最新现场总线知识点汇总
现场总线总复习
✓ 总线定时——总线操作用"定时"(timing)信号进行同步 。定时信号用于指明总线上的数据和地址在什么时刻 是有效的。
✓ 容错——设备在总线上传送信息出错时，如何减少故 障对系统的影响。
✓ 信源编码——信源编码是把连续信号变换为数字信号 。
✓ 曼彻斯特编码(Manchester Encoding)——这是一种常 用的基带信号编码。它具有内在的时钟信息，因而能 使网络上的每一个系统保持同步。在曼彻斯特编码中 ，时间被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一个 比特。每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段 所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间 段传送的是比特值本身。可见在一个时间段内，其中 间点总有一次信号电平的变化。因此携带有信号传送 的同步信息而不需另外传送同步信号。
➢ 通信系统模型 ➢ 传输介质 ➢ 通信速率 ➢ 通信距离 ➢ 网络大小 ➢ 数据帧的长度 ➢ 控制器芯片 ➢ 收发器 ➢ 工作方式
第2章 网络与通信基础
基本概念
✓ 总线 ——总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵 循同一技术规范的连接与操作方式。
✓ 总线主设备——可在总线上发起信息传输的设备叫做 “总线主设备。
✓ 数字数据编码——用高低电平的矩形脉冲信号来表达 数据的0，1状态的，称为数字数据编码。
✓ 基带传输——采用数字数据编码，在基本不改变数据 信号频率的情况下，直接传输数据信号的传输方式， 称为基带传输。基带传输可以达到较高的数据传输速 率，是目前广泛应用的数据通信方式。
第2章 网络与通信基础
基本概念（续）
✓ 现场控制网络的单个节点面向的控制信息量不大，信 息传输的任务相对也比较简单，但对实时性、快速性 的要求较高。
现场总线知识点打印
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。
现场总线复习题
现场总线复习题现场总线复习题现场总线（Fieldbus）是一种用于工业自动化领域的通信协议，它通过一组标准化的通信规范，实现了不同设备之间的数据传输和控制。
在现场总线的学习过程中，我们需要掌握一些基本的概念和技术，下面是一些现场总线的复习题，帮助大家回顾和巩固所学的知识。
1. 现场总线的主要特点是什么？现场总线的主要特点包括：分布式控制、实时性、可编程性、可扩展性、可靠性和开放性。
2. 现场总线的通信速率是如何定义的？现场总线的通信速率是指数据传输的速度，通常以位/秒（bps）来表示。
常见的现场总线通信速率有：1 Mbps、2 Mbps、5 Mbps等。
3. 现场总线的物理层有哪些常见的传输介质？现场总线的物理层常见的传输介质包括：双绞线、同轴电缆、光纤等。
4. 现场总线的数据传输方式有哪些？现场总线的数据传输方式包括：主从模式、多主模式和对等模式。
5. 现场总线的拓扑结构有哪些常见的类型？现场总线的拓扑结构常见的类型有：总线型、星型、树型、环型等。
6. 现场总线的通信协议有哪些？现场总线的通信协议有：Profibus、Modbus、CAN、Ethernet等。
7. 现场总线的数据传输方式有哪些？现场总线的数据传输方式包括：同步传输和异步传输。
8. 现场总线的数据帧结构是怎样的？现场总线的数据帧结构一般包括：帧头、帧数据和帧尾。
9. 现场总线的错误检测和纠正方法有哪些？现场总线的错误检测和纠正方法有：奇偶校验、CRC校验、重发机制等。
10. 现场总线的应用领域有哪些？现场总线广泛应用于工业自动化领域，包括：工厂自动化、过程控制、机械控制等。
通过对这些复习题的回顾，我们可以加深对现场总线的理解和应用。
同时，我们还需要进一步学习和掌握现场总线的相关知识，包括通信协议的详细规范、数据传输的具体方法等。
只有通过不断的学习和实践，我们才能在工业自动化领域中灵活应用现场总线技术，提高生产效率和质量。
总结起来，现场总线是工业自动化领域中常用的通信协议，具有分布式控制、实时性、可编程性、可扩展性、可靠性和开放性等特点。
1-现场总线基础知识
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
