基于现场总线与以太网互联的工业网络应用(组态部分)
工业以太网与现场总线技术及应用
工业以太网与现场总线技术及应用摘要：工业控制需要高速、廉价、易于集成的通信网络。
以太网就是这样的一种网络。
本文分析了工业以太网在现场总线控制系统中的应用前景,指出工业以太网的介入使现场总线能更好的满足实时控制的要求,并给出了工业以太网应用实例。
关键词：现场总线控制系统以太网 FCS一引言随着计算机和网络技术的发展，以智能化仪表和分散控制为特色的现场总线技术，把控制领域带入了一个新的时代。
它所倡导的全开放、全分散、互操作的思想，成了未来控制领域崭新的特点。
但是,目前的现场总线技术仍具有很大的局限性,在全开放、全分散控制等方面,仍存在许多需要解决的问题。
首先,在目前现场总线控制系统中,主要是低速现场总线,现场仪表和设备的计算能力和信息处理能力较低,主要用于数据采集和控制信号的输出,并实现PDI控制等一些简单的控制算法。
复杂的控制功能,如预测控制、神经网络控制、系统优化等,仍需要在PC机或工作站上实现。
其次,由于现场总线位于整个系统的最底层,只是系统的一个组成部分,仅仅现场总线仍不足以实现系统的全开放结构。
同时,目前已经出现了Profibus 、Foundation Fieldbus等几十种现场总线。
由于每种现场总线代表着不同厂商的利益,各大厂商进行了激烈的市场竞争,这些现场总线很难实现统一。
因为不同现场总线产品不能实现互操作,一旦用户选择某种现场总线,今后就会被局限于这种现场总线,再选择另一种现场总线,必须付出高昂的代价。
因此,在现场总线的迅速发展过程中，形成一个统一的协议却始终是一个争论的焦点。
为了解决以上全分散、全开放、不同协议的现场总线系统集成问题,人们开始逐步达成一个共识，即向以太网靠拢将成为今后现场总线发展的一个趋势。
二以太网进入现场总线以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。
它具有如下特点：(1)以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术,它受到广泛的技术支持,因此容易获得控制领域生产厂家的认可。
基于工业以太网和现场总线互连的氧化锌生产线网络控制系统
第３ 期
刘星平等 ： 基于工业以太网和现场总线互连的氧化锌生产线网络控制系统
２ ５
２ 化 自化产 项工流及 结 曼 ｎ 动生线 目艺程其 构 。 置
设备 成 组 ｊ
自动化挥 发窑氧化锌 生产工艺 过程如 图 １ 示． 所 发 窑生 产线 为例 展开 ．
嚣耋 手萎 茎 萎
既处 理 了废 渣 ， 约 了资源 ， 给企业 带来 了经济 效 节 又 益 ， 一个 资源再 生 的 良好 循环 型项 目． 是 氧化 锌挥发 窑燃 烧过 程呈 现大惯 性 、 大滞后 、 严 重非 线性 、 料 热值 和燃烧 风量 随机 波动 不确定 、 燃 多 变量 耦合严 重 、 布 温 度 参 数 、 易 检 测等 特 性 ， 分 不 传
为 企业 网的上 层设备 之 间的通信 网络 ， 将主控 制 器 、 作 员站及 管理计 算机 连接起 来．在 企 业 网的最底 操 层 采 用现 场 总线 的形式． 系统具有成 本低 、 构 简单 、 靠性 高 、 制 分散 ， 实现 真正 的 ” 分布 式 ” 该 结 可 控 可 全
控 制等特 点 ， 能够组 成开放 式 自动化控 制 系统 ； 因而 可克服 以往 集散控 制 系统和现 场 总线控 制 系统 的局 限性， 大大 降低 控制 系统 的成 本 、 高控 制 系统 的性 能 ， 获得优 良的性 能价 格 比． 提 并
关键 词 ：工业 以太 网 ； 现场 总线 ； 氧化锌 生产 线 ；网络 化控 制
中图分类 号 ：ＴＰ ３ ３６
文献标 识码 ：Ａ
文 章编 号 ：１ ７ —１ ９ ２ ０ ） ３ ０ ４ ５ ６ １ １ Ｘ（ ０ ８ ０ 一Ｏ ２ 一Ｏ
０ 引 言
随着计 算机 技术 、 信技 术和 控制技 术 的发展 ， 通 传 统 的工 业 控 制 领 域 正 经历 着 一 场 前 所 未 有 的变
以太网和现场总线在工业网络中的应用
以太网和现场总线在工业网络中的应用计算机技术和通信技术的发展使工业控制系统进入了网络时代，各种工业现场总线技术应用而生。
展现在用户面前的是技术种类繁多的产品和一个支离破碎的市场，各对手为哪个工业标准是最完美方案而斗争。
工业以太网的应用实际是其主流技术TCP/IP与现场总线协议相融合的过程。
通信过程的效率、传输速度、可靠性、开放性决定了各种技术应用的生命力。
用工业网关产品，合理选择TCP/IP不所有的现场总线协议都容易改变为使用TCP/IP。
以AS-Interface和CAN 为例，它们都是高度优化服务于I/O的，反映一个网络信息AS-Interface只需4位，CAN最大需8字节，AS-Interface还能携带电源。
要使它们使用以太网+TCP/IP是不可想象的。
尽管如此，在连接这两个系统时可以使用网关来完成电信号和协议间的转换。
对于AS-Interface，通过使用共享内存就能实现I/O的交叉传输。
网关包括一个主控器，它能读取输入量、存储数值、将输出值发送到设备端。
它还包含一个TCP/IP服务器，以访问共享存储器，使I/O服务器，以访问共享存储器，使I/O数据能够被客户访问。
在工业网络中，设备/传感器层、车间层、管理层的数据通信有各自的特点，在选择通信方式是需综合考虑通信过程的效率、传输速度、可靠性及协议的开放性。
现有的现场总线系统有其自己的市场位置，在近期这种情形将保持。
以太网会在现有的工业通信系统中增加但不会取代它们。
但有一点可以肯定，网络协议的融合技术将得到加强，集成多种通信协议的工业网关产品将占有更大的市场份额。
Witech的SB-262A服务器是采用高科技的硬件设计，19英寸标准工业机架，。
现场总线与工业以太网》实验报告(实验2)
现场总线与工业以太网》实验报告（实验2）描述实验的目的和重要性本实验的目的是探究现场总线和工业以太网在工业自动化系统中的应用。
通过搭建实验环境，我们将深入研究现场总线和工业以太网的特性、性能和适用范围。
此实验对于研究和理解工业通信网络的原理和应用具有重要意义。
在现代工业自动化系统中，实时、高效的通信是至关重要的。
现场总线和工业以太网作为两种常见的工业通信协议，被广泛应用于各个行业。
而了解并比较这两种通信协议的特点和优势，对于工程师来说具有很大的实用价值。
通过本实验，我们将能够更好地理解现场总线和工业以太网的应用场景，以及它们在工业自动化系统中的优劣势。
通过这次实验，我们希望能够掌握以下技能和知识：了解现场总线和工业以太网的基本原理和特性；理解并能够搭建现场总线和工业以太网的实验环境；学会使用相关工具和设备进行实验操作；比较和评估现场总线和工业以太网的性能和适用范围；掌握故障排除和问题解决的方法。
通过实验的研究和实践，我们将能够更好地应用现场总线和工业以太网技术，提高工业自动化系统的效率和可靠性，并为企业的发展做出贡献。
准备实验设备和材料，包括现场总线和工业以太网设备、计算机等。
确保实验设备连接正确，包括连接电源、网络线等。
打开计算机，启动相应的实验软件和工具。
进行现场总线的实验，按照实验指导书的要求进行操作，包括建立和配置现场总线网络、设置节点等。
进行工业以太网的实验，按照实验指导书的要求进行操作，包括建立和配置工业以太网网络、设置节点等。
在实验过程中记录数据和观察现象，确保准确性和完整性。
完成实验后，关闭实验设备和软件，整理实验现场。
撰写实验报告，包括实验目的、实验步骤、实验结果、实验分析等内容。
检查实验报告的格式和内容，确保准确性和完整性。
提交实验报告，并按要求参与实验讨论和评审。
以上是《现场总线与工业以太网》实验2的实验步骤说明。
