计算机网络与通信ppt第6讲 现场总线技术ppt课件.ppt

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1、概述CAN总线第6讲现场总线技术随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次，覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线(fieldbus)就是顺应这一形势发展起来的新技术。6.1概述现场总线技术是将专用的处理器植入传统的各种电气设备，使他们各自具有了数字计算能力与通信能力。采用简单的物理总线，把多个设备连接成为网络系统，并按照规范的通信协议

2、，实现信息的交换。分布式控制系统（DCS）I/O4-20mAAnalyzerPLC4-20mA控制站操作站LAN基于现场总线的分布式控制系统（FCS）FCS对于DCS的改进◆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，可供任何人使用现场总线的定义根据IEC的

3、标准定义：“安装在制造和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、双向串行传输、多线通信的数据总线称为现场总线。目前国际上是多种现场总线并存，IEC现场总线标准(IEC61158)是迄今为止制定时间最长、投票次数最多、意见分歧最大的国际标准之一。IEC于2000年1月4日公布投票结果。IEC61158采用以下8种现场总线：类型1：IEC61158技术报告(即FFH1)类型2：ControlNet(美国Rockwell)类型3：PROFIBUS(德国Siemens)类型4：P-NET(丹麦Proc

4、essData)类型5：FF(美国Fisher-Rosemount)类型6：SwiftNet(美国Boyin)类型7：WorldFIP(法国Alston)类型8：Interbus(德国PhoenixContact)注：IEC现场总线标准的8种类型都是平等的，并要求类型2－8对类型1提供接口，但不要求类型2－8之间提供接口。制定一个统一的现场总线一直没能实现的原因：每种总线的产生都有其一定的应用背景，如Profibus在制造业，WorldFIP、FF在过程控制行业，P_Net在农业自动化领域。每种总线都有一个或多

5、个大公司，且多是大型跨国公司为背景。如WordFIP主要由Alstom公司支持，Profibus以Siemens公司为主要支持，ControlNet则以Rockwell公司为主要背景。每种总线都力图开发其应用领域，以扩张其势力范围。每种总线大多将自己作为国家或者地区标准，以加强自己的竞争地位，如P-Net以成为丹麦标准，Profibus已成为德国标准，WorldFIP已成为法国标准。现场总线的原理和发展概况◆现场总线的协议—现场总线一般采用国际标准组织ISO的开放系统互联（OSI）协议，OSI协议是为计算机联网而制定的7

6、层参考模型，只要网络中所有要处理的要素都是通过共同的路径进行通信的，那么不管它是不是计算机网络都可以使用该协议—各厂家在实际制定自己的通信协议时，往往依据侧重点的不同，仅实现该7层协议的子集◆现场总线系统组成—从物理结构来看，现场总线系统有两个主要组成部分：现场设备和传输介质，其中现场设备由现场微处理芯片及外围电路构成，传输介质可以使用双绞线、同轴电缆、光纤等—现场总线的拓扑结构有很多种，如总线型、环型、树型、星型等◆现场总线主要的优点：—节省硬件数量与投资—节省安装费用—节省维护开销—用户具有高度的系统集成主动权6.2

7、CAN总线现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统有：ABS（防抱系统）、EBD（制动力分配系统）、EMS（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD机等。6.2.1CAN的发展概况这些系统由多个电控单元相互连接而成，可分为控制器、传感器、执行器等。同时各个系统之间也互相连接

8、，进行着越来越多的数据交换。这样就需要使用大量的线束和插接器来实现互连，进行它们之间的数据交换。随着汽车电子技术的不断发展，这种需求的增长是惊人的（如图）。由于线束和插接器的数量不断增加，整车电子系统的复杂程度愈来愈高，其可靠性将难以保证，故障率会提高，维修会更加困难。为了满足汽车内部信息交换量急剧增加的要求，有必要