武漢理工,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),課件chapter8-工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)

1、第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 第第9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.1 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng) 9.2 現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述 9.3 五種有影響的現(xiàn)場總線五種有影響的現(xiàn)場總線 9.4 OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型參考模型與現(xiàn)場總線通信模型 9.5 FF現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù) 9.6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 實(shí)際是本書第二實(shí)際是本書第二章及第八章章及第八章第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.1 集散控制系統(tǒng)概述集散控制系統(tǒng)概述 集散控制系統(tǒng)(DCS)，亦稱分散型控制系統(tǒng)或分散型綜合控制系統(tǒng)(TDCS)。它是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、CRT

2、顯示技術(shù)和過程控制技術(shù)的新型控制系統(tǒng)。其設(shè)計(jì)原則是控制分散、操作集中、危險(xiǎn)分散、管理集中、分級(jí)管理、分而自治。集散控制系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)、功能完備、應(yīng)用靈活、操作方便、運(yùn)行可靠等多方面顯著特點(diǎn)，為計(jì)算機(jī)控制開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域，并得到了越來越普遍的應(yīng)用。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.1.1 集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生 利用常規(guī)模擬儀表組成的控制系統(tǒng)，雖然具有高可靠性、低成本等優(yōu)點(diǎn)，但是隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益大型化、復(fù)雜化，它的局限性越來越明顯，主要表現(xiàn)在：不易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律，不易實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和操作，不易組成分級(jí)控制的通信聯(lián)系等。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 為了克服模擬控制

3、儀表的上述缺點(diǎn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從20世紀(jì)五六十年代開始，出現(xiàn)了兩類計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制(DDC,Direct Di Gital Control)和監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制(SCC,Supervisory Computer Control)系統(tǒng)。所謂DDC系統(tǒng),就是使用一臺(tái)DDC主計(jì)算機(jī)代替多臺(tái)模擬調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)過程參數(shù)值的控制；而SCC系統(tǒng)則是由SCC主計(jì)算機(jī)根據(jù)現(xiàn)場及其他參數(shù)，按一定規(guī)律自動(dòng)改變模擬調(diào)節(jié)器或DDC系統(tǒng)的給定值，使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)工作狀態(tài)。以上兩種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理如圖91、圖92所示。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖91 DDC系統(tǒng)原理框圖 控

4、制室現(xiàn)場操作臺(tái)DDC主機(jī)輸入通道輸出通道第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖92 SCC系統(tǒng)原理框圖 操作臺(tái)控制室現(xiàn)場SCC主機(jī)模擬調(diào)節(jié)器組或DDC計(jì)算機(jī)輸入通道第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 它們雖然具有易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜規(guī)律，易于通信，易于實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視以及操作、控制精度高等顯著優(yōu)點(diǎn)，但由于它們還屬于“集中型”系統(tǒng)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)要控制幾十甚至幾百個(gè)回路，同時(shí)保存并處理著整個(gè)生產(chǎn)過程的全部信息，所以存在著危險(xiǎn)集中的嚴(yán)重問題，一旦主機(jī)發(fā)生故障，必將影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，甚至造成癱瘓事故發(fā)生。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 70年代中期開始出現(xiàn)的集散控制系統(tǒng)，以美國霍尼維爾公

5、司的TDC2000和日本橫河公司的CENTUM系統(tǒng)為典型代表，開始了分級(jí)分布系統(tǒng)在工業(yè)過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用。這一類系統(tǒng)從計(jì)算機(jī)控制角度講，屬于分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(DCCS，Distributed Computer Control System)；從控制與管理的角度講，它們是一類分散型綜合控制系統(tǒng)(TDCS，Total Distributed Control System)， 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 簡稱集散系統(tǒng)(DCS，Distributed Control System)；從其本質(zhì)和內(nèi)部機(jī)理上講，是以微處理機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；從其外部構(gòu)成方式和應(yīng)用角度上講，它類似于

6、單元組合式儀表控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)的組態(tài)及擴(kuò)展都十分容易。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 集散系統(tǒng)在功能上真正實(shí)現(xiàn)了管理集中和控制分散，既實(shí)現(xiàn)了操作、管理和監(jiān)視的縱向分級(jí)集中，又實(shí)現(xiàn)了控制、危險(xiǎn)的橫向分散，從根本上提高了系統(tǒng)的可靠性。DCS系統(tǒng)是目前公認(rèn)的最理想的工業(yè)控制系統(tǒng)之一，在國內(nèi)外冶金、電力、石油、化工、建筑等工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。至今全球DCS系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家近百個(gè)，表91、表92中所列為一些典型產(chǎn)品。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 表91 國外DCS系統(tǒng)典型產(chǎn)品 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 表92 部分國產(chǎn)

