中的每一位，区分出每个字符的起始与结束位置，区分出报文帧的起始与结束位置。
同步方法：位同步、字符同步、帧同步。
14、冗余校验：在基本数据信息的基础上加上附加位，在接收端通过这些附加位的数据特征，校验判断是否发生了传输错误。
15、冗余校验方法：奇偶校验、求和校验、丛向冗余校验LRC、循环冗余校验。
16、最常用的两种传输差错校正方法是自动重传和前向差错校正。
三章1、网络拓扑：星形、总线、树形。
P47（可能大题）p39未总结2、在控制网络中，这种用于解决介质争用冲突的方法称为传输介质的访问控制方式，也被称为总线竟用或总线仲裁技术。
3、网络传输介质的访问控制方式：载波监听多路访问/冲突检测、令牌、时分复用。
4、OSI参考模型共7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
1~3层为底层功能，即通信传送功能。
4~7层为高功能层，即通信处理功能。
5、p53（可能大题）6~ 常见的网络互联设备：中继器、网桥、路由器、网关。
6、中继器：属于物理层的网络互连设备，作用是延长电缆或光缆的传输距离，也可用于增加网段上挂接的节点数量。
7、网桥：作用在物理层和数据链路层的存储转发设备，在两个相同类型的网段之间进行帧中继，在局域网之间存储或转发数据帧。
8、路由器：工作在物理层、数据链路层和网络层，它比中继器和网桥更复杂一点，并包含有软件。
9、网关：又称网间协议变换器，用以实现不同通信协议的网络之间的互联。
四章1、2.0A给出了can报文标准格式，而2.0B给出了标准和扩展的两种格式。
2、can分为数据链路层和物理层。
而数据链路层又包活逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层。
3、Can总线上的信号电平是总线传输介质两条线之间的差分电压。
4、隐形状态：两线间差分电压近似为0，显性状态时：为2~3V。
5、终端电阻阻值为120Ω，图p646、根据can报文帧的不同用途，分为：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧。
图P687、SJA1000CAN通信控制器是Philips公司的。
图P918、采用事件触发的目的：避免访问等待时间的随机性，保证通信的确定性。
图P9910、SAE J1939就是基于can的汽车控制网络的标准。
它采用can2.0扩展帧格式。
五章1、基金会现场总线FF是由现场基金会组织开发的，已列IEC61158标准，FF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，还可通过通信总线为现场总线设备提供工作电源，在早期FF中设立了低速总线H1和高速H2，H1速率为31.25kb/s，98年开发速率为10/100mb/s的高速网段HSE代替H2.2、FF的参考模型只具备ISO/OSI参考模型中的物理层、数据链路层、应用层。
不过它在应用层上增加了用户层。
3、通信栈：在相应软硬件开发过程中，往往又把除去最下端的物理层和最上端的用户层之后的中间部分作为一个整体，称为...4、通信参考模型四层基础上，按要完成的功能分为：通信实体、系统管理内核、功能块应用进程。
他们之间通过虚拟通信关系VCR来沟通信息。
图p1215、VCR类型：客户/服务器型、报告分发型、发布/预订接收型。
6、携带协议信息的数字信号以31.25khz的频率、峰~峰电压为0.75至1v的幅值加载到9至32v的直流供电电压上。
7、在网段的两个端点附近分别连接一个终端器，每个终端器由100欧电阻和一个1uf的电容串联组成。
8、H1的信号编码组成：协议报文编码、前导码、帧前定界码、帧结束码。
9、A型电缆为新安装系统中推荐使用的电缆10、低速现场总线H1支持点对点连接、总线型、菊花链型、属性拓扑结构。
11、（简答）链路活动调度器LAS：在基金会现场总线中所有的链路上都要求有一个且仅有一个链路活动调度器(LAS)。
该LAS 在数据链路层被用作总线仲裁器。
LAS 的功能如下:(1)能认知新设备并将新设备加入到链路中去。
(2)能从链路中除去没有响应的设备。
(3)能在链路上发布数据链路时间和调度时间。
(4)在调度时间内轮询那些以缓冲区存储数据的设备。
(5)在调度时间之间发送优先级驱动的令牌给某设备。
12、按照设备的通信能力，基金会现成总线把通信设备分三类：链路主设备、基本设备和网桥。
13、链路活动调度器竞争过程将选择具有最低节点地址的链路主设备成为LAS14、网络管理代理的虚拟现场设备的通信实体由各层的协议和网络代理共同组成，通信栈是其中的部分。
15、FF的功能块位于FF通信模型的最高层---用户层16、设备描述DD是FF为实现设备间的可互操作而提供的关键技术和重要工具。
17、设备描述的参数分层：一层是通用参数，即公共属性，二层是功能块参数，三层是转换块参数，四层是制造商专用参数。
H1网段每个总线段的两端各需要一个终端器，而且每一段只能有一个终端器。
18、在有本质安全防爆要求的危险场所，现场纵向网段还应该配有本质安全防爆栅19、如果现场设备间距离较长，超出范围要求的1900m是，可采用中继器延长网段长度，最多可用4个中继器，达到9500m。
