工业通信与网络技术

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1、工业通信与网络技术（1）哈工大网络与电气智能化研究所刘勇2015（春）第一章　绪论一、工业控制网络的发展过程1、机械式（液动、气动）仪表3-15psi信号传递（对应于0.2-1.0kgf/cm2）psi意为磅/平方英寸，气压单位缺点：体积较大，适合单机控制2、电动仪表使用4-20mA电流环模拟信号缺点：线缆较多3、CCS（ComputerControlSystem）中央控制计算机系统包括2种类型：SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisi-tion）监视控制与数据采集系统D

2、DC（DirectDigitalControl）直接数字控制系统年代：约1962年4、PLC（ProgrammableLogicControllers）可编程逻辑控制器年代：约1972年5、DCS（DistributedControlSystem）集散控制系统，又称分散控制系统年代：约1976年6、FCS（FieldbusControlSystem）现场总线控制系统年代：约1994年总结：现场总线控制系统（FCS）产生的原因生产力水平的发展所要求由简到繁、再由繁到简的螺旋式上升发展过程二、现场总线的概念安装

3、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。IEC61158ED1.0中的定义广义理解：可以把现场总线看成是一种网络、一种链路、一个系统的集成，甚至是一个测控系统。三、现场总线的软硬件构成硬件构成总线电缆：也叫通信介质、通信媒体总线设备：包括变送器、执行器、控制器等软件构成系统平台软件：网络配置软件：一个平台，实现设备配置、网络组态，与组态通信软件进行通信通信工具软件：与总线设备间的数据通信监控组态软件：实现监控功能设备编程软件：用户程序的开发平台系统应用软件：

4、系统用户程序软件：实现工艺流程设备接口通信软件：实现总线设备间的通信设备功能软件：实现总线设备功能离散量/模拟量输入/输出设备指示灯：状态指示光电传感器：检测开关操作员接口：输入操作命令阀和交流驱动器：执行器，输出设备变送器（传感器）：输入设备控制器：主站、从站人机界面：输入/输出设备参数、命令、显示智能速度控制器：执行器条形码识别器：输入设备控制、网关上位机：监控三层网络远程访问路由设备显示工作站信息量减少FFHSE网络架构（体系结构）链接设备：核心网桥、网关时间发布链路调度器31.25kbps100Mb

5、ps主机系统以太网交换机高速以太网组态、监控现场信息控制信息四、现场总线的特点及优点特点：(1)现场总线是现场通信网络(2)现场总线是数字通信网络(3)现场总线是开放互连网络(4)现场总线是现场设备互联网络(5)现场总线是结构与功能高度分散的系统(6)现场总线是互操作性与互换性网络一句话：数字式、开放性、分散性、互操作性与互换性、对现场环境的适应性优点：(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)系统可靠性提高(6)

6、系统测量与控制精度提高(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)设备配置、网络组态和系统集成方便自由(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五、现场总线的分类1、按传送的数据宽度划分传感器网络：数据宽度为位（bit）如：AS-i、Seriplex设备总线：数据宽度为字节（byte）如：Interbus、DeviceNet全功能型总线：数据宽度为数据流或数据2、按应用行业划分过程控制用现场总线如：FF、PROFIBUS-PA楼宇自动化

7、如：LonWorks道路交通工具中用的如：CAN、VAN飞机上用的如：SwiftNet农业、养殖业中用的如：P-Net低压开关设备中用的如：DeviceNet、AS-i等信息层EtherNet/IPHSE/H2PROFInet/PROFIBUS-FMS控制层ControlNetH1PROFIBUS-PA设备层DeviceNetPROFIBUS-DPRAFFPROFIBUS三种主流现场总线协议簇六、现场总线的国际标准1、制定标准的国际组织有：IEC（国际电工委员会）ISO（国际标准化组织）ITU（国际电信联盟

8、）3、按功能分层2、IEC国际标准的制定过程预备阶段提案阶段准备阶段委员会阶段征询意见阶段批准阶段出版阶段（标志：PPUB，即：PublicationIssued，出版发行即认为国际标准形成）3、用于低压开关设备和控制设备的现场总线国际标准（Low-VoltageSwitchgearandControl-gear）IEC62026包括4个类型AS-i：ActuatorSensorinterface，执行器传感器接