7、DCS系統(tǒng) 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.1.2 集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 自1975年第一套集散系統(tǒng)TDC2000誕生至今，隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，集散系統(tǒng)的能力與結(jié)構(gòu)也在不斷地發(fā)展與變化，其中大體經(jīng)歷了三個(gè)階段。 1.第一代集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 第一代集散系統(tǒng)始于1975年，其基本結(jié)構(gòu)如圖93所示，主要由5大部分組成。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖93 第一代集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 現(xiàn)場控制站現(xiàn)場監(jiān)視站CRT操作站監(jiān)控計(jì)算機(jī)高速通道控制器第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (1)現(xiàn)場控制站：亦稱過程控制單元(PCU)、現(xiàn)場控制單元(FCU

8、)或基本控制器(BC)。它是集散系統(tǒng)的基本部件，一般由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、模擬量和數(shù)字量I/O接口、電源、通信接口及內(nèi)部總線組成。通常有十幾到幾十種標(biāo)準(zhǔn)控制算法固化在ROM中，供組態(tài)時(shí)選用。第一代PCU主要完成對一個(gè)或多個(gè)回路的控制功能，它使集散系統(tǒng)獲得了分散控制的能力。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (2)現(xiàn)場監(jiān)視站：亦稱過程接口單元(PIU)、數(shù)據(jù)采集單元(DAU)或現(xiàn)場監(jiān)視單元。其主要作用是采集及處理非控制參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)通道將采集到的數(shù)據(jù)送到操作站和上位機(jī)。它 使集散系統(tǒng)獲得了分散數(shù)據(jù)采集與處理的能力。有些系統(tǒng)將PCU和DAU放在一個(gè)單元中。 第第9

9、 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (3)CRT操作站：它是系統(tǒng)中最主要的人機(jī)接口，主要由微處理器、存儲(chǔ)器、CRT顯示器、操作鍵盤及打印機(jī)組成，主要完成以系統(tǒng)生成、維護(hù)為主的工程功能，以監(jiān)視、運(yùn)行、維護(hù)為主的操作功能，以及與PCU和上位機(jī)交換信息的通信功能。 (4)監(jiān)控計(jì)算機(jī)：它是系統(tǒng)的主計(jì)算機(jī)，亦稱上位機(jī)(Hi GhLevel Computer)，能綜合處理和管理整個(gè)系統(tǒng)的信息。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (5)高速數(shù)據(jù)通道(DHW，Data Hi Gh Way)：亦稱數(shù)據(jù)高速公路或總線，是系統(tǒng)的通信命脈，一般由通信電纜和高速通道控制器(HTD，HiGh Way Traffic

10、 Director)組成。PCU、DAU、CRT、上位機(jī)等之間的信息交換均由HTD控制，通過DHW進(jìn)行。總之，第一代集散系統(tǒng)主要是為克服集中式計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)的不足而產(chǎn)生的，因此其主要的技術(shù)特征體現(xiàn)在分散控制上。其集中顯示和操作比計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)更復(fù)雜也更先進(jìn)。但由分散控制而引入的數(shù)據(jù)通信手段則處于較低級(jí)階段。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 第一代集散系統(tǒng)的典型產(chǎn)品有：美國霍尼維爾公司的TDC2000(Total Distributed Control)、泰勒公司的MOD、貝利公司的Network90，過程系統(tǒng)有限公司的MICON、?？怂共_公司的Spectrum，日本東芝公

11、司的TOSDIC、日立公司的UNITROL、橫河公司的CENTUM和英國肯特公司的P4000等。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 2. 第二代集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 20世紀(jì)80年代始，由于大規(guī)模集成電路及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了集散系統(tǒng)的發(fā)展，使其在性能和規(guī)模上都有所進(jìn)步，從而形成了第二代集散系統(tǒng)。第二代集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖94所示，其主要結(jié)構(gòu)特征是以局部網(wǎng)絡(luò)為主干，系統(tǒng)中各單元都看作是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作站。局部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)又可掛接橋和網(wǎng)間連接器與同網(wǎng)或異網(wǎng)連接。因此，第一代系統(tǒng)不過是通過橋或網(wǎng)間連接器接入第二代系統(tǒng)局部網(wǎng)絡(luò)上的子系統(tǒng)。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖94 第二代集散系

12、統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 主計(jì)算機(jī)GW第一代集散系統(tǒng)其 他工業(yè)網(wǎng)絡(luò)GW中 央操作站系 統(tǒng)管理站GW現(xiàn)場過程控制站第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 第二代集散系統(tǒng)的主要組成部分如下： (1)局部網(wǎng)絡(luò)：又稱局域網(wǎng)(LAN)。它由傳輸介質(zhì)(如同軸電纜、雙絞線或光導(dǎo)纖維等)和節(jié)點(diǎn)組成。網(wǎng)絡(luò)通信功能有較復(fù)雜的機(jī)制，各公司產(chǎn)品局部網(wǎng)的取名也有所不同，如霍尼維爾公司的TDC3000系統(tǒng)取名為局部控制網(wǎng)絡(luò)，橫河公司的NEWCENTUM系統(tǒng)取名為HF總線。另外，各公司局部網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及通信協(xié)議也不盡相同。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (2)節(jié)點(diǎn)工作站:從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的角度上講，局域網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)都可稱為工作站

