現(xiàn)場總線.ppt

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1、第五章現(xiàn)場總線(FieldBus)§5.1概述一一、一、、現(xiàn)場總線的定義、現(xiàn)場總線的定義與發(fā)展：安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置間的數(shù)字式、、串行和多點通信的數(shù)據(jù)總線、串行和多點通信的數(shù)據(jù)總線。1.初始想法：現(xiàn)場設(shè)備智能化2.關(guān)鍵問題：：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)3.DCSFCSFCS與DCS的比較二二、二、、現(xiàn)場總線的特點和優(yōu)點、現(xiàn)場總線的特點和優(yōu)點（1））實時性）實時性：：具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率：具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率，，合理分配總線資源，合理分配總線資源，，每個，每個節(jié)點都能及時收發(fā)信息（2））互操作性）互操

2、作性：：實現(xiàn)互連設(shè)備間：實現(xiàn)互連設(shè)備間、、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通（3））互換性）互換性：：要求不同制造商生產(chǎn)的性能類似的設(shè)備：要求不同制造商生產(chǎn)的性能類似的設(shè)備可進行互換（4））開放性）開放性：：協(xié)議公開：協(xié)議公開，，不同廠家的設(shè)備之間可進行，不同廠家的設(shè)備之間可進行互連并實現(xiàn)信息交換（5））現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性（6））經(jīng)濟性）經(jīng)濟性：：節(jié)點價格低：節(jié)點價格低，，傳輸介質(zhì)較廉價，傳輸介質(zhì)較廉價，，減少線纜，減少線纜（7））安全性）安全性：：解決防爆問題：解決防爆

3、問題（8））可靠性）可靠性：：解決環(huán)境適應(yīng)性問題：解決環(huán)境適應(yīng)性問題，，具有較強的抗干，具有較強的抗干擾能力優(yōu)點：1.數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)2.控制功能分散3.接線簡單、、安裝方便、安裝方便4.用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)5.根本上提高了測量與控制的準(zhǔn)確度、、減少了傳送誤差、減少了傳送誤差三三、三、、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模式、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模式1.應(yīng)用層為過程控制用戶提供一系列的服務(wù)，，用于簡化，用于簡化或?qū)崿F(xiàn)分布式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進程之間的通信，同時為分布式現(xiàn)場總線提供了應(yīng)用接口的操作標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的開放性應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)定義主要是

4、為應(yīng)用進程之間通信定義了特定的關(guān)系模型與規(guī)范：Publisher/Subscriber,Client/Server2.數(shù)據(jù)鏈路層處理有物理連接的站點間的通信。主要功能：：數(shù)據(jù)鏈路的建立和拆除：數(shù)據(jù)鏈路的建立和拆除、、信息傳輸、信息傳輸、信息差錯控制及異常情況處理；；規(guī)定物理層與應(yīng)用；規(guī)定物理層與應(yīng)用層之間的接口格式控制目標(biāo)地址源地址參數(shù)數(shù)據(jù)校驗3.物理層規(guī)定了接口的機械特性、、電氣特性、電氣特性、、功能特性及規(guī)程特性、功能特性及規(guī)程特性，還定義了所有傳輸介質(zhì)的類型、、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及供電方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及供電方式。(1)傳輸介

5、質(zhì)可以采用有線電纜、、光纖和無線電、光纖和無線電(2)通過有線電纜傳送信號的波特率定義了兩種速率標(biāo)準(zhǔn)H1：31.25Kbps低速率；H2：1Mbps/2.5Mbps(3)H1標(biāo)準(zhǔn)最大傳輸距離為1900m,最多串接4臺中繼器，H2標(biāo)準(zhǔn)在1Mbps波特率下最大傳輸距離為750m，2.5Mbps最大傳輸距離為500m(4)現(xiàn)場總線協(xié)議支持總線型、、樹型和點對點型三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、樹型和點對點型三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，，其，其中樹形結(jié)構(gòu)僅支持低速H1版本(5)編碼方式和報文結(jié)構(gòu)?！，F(xiàn)場總線數(shù)據(jù)信號采用自時鐘曼徹斯特?，F(xiàn)場總線數(shù)據(jù)信號采用自時鐘曼

6、徹斯特編碼方式。。每幀報文格式。每幀報文格式：前同步符首定界符號數(shù)據(jù)段尾定界符§5.2幾種典型現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)1984年IEC/TC65/SC65C/WG6工作組，，開始起草現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，開始起草現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)1999年通過IEC61158技術(shù)規(guī)范在內(nèi)8種類型現(xiàn)場總線1.FF（FieldbusFoundation）94.6成立，ISP和WorldFIP合并100多單位以美國為首IEC支持，99年占2%H1:31.25kbps,1900mH2:1Mbps和2.5Mbps,750m和500m2.Profibus(ProcessF

7、ieldbus)符合德國、、歐洲標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn),包括Profibus-DP,Profibus-FMS,Profibus-PA三個兼容部分RS485是Profibus最常用的傳輸技術(shù)，，傳輸速率，傳輸速率9.6kbps-12Mbps3.LonWorks(LocalOperatingNetworkMotorola和Toshiba共同推出，，核心技術(shù)是神經(jīng)元芯片，核心技術(shù)是神經(jīng)元芯片神經(jīng)元芯片（（集成了（集成了3個8位CPU））同時具備了通信與控制功能）同時具備了通信與控制功能；改善了CSMA通信速率1.25Mbps(有效距離1

8、30m);測控網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點數(shù)可達32000個神經(jīng)元芯片在開發(fā)智能通信接口、、智能傳感器方面具有獨特優(yōu)勢、智能傳感器方面具有獨特優(yōu)勢傳感器和執(zhí)行器晶振電源I/O調(diào)理神經(jīng)元芯片3150/3120收發(fā)器16KB~58KBROM4.CAN(ControlAreaNetwork)德國Bocsh公司開發(fā)，，汽車內(nèi)部測