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。
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）。
现场总线考点汇总
第一章1、现场总线定义：原本是指现场设备之间的公用信号传输线；后来被定义为应用在生产现场，在测量设备之间实现双向串行多节点数字通信技术。
是指将现场设备（如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等）与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。
2、工业控制系统的发展经历了以下5个阶段：A、气动信号控制系统20世纪50年代以前B、电动信号模拟控制系统20世纪50年代C、集中式数字控制系统20世纪60年代D、DCS集散控制系统/分散控制系统/分布式控制系统0世纪70年代中期E、FCS现场总线控制系统20世纪80年代中后期3、FCS与传统控制系统比较传统控制系统采用的是各种独立的、分离的技术；FCS不再有系统的接口问题，统一在一个自动化环境中。
4、FCS与INTERNET区别A、FCS数据传输的及时性和系统响应的实时性更强B、通讯方式：FCS采用广播和多组方式；IT网络实现一对一方式C、FCS更能适应恶劣环境D、FCS需要面向连接服务和无连接的服务E、FCS应用进程可以根据客户/服务器或发布者/接受者方式相互作用F、FCS解决多家公司产品的兼容性G、通信量：FCS针对物流、能流、动作流程，技术成熟、先进、实用；IT网络信息量大5、现场总线结构模型信息层（可连接的设备包括控制器、PC、操作员站、高速I/O、其它局域网设备，通过网关设备可以连接入因特网）控制层（连接不同的可编程设备、控制器、人机终端等，通过网关设备与信息层相连，很多应用实时性要求较高，包括I/O的实时刷新、互锁信息和控制器等之间报文的报文传递等）设备层（面向大量的现场设备，通过扫描器或网关设备将数据传送到控制层）A、总线拓扑结构B、线状结构C、星型结构D、环状结构E、分支结构6、现场总线组成A、现场总线控制系统B、现场总线的测量系统C、设备管理系统D、总线系统计算机服务模式E、数据库F、网络系统的硬件与软件硬件：（1）、总线电缆；（2）、连接在通信线上的设备称为总线设备，总线主设备和总线从设备软件：（1）、系统平台软件；（2）系统应用软件7、与DCS等传统的系统相比，现场总线（系统）有以下特点：A、现场通信网络B、数字通信网络C、开放互连网络D、现场设备互连网络E、结构与功能高度分散F、现场设备的互操作性与互换性8、FCS的核心----总线协议（解决双向数字通信的基本依据和标准）9、现场总线访问方式A、主控方式：一个高级别的节点控制所有的信号传输，顺序和时间。
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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(重点)
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。
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。
现场总线技术期中考试复习总结要点.doc
现场总线技术期中考试复习要点一、现场总线技术基本概念部分什么是现场总线、常用现场总线的名称、工业控制系统发展过程中典型的控制系统及结 构特点、现场总线的技术特点与结构特点、企业管理层与现场总线控制系统的关系与网络体系结构。
1. 相关作业的内容。
什么是现场总线：现场总线是应用在纶产现场、在微机化测量控制设备之间实现双 向串行多节点数宁通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网2. 3.常用现场总线的名称：基金会现场总线（FF ）, Lonworks, profibus, can, harto 工业控制系统发展过程中典型的控制系统及结构特点：• 基地式气动仪表控制系统：各测控点形成自封闭状态，无法与外界沟通信息, 操作人员只能通过生产现场的巡视，了解生产的过程。
• 集中式数字控制系统：用一台计算机取代控制室的几乎所有的仪表盘，可靠性 还较差，一旦计算机出现某种故障，就会造成所有控制回路瘫痪、生产停产的 严重局面。
• DCS 分布式控制系统：集中与分散相结合，不同厂家的设备不能互连在一起, 难以实现互换与互操作，组成更大范围信息共享的网络系统存在很多休1难。