在本实验中，我们研究了现场总线和工业以太网的特性和性能。
通过实验数据的收集和分析，我们得出了以下结论：数据传输速度：工业以太网的传输速度明显快于现场总线。
现场总线与工业以太网融合的技术路径
现场总线与工业以太网融合的技术路径现场总线与工业以太网融合的技术路径随着工业自动化和智能制造的快速发展，现场总线与工业以太网的融合成为了实现工业4.0的关键技术之一。
现场总线技术以其简单、可靠、成本效益高的特点，在工业自动化领域得到了广泛应用。
而工业以太网则以其高速、大容量、易于扩展的优势，在现代工业通信中扮演着越来越重要的角色。
本文将探讨现场总线与工业以太网融合的技术路径，分析其发展趋势和实现策略。
一、现场总线与工业以太网概述现场总线是一种用于工业自动化领域的数字通信网络，它连接了现场设备与控制系统，实现了设备之间的数据交换和控制命令的传输。
现场总线技术具有实时性、可靠性和抗干扰性强的特点，能够满足工业现场复杂环境的要求。
工业以太网则是基于传统以太网技术发展起来的，专门用于工业环境的网络通信技术。
它继承了以太网的高速、大容量、易于扩展等优点，同时针对工业环境的恶劣条件进行了优化，如增强了抗电磁干扰能力、提高了设备的稳定性和可靠性。
二、融合技术的必要性与挑战随着工业自动化水平的不断提升，对现场通信网络的要求也越来越高。
现场总线虽然在实时性和可靠性方面表现优异，但其数据传输速率相对较低，难以满足日益增长的数据传输需求。
而工业以太网虽然传输速率高，但在实时性和可靠性方面尚需进一步提升。
因此，将两者的优势结合起来，实现现场总线与工业以太网的融合，成为了满足现代工业自动化需求的有效途径。
然而，融合技术的发展面临着诸多挑战。
首先是技术兼容性问题，不同的现场总线和工业以太网标准之间存在差异，需要通过技术手段实现互联互通。
其次是性能优化问题，如何在保证实时性和可靠性的同时，提高数据传输速率和网络容量，是融合技术需要解决的关键问题。
此外，还有成本控制问题，融合技术的研发和部署需要考虑成本效益，以确保其在工业领域的广泛应用。
三、融合技术的关键技术实现现场总线与工业以太网的融合，需要依赖一系列关键技术。
这些技术包括但不限于：1. 协议转换技术：通过协议转换器，将现场总线的数据包转换为工业以太网的数据包，或者反之，实现不同网络之间的数据交换。
基于工业以太网(EPA)现场总线控制系统的组态控制设计
摘要电梯作为现代高层建筑最常用的垂直运输工具，广泛应用于社会活动的各个角落，如何保证每台电梯都能够可靠运行，已成为提高物业管理水平和电梯技术进步的关键所在。
电梯运行质量直接由控制系统的功能决定，而控制系统软件又直接决定着控制系统运行的好坏。
本文介绍了基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的模拟电梯控制的组态设计的整个过程。
文中首先对课题的研究背景及意义做了明确的说明，其次对基于EPA现场总线控制系统设计及组态控制设计所需用到的各种硬件及软件设施做了一定的说明，然后设计了基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的模拟电梯控制，最后使用组态设计实现对模拟电梯的控制。
系统采用PLC_Config进行编程，通过PEC系列模块实现对模拟电梯的控制，使模拟电梯运行起来。
组态设计是采用力控ForceControl6.1，力控是我国较早出现的组态软件之一。
最近几年，力控得到了长足的发展，最新版本的组态软件在功能、特性、易用性、开放性和I/O驱动数量上都得到了很大的提高。
关键词：电梯；EPA；编程；组态；控制基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的组态控制设计（模拟电梯控制）AbstractLift the most commonly used as a modern high-rise building vertical transportation, social activities are widely used in every corner, how to ensure reliable operation of each elevator can have a lift to improve property management and the key to technological progress. Quality elevator control system functions directly from the decision and control system software and directly determines the quality control system operation. In this paper based on Industrial Ethernet (EPA) field bus control system configuration of the analog design of elevator control the entire process. In the first part of the background and significance of the subject made a clear statement, followed by the EPA based on field bus control system design and configuration control design used in all the necessary hardware and software facilities to do a certain amount of description, and then designed based on Industrial Ethernet (EPA) field bus control system simulation, elevator control, the final design and implementation of simulation using the configuration of the elevator control. Programming system uses PLC_Config by PEC series of modules on the simulation of the elevator control to simulate the elevator up and running. Configuration design is the use of force control ForceControl6.1, power control is the emergence of the configuration software of the earlier one. In recent years, power control has been considerable development, the latest version of the configuration software in functionality, features, ease of use, openness, and I / O-driven number have been greatly improved.Keywords: elevator; EPA; programming; configuration; control- 1 -基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的组态控制设计（模拟电梯控制）目录摘要 ··························································································································· - 0 - 目录 ··························································································································· - 2 - 第一章绪论···················································································································· - 4 -1.1基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的研究背景及意义········································· - 4 -1.1.1 研究背景及意义 ·························································································· - 4 -1.1.2 创新之处 ··································································································· - 5 -1.2电梯控制设计的要求······························································································· - 5 -1.2.1设计目的···································································································· - 5 -1.2.2 设计要求 ··································································································· - 5 -1.2.3 控制要求 ··································································································· - 5 -1.3 电梯的简介·········································································································· - 6 -1.3.1 电梯的起源 ································································································ - 6 -1.3.2 电梯的定义与分类 ······················································································· - 6 -1.3.3 电梯电气控制发展 ······················································································· - 7 -1.3.4 电梯的国内外发展状况 ················································································· - 7 -1.4 EPA的简介 ·········································································································· - 9 -1.4.1 EPA的起源································································································· - 9 -1.4.2 EPA控制系统······························································································ - 9 -1.4.3 EPA取得的成果··························································································- 10 -1.4.4 EPA的特点································································································- 10 -1.4.5 EPA的研究现状··························································································- 12 -1.4.6 EPA的发展方向··························································································- 12 - 第二章基于工业以太网EPA及力控的开发环境····································································- 14 -2.1 EPA可编程控制器产品介绍及特点 ···········································································- 14 -2.2 基于IEC61131-3编程标准的PLC_Config编程软件 ·····················································- 16 -2.2.1 PLC_Config编程软件 ··················································································- 16 -2.2.2 PLC_Config编程指令介绍 ············································································- 17 -2.3 EPA可编程控制器硬件安装 ····················································································- 18 -2.3.1电源连接如图2.2 ·······················································································- 18 -2.3.2 编程线缆连接 ····························································································- 18 -2.4力控ForceControl6.1 ······························································································- 19 -2.4.1力控ForceControl6.1概述···········································································- 19 -2.4.2力控ForceControl6.1主要特点·····································································- 19 - 第三章电梯控制系统的软件设计 ·······················································································- 21 -3.1 四层电梯的主电路································································································- 21 -3.1.1 四层电梯曳引机及门电机电路图····································································- 21 -3.1.2 电梯控制PLC外部I/O接线图·······································································- 22 -3.1.3 电梯控制PLC I/O点数的估算·······································································- 23 -3.2 现场总线的三级控制模式·······················································································- 24 -3.3 电梯控制的系统框图·····························································································- 24 -- 2 -基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的组态控制设计（模拟电梯控制）3.4 电梯控制的程序图································································································- 27 -3.4.1 PLC编程语言·····························································································- 27 -3.4.2 程序设计常用编程方法 ················································································- 27 -3.4.3 外召唤信号登记及消除 ················································································- 28 -3.4.4内指令信号登记及消除·················································································- 29 -3.4.5电梯的平层信号处理····················································································- 31 -3.4.6选层定向及反向截梯····················································································- 31 -3.4.7内指令外召唤信号的保持··············································································- 33 -3.4.8各楼层停车信号··························································································- 34 -3.4.9 手动及自动开关门 ······················································································- 35 - 第四章组态控制设计 ······································································································- 36 -4.1绘制组态图并定义相关变量 ····················································································- 36 -4.2 组态设置············································································································- 38 -4.2.1设置I/O点的地址并保存··············································································- 38 -4.2.2设置本机IP地址 ························································································- 38 -4.2.3 对设备（PEC8000）进行配置 ········································································- 39 -4.3组态调试·············································································································- 40 -4.4最终实时组态效果·································································································- 40 - 参考文献 ·······················································································································- 41 - 附录 ·····························································································································- 42 - 附录A 参数说明·······································································································- 42 - 附录B 从设备资源和特性···························································································- 44 - 附录C 端子排布及指示灯说明·····················································································- 46 - 谢辞 ·····························································································································- 48 -- 3 -。
《工业控制组态与现场总线技术》 电子课件 4
作为IO控制器，用于运行编程器或PC的通讯软件。
STEP7
用于已有的PROFIBUS进行传统方式组态PROFINET。
一、工业以太网的组态
3．PN IO 组态
PROFINET IO的IO现场设备在PROFINET上有着相同的等级，在网络组态时 分配给一个IO控制器。现场IO设备的文件描述定义在GSD(XML)文件。
一、工业以太网的组态
1. PROFINET IO概述
1. 导入GSD文件，并在Step7中进行硬件组态 2. 编写相关程序，下载到IO 控制器中 3. IO控制器和IO设备自动的交换数据 本例设备简介
一、工业以太网的组态
1. PROFINET IO概述
上图中的硬件组成：
PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC61158）。使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。 PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。 PROFINET基于工业以太网。 PROFINET采用TCP/IP和IT标准。 PROFINET是一种实时以太网。 PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。 通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。并且可以达到与现场总线相同或更优越 的响应时间，在使用Step7 进行组态的过程中，这些现场设备（IO device, IO设备）制定由一个中央控制器(IO controller, IO控制器)。借助于具有 PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。在PROFINETIO中，IE/PB LINK PN IO所连接 的每一个PROFIBUS-DP从站，都可看作为PROFINET IO 设备。 IO Supervisor（IO 监视设备）用于HMI和诊断。 在PROFINET的结构中，PROFINET IO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。PROFINET IO能从人们所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决 方案。所以不管组态PROFINET IO或PROFIBUS，在STEP7中的有着相同的应用程序外观。
现场总线技术的工业以太网在制药业中有哪些应用？
现场总线技术的工业以太网在制药业中有哪些应用？什么是现场总线技术？现场总线技术（Fieldbus）可以被定义为工业自动化过程中的一种数字通信系统。
这种通信系统与传统的硬连线控制不同，传统的硬连线控制需要在每个单独的控制设备中使用各种不同的电缆和线路去连接。
而现场总线技术则通过一条几乎不需要任何标准电缆的的共享高速数据传输系统来将各个控制设备连接在一起。
这样的话，就可以通过一个灵活且可适应的数字数据网络来实现整个工厂或制造商的控制。
工业以太网的应用与传统的现场总线技术相比，工业以太网（Industrial Ethernet）拥有更高的速度和更广泛的适应范围。
它可以胜任更复杂而高级的自动化过程并且能够支持更大的数据传输量。
因此，它已经成为制造业中数字化通信和控制的首选技术。
在制药业中，工业以太网的应用也不断增加。
以下是它在制药业中主要的应用：1. 质量控制质量控制是制药业中最重要的部分之一。
制药工厂中繁多的设备需要进行严格的监控和控制来确保产品质量符合标准。
通过工业以太网高速数据传输和实时反馈的功能，质量控制过程可以更加精确地进行。
工业以太网的实时反馈功能可以将系统中出现的问题及时通知操作员，从而减少生产的停机时间。
2. 工艺优化工业以太网可以将整个制造过程数字化，实现快速的数据采集、动态监测和自动化控制。
这有助于提高效率和产量，并且降低生产成本。
此外，工业以太网可以进行数据挖掘来分析质量和生产数据，从而为工艺优化提供更多信息，优化生产过程。
3. 物流管理工业以太网不仅用于制造过程，还可以用于库存管理和物流跟踪。
在制药业中，很多原材料和产品需要在制造过程中仔细管理。
通过工业以太网实现的仓库和物流位置跟踪，可以提供更准确的库存管理和更高质量的产品跟踪和记录。
4. 制药设备维护制药设备维护废费时间和金钱，因此需要提高效率。
工业以太网可以监测设备的状态和维护信息，同时提供实时报告信息。
这些信息可以帮助制药厂保持设备的可靠性和安全性，同时对维修方案进行调整和实施。
现场总线与工业以太网工业数据通信和控制网络
现场总线采用总线拓扑结构，而工业以太网可以使用多种拓扑结构，如星型、环形和树 形。
3 可靠性和实时性
现场总线具有较高的可靠性和实时性，而工业以太网在可靠性和实时性方面存在挑战， 但有不断改进的解决方案。
现场总线与工业以太网的互联方式
1
网关转换
通过网关转换，可实现现场总线和工业以太网之间的互连，实现数据的交换和通 信。
总结
现场总线与工业以太网是工业数据通信和控制领域的重要网络技术。通过了解它们的介绍、应用领域、比较和 互联方式，可以更好地应用于实际项目中。
现场总线与工业以太网工 业数据通信和控制网络
现场总线与工业以太网是用于工业数据通信和控制的两种关键总线介绍
定义与特点
现场总线是一种用于现场设备之间通信的串行通信系统，具有简单、可靠和低成本的特点。
应用领域
在工业自动化、智能交通系统和智能建筑等领域广泛应用，实现设备之间的数据交换和控制。
工业以太网介绍
定义与特点
工业以太网是一种基于以太网技术的工业网络，具 有高速、大带宽和可靠性强的特点。
应用领域
在工业自动化、远程监控与控制以及物联网等领域 广泛应用，实现高效的数据传输和通信。
现场总线与工业以太网的比较
1 传输速度和带宽
现场总线通常较慢，适合小规模系统，而工业以太网速度更快，适用于大规模系统和高 带宽需求。
基于以太网的现场总线在工控网络中应用
基于以太网的现场总线在工控网络中应用
邓嘉
【期刊名称】《雷达与对抗》
【年(卷),期】2009(000)002
【摘要】通过对现场总线的应用现状分析,提出基于交换式以太网技术的一种现场总线的集成方案,给出了该方案的结构体系,并对其运行机制进行了探讨.
