现场总线.ppt

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1、第五章现场总线(FieldBus)§5.1概述一一、一、、现场总线的定义、现场总线的定义与发展：安装在生产过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置间的数字式、、串行和多点通信的数据总线、串行和多点通信的数据总线。1.初始想法：现场设备智能化2.关键问题：：统一标准：统一标准3.DCSFCSFCS与DCS的比较二二、二、、现场总线的特点和优点、现场总线的特点和优点（1））实时性）实时性：：具有较高的数据传输率：具有较高的数据传输率，，合理分配总线资源，合理分配总线资源，，每个，每个节点都能及时收发信息（2））互操作性）互操

2、作性：：实现互连设备间：实现互连设备间、、系统间的信息传送与沟通、系统间的信息传送与沟通（3））互换性）互换性：：要求不同制造商生产的性能类似的设备：要求不同制造商生产的性能类似的设备可进行互换（4））开放性）开放性：：协议公开：协议公开，，不同厂家的设备之间可进行，不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换（5））现场设备的智能化与功能自治性）现场设备的智能化与功能自治性（6））经济性）经济性：：节点价格低：节点价格低，，传输介质较廉价，传输介质较廉价，，减少线缆，减少线缆（7））安全性）安全性：：解决防爆问题：解决防爆

3、问题（8））可靠性）可靠性：：解决环境适应性问题：解决环境适应性问题，，具有较强的抗干，具有较强的抗干扰能力优点：1.数字化通信网络2.控制功能分散3.接线简单、、安装方便、安装方便4.用户具有高度的系统集成主动权5.根本上提高了测量与控制的准确度、、减少了传送误差、减少了传送误差三三、三、、现场总线网络协议模式、现场总线网络协议模式1.应用层为过程控制用户提供一系列的服务，，用于简化，用于简化或实现分布式控制系统中的应用进程之间的通信，同时为分布式现场总线提供了应用接口的操作标准，实现了系统的开放性应用层的标准定义主要是

4、为应用进程之间通信定义了特定的关系模型与规范：Publisher/Subscriber,Client/Server2.数据链路层处理有物理连接的站点间的通信。主要功能：：数据链路的建立和拆除：数据链路的建立和拆除、、信息传输、信息传输、信息差错控制及异常情况处理；；规定物理层与应用；规定物理层与应用层之间的接口格式控制目标地址源地址参数数据校验3.物理层规定了接口的机械特性、、电气特性、电气特性、、功能特性及规程特性、功能特性及规程特性，还定义了所有传输介质的类型、、拓扑结构以及供电方式、拓扑结构以及供电方式。(1)传输介

5、质可以采用有线电缆、、光纤和无线电、光纤和无线电(2)通过有线电缆传送信号的波特率定义了两种速率标准H1：31.25Kbps低速率；H2：1Mbps/2.5Mbps(3)H1标准最大传输距离为1900m,最多串接4台中继器，H2标准在1Mbps波特率下最大传输距离为750m，2.5Mbps最大传输距离为500m(4)现场总线协议支持总线型、、树型和点对点型三种拓扑结构、树型和点对点型三种拓扑结构，，其，其中树形结构仅支持低速H1版本(5)编码方式和报文结构。。现场总线数据信号采用自时钟曼彻斯特。现场总线数据信号采用自时钟曼

6、彻斯特编码方式。。每帧报文格式。每帧报文格式：前同步符首定界符号数据段尾定界符§5.2几种典型现场总线协议标准1984年IEC/TC65/SC65C/WG6工作组，，开始起草现场总线标准，开始起草现场总线标准1999年通过IEC61158技术规范在内8种类型现场总线1.FF（FieldbusFoundation）94.6成立，ISP和WorldFIP合并100多单位以美国为首IEC支持，99年占2%H1:31.25kbps,1900mH2:1Mbps和2.5Mbps,750m和500m2.Profibus(ProcessF

7、ieldbus)符合德国、、欧洲标准、欧洲标准,包括Profibus-DP,Profibus-FMS,Profibus-PA三个兼容部分RS485是Profibus最常用的传输技术，，传输速率，传输速率9.6kbps-12Mbps3.LonWorks(LocalOperatingNetworkMotorola和Toshiba共同推出，，核心技术是神经元芯片，核心技术是神经元芯片神经元芯片（（集成了（集成了3个8位CPU））同时具备了通信与控制功能）同时具备了通信与控制功能；改善了CSMA通信速率1.25Mbps(有效距离1

8、30m);测控网络上节点数可达32000个神经元芯片在开发智能通信接口、、智能传感器方面具有独特优势、智能传感器方面具有独特优势传感器和执行器晶振电源I/O调理神经元芯片3150/3120收发器16KB~58KBROM4.CAN(ControlAreaNetwork)德国Bocsh公司开发，，汽车内部测