• 新型现场总线控制系统：遵守同一协议规范，新型全分布式结构，把控制功能 彻底下放到现场，依靠现场智能设备本身便可实现基本控制功能。
4. ■■ 现场总线的技术特点与结构特点：• 结构特点：1. 分散控制，全分布。
2.相互数字通信• 技术特点：1. 系统的开放性（统一协议）2. 互可操作性与互用性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企业管理层与现场总线控制系统的关系：以现场总线为基础的企业信息系统，企业 网络屮的信息是多层次的，要把多层次的信息互联成网络，实现信息的沟通汇集与 数据分享，则需要结合现场总线控制系统。
企业管理层与现场总线控制系统的网络体系结构：< 血M 络） Ell II 一*一 J mcrnc,[矗陌 其他工作屹二、MODBUS 协议与应用部分功能码1〜6的定义、根据产品说明书写th MODBUS报文、对给出的主站或从站报文分析其中的意义。
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。
《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
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现场总线总结
个节点接收。 冲突检测：发送节点在发出信息帧的同时，还必须监听媒体，判断是否发生冲突 （同一时刻有无其他节点也在发送信息帧）。 13、开放式系统互连参考模型（OSI）？ ISO 国际标准化组织 IEC 国际电工委员会 应用层：面向用户服务 表示层：数据表示 会话层：会话控制 传输层：网络间数据包递交信任监测 网络层：逻辑地址、路由等 数据链路层：物理地址、拓扑结构、线路存取办法 物理层：电与机械的有关定义 加入分层的概念，是为了将整个体系的不同组成部分更好地按不同功能级别来划 分，同时引入服务、接口和协议三个概念。 服务说明某曾为上一层提供什么功能； 接口说明上层如何使用下一层的服务； 协议定义如何实现本层的服务。 ——————————————————————————————————
远程访问 易于学习 模块 易于升级 嵌入式的先进控制 工作站和软件： 神经网络控制软件 预测控制软件 侦查软件 仿真软件 模糊控制软件 回路整定软件 Profibus DP 接口模块 AS-i 接口模块 OPC 技术 PlantWeb 工厂管控网
1、什么是现场总线控制系统？它包括哪几部分？ 现场总线控制系统（Fieldbus Control System：FCS）是采用现场总线作为通信系 统的分布式控制系统。它由三部分组成，分别为 1、智能仪表，控制器。2、现 场总线。3、线路监控、组态计算机 2、FCS 较 DCS 的优势？ FCS 与传统的 DCS 相比，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，控制计算高品质化特点。（开放性，分散性与数字通信）。 —————————————————————————————————— 1、现场总线的应用情况 现场总线已进入推广应用阶段； 串行： 并行：要求电压小，易受干扰 2、存在的问题 ①工程开销比预料大 ②调试和运行维护比预料的难 ③与传统控制系统相比优点不明显 ④关键系统中不敢使用现场总线 3、PROFIBUS 的典型应用 ①汽车厂 ②化工厂 ③啤酒厂 ④煤矿 与 Profibus 现场总线的接口； 用户界面开发： ①信息显示画面 ②设备控制画面 ③实时报警处理
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。
杭电总线复习整理终极版
一 总线基本概念部分– 1、现场总线的概念：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、现场总线分类：按其传输数据的大小，现场总线可分为3类：传感器总线（Sensor Bus)，属于位传输；设备总线（Device Bus)，属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