【总页数】4页(P65-68)
【作者】邓嘉
【作者单位】南京工业职业技术学院,南京,210005
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.11
【相关文献】
1.基于高速以太网的基金会现场总线功能块应用进程模态分析 [J], 刘晨吉;冯冬芹
2.基于以太网和现场总线的DCS在水厂中的应用 [J], 叶得伟
3.基于以太网的现场总线在多联机空调试验室中的应用 [J], 肖向前
4.基于以太网高速现场总线应用设计 [J], 江壮生; 黄扬根
5.基于工业以太网和现场总线的煤矿电网监控系统的应用 [J], 韦耀杰
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
现场总线与工业以太网工业数据通信和控制网络
其特点可总结为：分散控制、集中操作、分级管发展。工厂自动化要求加强 各种设备（计算机、DCS、单回路调节器、PLC等）之间的通 信能力以便构成大系统。开放性的结构将方便地与管理的上 位计算机进行数据交换，实现计算机集成制造系统。同时在 大型DCS进一步完善和提高的同时，发展小型集散控制系统。 随着电子技术的发展，结合现代控制理论，应用人工智能技 术，以微处理器为基础的智能设备相继出现，如智能变送器、 可编程调节器、智能PID、自整定控制、智能人机接口，以 至于智能DCS。总的发展趋势可体现在以下几个方面：
得领先一对一物理连接的模拟信号系统在速度和数量上越来越 无法满足大型、复杂系统的需求，模拟信号的抗干扰能力也相 对较差，人们开始使用数字信号代替模拟信号，并研制出直接 数字控制系统，用数字计算机代替控制室内的仪表来完成控制 系统功能。由于数字计算机价格昂贵，人们总是用一台计算机 取代控制室的所有仪表，于是出现了集中式数字控制系统。这 样，解决了信号传输及抗干扰问题。
由于当时数字计算机的可靠性还不够高，一旦计算机出 现某种故障，就会造成系统崩溃、所有控制回路瘫痪、生产 停产的严重局面。由于工业生产很难接受这种危险高度集中 的系统结构，使得集中控制系统的应用受到一定的限制。
（4）集散控制系统（DCS）
随着计算机可靠性的提高和价格的下降，自控领域又出 现了新型控制方案——集散控制系统，它由数字调节器、可 编程控制（PLC）以及多台计算机构成，当一台计算机出故 障时，其他计算机立即接替该计算机的工作，使系统继续正 常运行。在集散系统中系统的风险被分散到多台计算机承担， 避免了集中控制系统的高风险，提高了系统的可靠性。因此， 它被工业生产过程广泛接受，这就是今天正在被许多企业采 用的DCS系统。在DCS系统中，测量仪表、变送器一般为模拟 仪表，控制器多为数字式，因而它又是一种模拟数字混合系 统。
基于现场总线技术的工业以太网在生物制药行业中的应用
ＳＩＭＡＩＩＣ
ＮＥＴ是一种ＩＴ网络。由于其数据通讯采用了ＴｃＰ／ＩＰ协议，因此整个工业控制系
统的各主要部分可经过工业以太网集成到办公自动化环境中，实现了办公自动化与工业环境下自
动化系统的无缝集成。 工业以太嘲（亦即Ｉｎｔｒａｆｌｅｔ）以ＴＯＰ／ＩＰ通讯协议为基础，将该项目中的所有监控系统工 作站、消防系统工作站、门禁系统工作站、设备现场监控工作站与上述的工艺过程监控系统 服务器一起进行系统全集成。为此，在工业以太网上将设置数据库和网络管理服务器。
制网络。 现场总线系统Ｆｃｓ称为第五代控制系统，人们一股把５０年代前的气动信号控制系统ＰＣＳ称
作第一代，把４～２０ｍＡ等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称 为第三代，而把７ ０年代中期以来的集散式分布控制系统ＤＣＳ称作第四代。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ＤＣ Ｓ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。现场总线技 术的出现，实现了工程自动化，制造自动化，信息采集自动化等领域的现场智能设备之间的
４）生产与市场管理一一所长办公室监视器的设置
为使我所的领导们能够及时观察工艺流程的视频画面或调看相关生产数据和管理信息，将通 过网络在所长办公室设置监视器一台，并配有相应的主机和激光打印机，将重要的生产工艺参 数，生产进度安排等其它相关的管理信息及时打印输出和进行历史记录。同时所长可根据市场 经营和需求情况及时对网络上各工作站发出相应的管理指令。
二．现场总线技术和工业以太网在生物制药行业中的应用
- 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)。
基于现场总线与以太网互联的工业网络应用(组态部分)自动化与能源工程学院，电气工程及其自动化，冯国勤指导教师：张惊雷，讲师，自动化与能源工程学院摘要：本文以电梯远程监控系统为例，介绍了一种基于PROFICBUS现场总线的控制系统。
系统的组态及用户程序的编写由STEP7软件完成，上位机监控利用WinCC软件实现。
本文叙述了如何利用WinCC建立监控画面，并使监控画面根据现场实际情况动态显示的过程，详细介绍了通过WinCC 组态监控系统，创建动态人机界面，实现过程监控的具体步骤。