使用4个中继器网段中各种设备的个数可达156个六章1、PROFIBUS中主要包含有PROFIBUS-DP-----PROFIBUS-FMS----PROFIBUS-PA三个子集。
2、（简答）三个子集的特点：--DP是专为自动控制系统与设备分散I/O之间的通信而设计的，用于分布式控制系统设备间的数据传输。
--FMS适用于承担车间级通用型数据通信，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。
--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，及需要总线供电的任务。
3、FMS、DP规程物理层用RS-485光纤，PA规程物理层用IEC-1158-2标准4、PROFISUS适用于高速数据传输，速度在9.6kb/s~~12mb/s之间5、--PA具有本质安全特点，速度固定为31.25kd/s6、PROFIBUS参考模型共两层，第一层即物理层提供了用于传输的RS-485传输技术或光纤。
第二层即现场总线数据链路层FDL采用基于Token-Passing的主从分时轮询协议，完成总线访问控制和可靠的数据传输。
7、由于物理层的不同--PA和--DP网段间必须通过耦合器才能相连8、PROFIBUS分主站和从站，主站：1类主站：PLC、PC等。
2类主站：编程器、操作员工作站、操作员接口9、PROFIBUS主站间令牌传递方式，主站和从站间主从方式。
10、在RS-485 总线电缆上主要使用9针的D型接头11、从站与1类主站间的非周期性数据通信称作MS1，从站与2类主站间的则为MS212、实现一个工控设备的PROFIBUS的通信有3种方案：采用单片机、采用专用的通信电路ASIC芯片、采用接口模块13、链接器在DP网段被视为一个从站，而在其所在的PA网段上则被视为此PA网段的主站。
七章1、FF中h1的高速网段HSE、PROFIBUS的上层网段PROFINET、Modbus/TCP、Ethernet/IP 等，都是人们心目中工业以太网的代表。
2、应对通信费确定性的缓解措施P233（大题或简答）3、10BaseT-------(解释意思)4、工业以太网中通常利用TCP/IP协议来发送非实时数据，而采用UDP/IP来发送实时数据5、IP地址为一个32位的二进制数串，以每8位为一个字节，每个字节分别用十进制表示，取值范围0~2556、IPv432位地址，IPv6128位7、以便有实时通信要求的节点与没有实时通信要求的节点可以方便地共存于同一网络，实时以太网媒体访问控制在对标准CSMA/CD协议进行改进后形成的RT-CSMA/CD就是其中的一种。
8、电缆的插头连接器一般为RJ45，按照工业防护性能等级又分为IP20和IP67两种9、Switch属于PROFINET的网络连接设备，通常称为交换机，Switch将快速以太网分成不会发生传输冲突的单个网段，并实现全双工传输，即在一个端口可以同时接受和发送数据。
因此避免了大量传输冲突10、针对工业现场中具有不同功能的现场设备，PROFINET定义了2种数据交换方式，分散式IO设备和分散式自动化方式11、PROFINET中的设备分成3类：IO Controler控制器、IO Supervisor监视器、IO设备12、（简答）针对现场控制应用对象的不同，PROFINET有3种不同时间性能等级的通信：（1）采用TCP/UDP/IP标准通信传输没有严格时间要求的数据，如对参数赋值和组态（2）采用软实时（SRT）方式传输有实时要求的过程数据，用于一般工厂自动化领域（3）采用等时同步实时（IRT）方式传输对时间要求特别严格的数据，如用于运动控制13、EtherNet/IP通信参考模型中CIP控制部分用来实现实时I/O通信，信息部分用来实现非实时的信息交换八章1、LonWorks是一个开放的控制网络平台，它的核心部分-------LonTalk通信协议2、路由器的使用是LonWorks网络突破了传统现场总线在通信介质、通信距离、通信速率方面的限制3、神经元芯片内部装有3个微处理器，MAC处理器，网络处理器和应用处理器4、神经元通信端口可配置3种不同的接口模式：单端（可进入睡眠状态）、差分、专用模式5、双绞线是使用最广泛的一种传输介质，对双绞线的支持主要有3类收发器，直接驱动、EIA-485和变压器耦合6、路由器是中继器、桥接器、配置型路由器和学习型路由器的统称7、LonTalk协议的网络地址有3层结构：域、子网、节点8、每个神经元芯片有一个独一无二的48位Neuron ID地址9、网络变量定义P311十章1、短程无线数据通信主要涉及IEEE802.11x无线局域网，IEEE802.15.1（蓝牙）和IEEE802.15.4（ZigBee）无线个域网等技术2、蓝牙工作在2.4GHZ的频段ZigBee数据传输速率为10~250kb/s，适用于低速率的数据传输应用，其通信传输理想连接距离为10~75m之间，ZigBee网络节点的能耗非常小，典型的峰值发射功率为1mw，其能耗小于wifi及蓝牙。