– 3、现场总线的技术特点：系统的开放性互可操作性与互用性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性– 4、现场总线的优势与劣势：a .优势：节省硬件数量与投资、节省安装费用、节约维护开销、用户具有高度的系统集成主动权、提高了系统的准确性与可靠性b.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，使得控制系统的分析与综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。
5总线操作：总线上数据发送者与接收者之间的连接→数据传送→脱开这一操作序列称为一次总线操作。
总线仲裁概念：当出现几个节点同时在网络上传输信息时，优先级高的节点可继续传输数据，优先级低的节点主动停止发送，从而避免了总 线冲突。
6、信道容量香农公式：信道容量的香农计算公式–W:信道带宽–S/N:信噪比提高带宽或信噪比能增加信道容量在信道容量一定时，带宽与信噪比之间可以相互弥补。
7、模拟数据编码：·模拟数据编码采用模拟信号载波通信来表达数据的 0，1 状态。
信号的幅度、频率、相位是描述模拟信号的参数：·幅值键控(ASK Amplitude-Sheft Keying)又称键控调幅·频移键控(FSK Frequency-Sheft Keying)又称键控调频·相移键控(PSK Phase-Sheft Keying)又称键控调相8、前向差错纠正的冗余位判断：·在接收端检测和纠正差错，无需请求重发·将一些额外的位按数量的错误并进行纠正。
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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）。
7. FCS特点：1）FCS的信号传输实现了全数字化2）FCS系统结构是全分散式3）FCS的现场设备具有互操作性4）FCS的技术和标准实现了全开放5）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。
现场仍采用模拟信号，电缆较多，成本较高。
各公司的DCS各有各的标准，不能实现互联。
9. 现场总线的发展现状：国际电工委员会/国际标准协会（IEC/ISA）自1984年起现场总线标准工作，但统一的标准至今仍未完成。
1）技术原因。
目前尚没有一种现场总线对所有应用领域在技术上都是最优的。
2）利益驱动。
导致自动化行业形成多种总线技术标准并存现状。
现场总线的国际标准一直未能统一，真正实现开放性远未达到。
将以太网应用于工业自动控制系统的呼声越来越高，也就是使得控制和管理系统中的信息无缝衔接，真正实现“一网到底”。
工业以太网技术有望解决这一问题10. 诞生于不同领域的总线技术往往对这一特定的领域的适用性就好一些。
PROFIBUS适合于工厂自动化CAN适用于汽车工业FF总线适用于过程控制LonWorks适用于楼宇自动化SwiftNet适用于飞机制造P-NET适用于农业11. 现场总线国际标准1）ISO11898和ISO11519ISO11898：道路交通工具（Road Vehicle）——数字信息交换（Interchange of digital information）－用于高速通信（For high-speed communication）的控制器局域网（CAN）；ISO11519：低速CAN和VAN的标准。
2）IEC61158 ：FF H1 、ControlNet、 PROFIBUS 、P-NET 、FF HSE、 SwiftNet 、WorldFIP、Interbus。
3）IEC62026：DeviceNet、AS-iIEC62026为低压开关设备和控制设备的现场总线。
12. 工业以太网定义应用于工业自动化领域的以太网技术以太网（Ethernet）由Xerox、DEC、Intel联合推出的局域网物理层与数据链路层规范。
电子电气工程师协会在此基础上制定了局域网标准IEEE802.3，已成为信息网络的实际标准。
工业以太网一般是指技术上与商用以太网兼容，但在产品设计、材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。
13. 工业以太网的优势1）应用广泛2）成本低廉3）通信速率高4）软硬件资源丰富5）可持续发展能力强6）易于实现管控一体化14. 工业以太网存在的不足1）实时性问题2）可靠性问题3）安全性问题4）总线供电问题15. 本质安全：指通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。