由于采用统一的开发组态软件，系统更容易组态、管理和维护。
本系统还可以接入标准以太网，实现电梯运行过程的远程监控。
关键词：现场总线，PROFIBUS-DP，STEP-7，WinCC组态软件The Application of Industrial Network Based on Fieldbus and Ethernet Interconnection (The configuration Section)Abstract: In this paper，a remote elevator monitoring system based on PROFIBUS is introduced. The configuration and programming are accomplished with STEP7 software. The monitoring and controlling of processes is implemented with WinCC configuration software. The thesis analyzed how to establish monitoring forms and to display dynamic field data on these forms. The processes of using WinCC software to establish a dynamic HMI (Human Machine Interface) and monitoring project are stated in detail. Since the uniform software platform is adopted， the configuration， management and maintenance of an elevator monitoring system can be achieved. Interconnecting the system with Ethernet can realized remote system monitoring and controlling.Key Words: FIELDBUS， PROFIBUS-DP， STEP-7， WinCC Configuration Software0 绪论现场总线技术是适用于工厂底层设备与仪表通信的计算机网络，它的出现导致了传统控制系统结构的变革，分布在现场的智能设备通过现场总线连接为一体，这就是所谓的现场总线控制系统。
近年来随着以太网技术的进一步发展和完善，以太网融入现场总线将是工厂底层网络的未来的发展方向，当今研究热点是各类现场总线协议与以太网的互联[1 2]。
目前，电梯已成为人们日常生活不可缺少的代步工具，其智能化要求也越来越高。
电梯远程监控系统可以节省大量的人力，实现电梯设备无人值守，并可发现一些潜在故障；当电梯出现故障时，系统也可及时、主动地通知相关人员[4]。
本文是以电梯远程监控系统为研究对象，实现基于现场总线和以太网互联的工业网络应用的组态设计。
1 概述1.1 现代工业控制思想的概述现代工业控制思想的核心是“分散控制，集中监控”。
工业自动化的发展方向主要是面向对象的控制方式，高速实时的现场总线和分布式的、符合工业恶劣环境标准的分布式I/O系统。
面向对象的控制方式主要指应用软件实现模块化。
传统工业控制系统中软件面向过程的结构已经不能应付应用软件越来越复杂的要求，分时多任务操作系统、面向对象的软件结构设计、编程检测等一系列方法必然会应用到工业控制中来。
高速实时的现场总线，特别是基于以太网结构的，将大大提高机械运动控制的精度和动态性能，机器中机械传动部分将进一部减少，让步于灵活性更好的，精度和速度更高的全电子数字运动控制系统。
符合工业环境标准的分布式I/O系统也是面向对象的控制理念的逻辑结果，I/O直接可以安装在设备的任意地方（比如直接安装在控制对象上），不用放在中央控制柜中，大大减少接线，维护等成本。
目前工业自动化无疑正从集成化走向协同化，即所谓的新自动化。
它具有如下若干特征：第一， 商用IT技术正更多地融入工业自动化领域。
第二， PLC处理功能正向过程、批处理、运动控制及传动控制领域扩展。
第三， 系统更趋向于分布式，以分布式I/O系统和分布式SCADA系统为标志。
第四， 通信网络在控制层有趋同态势，这就是工业以太网。
最具兼容性的协议将会出现，所有PLC 系统互联不再只是梦想，而多种现场总线并存风景依旧。
第五， SCADA软件与PLC组态软件，与ERP、MES的协同将会更为重要。
1.2 现场总线Profibus概述及国内外发展现状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。
它在制造业、流程控制、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用。
