现场总线技术.ppt

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1、第六章计算机网络6.1计算机网络概述6.2计算机网络体系结构6.3开放式系统互连参考模型6.4自动重发请求(ARQ)法6.5滑动窗口技术6.6数据链路控制协议6.7局域网技术6.8局域网的网络互连6.9TCP/IP协议6.10Client/Server模型及历程第七章现场总线内容提要现场总线的原理和发展概况现场总线的概念现场总线系统的组成与体系结构现场总线的技术特点现场总线标准几种典型的现场总线现场总线应用领域概述现场总线控制系统（FieldbusControlSystem,FCS）是由现场总线和现场设备组成的控制系统，这是继电式气动仪表控制系统、电动

2、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后的新一代控制系统。概述FCS对DCS的变革现场总线控制系统打破了传统控制系统的结构形式。采用了智能现场设备，实现了彻底的分散控制。概述◆FCS的信号传输实现了全数字化◆FCS的系统结构是全分散式，它废弃了DCS的输入／输出单元和控制站，由现场设备或现场仪表取而代之◆FCS的现场设备具有互操作性◆FCS的通信网络为开放式互连网络，既可同层网络互连，也可与不同层网络互连，用户可极方便地共享网络数据库◆FCS的技术和标准实现了全开放，无专利许可要求，可供任何人使用总结现场总线是应用在生产现场

3、、在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的开放型控制网络技术。现场总线将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点，连接成能相互沟通信息，共同完成自控任务的控制网络。现场总线技术可概括如下：制订出国际现场总线通信及技术标准；自动化厂商按照标准生产各种自动化类产品，包括控制器、传感器、执行机构、驱动装置及控制软件；实际应用中，使用一根通信电缆，将所有现场设备连接到控制器，形成设备及车间级的数字化通信网络。总之，现场总线是过程控制技术、仪表技术和计算机网络技术三个不同领域结合的产物。现场总线的体系结构◆现场总线网络结构是按照OSI参考模型建立的，OS

4、I参考模型共分7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表达层和应用层，现场总线将上述7层简化为3层，分别由OSI参考模式的第一层物理层、第二层数据链路层和第七层应用层组成，并增加了用户层通信模型与协议现场总线控制系统根据现场环境的要求，对OSI的七层参考模型进行了优化，采用OSI参考模型中的3个对应层，即物理层、数据链路层和应用层，并将OSI参考模型中的第3～6层简化为一个现场总线访问子层。OSI模型物理层数据链路层网络层运输层会话层表示层应用层物理层数据链路层总线访问子层应用层现场总线协议FF模型物理层通信栈用户层功能块设备描述传送块Pro

5、fibus-DP物理层数据链路层用户接口隐去第三至第七层现场总线协议模型特点：结构简单、执行协议直观、价格低廉等。现场总线的特点现场总线的特点现场总线的特点典型控制网络体系结构工业控制网络的基本层次典型控制网络体系结构()◆信息层★控制系统的最上层★通信的主要特点：通信数据量大，通信的发生较为集中，要求有高速链路支持，对实时性要求不高★通信范围从车间级到全厂级甚至因特网范围，与数据库技术、互联网技术、数据分析和处理技术紧密关联★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典型控制网络体系结构()◆控制

6、层★处于控制的中间层次★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★通信特点是要求有较高的网络速率，实时性要求高的情况下要求通信是确定的、可重复的典型控制网络体系结构()◆设备层★控制网络的最底层★面向大量的现场设备，包括离散型的I/O（光电传感器、接近开关等），温度变送器、流量计等较为复杂的设备，通过扫描器或网关设备将数据传送到控制层★通信特点是速度要求不一定很高，有一定的智能和容错能力，要求网络节点设备的经济性、智能化，设备添加/删除简单方

7、便，故障诊断和纠错容易，适应现场的不同恶劣条件现场总线的特点现场总线的特点几种有影响力的现场总线国际上具有一定影响力且已经占有一定市场份额的现场总线主要有以下几种：Profibus总线LonWorks总线CAN总线基金会现场总线FFProfibus由三个兼容版本组成：Profibus－DPProfibus－FMSProfibus－PAProfibus－DP高速低成本通信，设备级控制系统与分散式I/O的通信。Profibus－FMS用于车间级监控网络，是一个令牌结构的实时多主网络，用于纺织工业、楼宇自动化、电气传动、传感器和执行器、可编程序控制器、低压开

8、关设备等一般自动化控制。Profibus－PA专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构连在一根