16. 现场总线特点：5个特点（见教材2~3页）17. 现场总线的优点：5个优点（见教材3页）18. 互操作性和互用性的定义（见教材2页）19. 通信系统最主要的指标：有效性和可靠性有效性：传输信息的内容有多少；可靠性：接收信息的可靠程度。
20. 有效性指标：4个（熟悉概念）可靠性指标用误码率来衡量。
21. 比特率和波特率定义22. 频率特性定义23. 频谱和带宽定义24. 为什么CAN总线在位速率为1Mbps时，传输距离只有40米？1）CAN总线要求发送器在发送每一位的同时，都要监视总线电平，用以确定是否发送器竞争发送权失败，是否总线发生了位错误，是否获得了应答。
这都需要在1位时间内完成。
1Mbps 时，位时间是1微秒；2）已知铜导线中电信号的传播速度是光速的2/3，1微秒在可以在总线上跑200米，由于要做折返跑，所以总线距离不能超过100米；3）考虑到可靠采样以及需留下一定的信息处理时间的问题，一般采样点设在位时间的50%左右，所以最大传输距离还要减半，即为50米；4）还要考虑发送器延时、接收器延时，总线的最大传输距离还要打折扣，故定位40米。
25. CAN总线报文传送由哪4种不同类型的帧表示和控制？答：数据帧携带数据由发送器至接收器；远程帧通过总线单元发送，以请求具有相同标识符的的数据帧；出错帧由检测出总线错误的任何单元发送；超载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。
26. 1）PCA82C250称作CAN收发器，位于CAN总线的物理层，是完成逻辑信号与电缆上物理信号的转换（双向转换）。
2）CAN总线一般使用两根电缆进行信号传输，其名称分别为CAN_H和CAN_L。
3）CAN收发器根据两根电缆之间的电压差来判断总线电平，这种传输方式称为“差分传输”。
电缆上传输的电平信号只有两种可能，分别为显性电平和隐性电平，其中显性电平代表逻辑0，隐性电平代表逻辑1。
4）CAN-bus发布了两个通信标准，即高速通信标准ISO11898（最高1Mbps）和低速通信标准ISO11519（最高125Kbps），这两个标准中差分电平的特性不相同（如表1-1所示）表1-15）CAN_bus采用双绞线连接，并配合差分传输方式，可以有效抑制共模干扰。
共模干扰是指信号线上干扰信号的幅度和相位都相同。
R 6）PCA82C250有三种工作模式，即高速模式、准备模式和斜率模式，模式控制通过S控制引脚完成。
27. SJA1000支持两种不同的协议模式，即BasicCAN模式和PeliCAN模式。
28、为什么在CAN总线的两端要加终端匹配电阻？终端电阻的阻值一般是多少？答：现场总线中数据的传输是以电信号的形式在电缆中传播的，而电信号对电缆的阻抗比较敏感，当阻抗不连续或发生突变时，就会发生电信号的反射。
反射过程比较复杂，也有可能多次反射，反射的信号可能会混叠在正常信号上，引起电平的变化，导致数据传输出现错误。
为了使电缆终点的阻抗保持连续而不发生突变，CAN_bus规定在电缆的两端或一端接入匹配电阻，即终端电阻。
在CAN_bus中终端电阻一般为120欧姆。
29、计算机网络基础知识计算机网络是现场总线技术的基础，熟悉计算机网络体系结构和拓扑结构，了解网络中每层的功能和网络节点的连接方式，为学习现场总线协议作准备。
1）.计算机网络体系结构：计算机网络层次结构模型和各层协议的集合。
2）. 网络协议：为了进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
网络协议是计算机网络中不可缺少的组成部分。
3）. 网络协议包括三个要素：语法、语义和时序。
（1）语法：用户数据和控制信息的结构和格式；（2）语义：需要发送何种控制信息，以及完成的动作以及所作出的响应；（3）时序：对事件实现顺序的详细说明。
4）.国际标准化组织（ISO）提出了开放系统互连参考模型OSI-RM，该标准定义了网络互联的7层框架，实现了系统间的互联性、互操作性和可移植性。
在这里“开放”是指遵循OSI标准的任何系统之间均可通信，“系统”是指各系统中与互联有关的部分。
5）. OSI七层框架的层次划分原则如下：1）网络各节点都有相同的层次，相同的层次具有相同的功能；2）同一节点内相邻层次间通过接口通信；3）每一层使用下层提供的服务，并向上层提供服务；4）不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
30 如何理解协议与服务的关系？（请查计算机网络教材）。