现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的.随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展，而处于生产过程底层的测控自动化系统，要实现整个企业的信息集成，要实施综合自动化(如CIMC/CIPS)，就必须设计出一种能在工业现场环境运行的，性能可靠，造价低廉的通信系统，形成工业底层网络，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。
现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运而生的。
作为过程自动化，制造自动化，楼宇，交通等领域现场智能设备之间的互联通信网络，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故道创造了条件。
PROFIBUS是作为德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。
目前的PROFIBUS 有三种系列：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。
PROFIBUS-DP 应用于现场级；PROFIBUS-PA 用于车间级；PROFIBUS-FMS 专为过程自动化设计，可用于有爆炸危险的环境中。
PROFIBUS-DP采用了OSI模型的物理层、数据链路层，用于外设间的高速数据传输，隐去了第3-7层。
PROFIBUS-DP使用了第一层、第二层和用户接口层。
直接数据链路映像(DDLM)提供的用户接口，使得对数据链路层的存取变得简单方便，传输使用RS-485传输技术或光纤。
专门设计为自动控制系统和设备级分散的I/O之间进行通信使用。
在用户接口中规定了PROFIBUS-DP设备的应用功能，以及各种类型的系统的设备的行为特性。
DP协议的任务只是定义用户数据如何传输，而并不涉及其具体内容，而与用户数据具体相关的是DP行规的内容。
PROFIBUS在欧洲已获得广泛应用，据调查在1996年它赢得了43%的德国市场，以及其它主要欧洲国家大约41%的市场。
仅在德国1996年10月～1997年1月就安排了47000个现场总线系统，每一个包含11～14个节点。
基于PLC销售商对PROFIBUS的广泛支持，PROFIBUS的应用将会更广泛。
目前PROFIBUS在美国及其它国家正在广泛宣传，在日本已于1997年2月26日成立了JPO（国标PROFIBUS在日本的分支机构）。
1997年7月3日在中国机电一体化技术应用协会下成立了现场总线（PROFIBUS）专业委员会，简称CPO. PROFIBUS在我国已获得广泛应用，如上海洋书铺电厂、西安杨森制药厂、云南玉溪卷烟厂、青岛啤酒厂、海尔冰箱生产线、石家庄钢铁厂改造的300m3高炉及五强溪水电站水坝溢洪闸门集中控制等。
1系统总体设计在本系统中，我们的目标是实现基于现场总线和以太网在工业网络中的应用的通讯和组态，以现场总线技术为基础，对系统软硬件进行合理选型和配置，实现S7与WinCC通过PROFIBUS的通讯，并利用西门子的WinCC组态软件实现对监控对象（电梯）的状态监控、信息采集、并对数据进行归档处理。
以便于对紧急情况做出快速反应，及日后的故障分析与故障预防。
我的毕业设计的侧重点是组态部分，主要是实现WinCC与S7及PROFIBUS的通讯组态，完成上位机监控组态界面的制作。
2.1 整体网络结构现场信息流经的路径从电梯运行现场到PC+WinCC监控中心，继而到工业以太网，最终发布到Internet，整个监控系统的完整网络结构。
如图2.1所示。
图2.1监控系统网络结构Fig. 2.1 System Network Topology Diagram整个控制系统设一个主操作站（操作站兼有工程师站功能）， PROFIBUS-DP网构成一个完整通讯控制系统。
网上挂有硬PLC （S7-300），CPU315-2DP作为一类主站，PC+WinCC作为二类主站，CPU224，ET200作为从站。
配置的控制回路及检测点：每个PROFIBUS-DP网上带有S7-300系列的DI，DO，AI，AO模块各一块。
可以完成各类实际PLC组态编程，监控等功能。
系统配置时，留有很大的扩展I/O模块和使用DP协议的工作站的空间。
可以最大扩展57个DP从站，并且主操作站的计算机配有工业以太网。
整个系统的控制器、电源、软件、通讯等能满足扩展要求。
由于系统涉及范围及涵盖知识面广泛，涉及到了工业自动化的“四级三层”结构，在对系统进行设计规划时，需要考虑本设计所要实现的侧重点，是基于现场总线与工业以太网的远程监控系统的组态与通讯，所以在本系统的实现上，就以电梯为本系统的实现对象，通过模拟对电梯的远程监控与数据采集来对通讯及组态的实现进行说明。
而对具体电梯的控制体系加以忽略，不予以详尽阐述。
2.2 系统的硬件配置PROFIBUS-DP 总线是为高速设备分散控制或自动化控制而设计的，PROFIBUS-DP总线上的设备一般为主站与从站配置，允许构成单主站或多主站系统。
多主站系统一般对主站数量有一定的限制。
对主站系统中任何一个主站均可读取从站的输入输出映象，但只有一个主站可对从站写入输出数据。