13、，而這里是特指過程控制站。第二代集散系統(tǒng)的控制站是在第一代集散系統(tǒng)的控制單元基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有更完善的控制功能和通信功能。 (3)中央操作站:它由微機(jī)、顯示器、鍵盤、打印機(jī)等組成，是全系統(tǒng)的人機(jī)接口，可完成對整個(gè)系統(tǒng)的信息進(jìn)行綜合、管理。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (4)系統(tǒng)管理站：亦稱系統(tǒng)管理模件(SMM，System Mana Gement Module)。為了加強(qiáng)全系統(tǒng)的管理功能，有些集散系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中加上了專門用來配合主計(jì)算機(jī)和中央操作站進(jìn)行系統(tǒng)管理的系統(tǒng)管理模件，如歷史模件(HM，History Module)、應(yīng)用模件(AM，Application Module)，

14、計(jì)算模件(CM，Caculate Module)等，未采用硬件系統(tǒng)管理單元的第二代集散系統(tǒng)一般應(yīng)用高性能管理軟件來實(shí)現(xiàn)同樣功能。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (5)主計(jì)算機(jī):亦稱管理計(jì)算機(jī)。它應(yīng)是具有較強(qiáng)運(yùn)算和管理功能的計(jì)算機(jī)，一般為小型機(jī)。無主機(jī)集散系統(tǒng)則應(yīng)該加強(qiáng)中央操作站與節(jié)點(diǎn)工作站功能。 (6)網(wǎng)間連接器:亦稱門路(GW,Gate Way)，它是LAN與其他子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(如第一代集散系統(tǒng)的DHW)或其他工業(yè)網(wǎng)絡(luò)(如可編程控制器PLC網(wǎng)絡(luò))的接口裝置，起著通信接轉(zhuǎn)器、協(xié)議翻譯及系統(tǒng)擴(kuò)展器的作用。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 第二代集散系統(tǒng)是應(yīng)市場要求而產(chǎn)生的，20世紀(jì)

15、70年代以來，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)飛速發(fā)展，世界市場上產(chǎn)品競爭激烈，迫使生產(chǎn)廠家必須提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，因此，必須實(shí)現(xiàn)全面的優(yōu)化管理。局部網(wǎng)及各種管理模件等正是為適應(yīng)這方面要求而引入的。同樣，市場的競爭導(dǎo)致了生產(chǎn)周期變短，生產(chǎn)品種變換頻繁，工藝過程變化大，這就要求控制系統(tǒng)不僅要有完善的連續(xù)控制和順序控制功能，還必須增強(qiáng)批量控制功能。這就形成了第二代集散系統(tǒng)的主要技術(shù)特征：引入局部網(wǎng)和管理模件；引入或加強(qiáng)了批量控制功能。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 第二代集散系統(tǒng)的典型代表有：霍尼維爾公司的TDC3000，東芝公司的TOSDICADVANCEDSYSTEM，泰勒公司的MOD300

16、0，貝利公司的第二代Network90，利茲公司的MAX1等。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 3. 第三代集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是局部網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展帶動(dòng)了集散系統(tǒng)的進(jìn)步，第三代集散系統(tǒng)的主要變化是在局部網(wǎng)絡(luò)中采用了MAP(Manufactuin Gautomation Protocal，制造自動(dòng)化協(xié)議)，從而解決了第二代集散系統(tǒng)各公司產(chǎn)品相互不能兼容的缺點(diǎn)。第三代集散系統(tǒng)的另一進(jìn)展是系統(tǒng)的智能化進(jìn)一步向現(xiàn)場延伸，采用了智能變送器(Smart Transmitter)，并通過現(xiàn)場總線(FB，F(xiàn)ieldbus)與PCU或LAN的節(jié)點(diǎn)相連。由于工業(yè)局部網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議尚未完全成熟

17、，因此第三代集散系統(tǒng)仍處在發(fā)展初期，其基本結(jié)構(gòu)如圖95所示。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖95 第三代集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)DHW中 央操作站GWMAP協(xié)議LANFBPCU智能儀 表智 能變送器本地操作站主計(jì)算機(jī)第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 4. 集成式集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 近年來，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中出現(xiàn)了系統(tǒng)集成的新概念。這個(gè)概念是由從事計(jì)算機(jī)及應(yīng)用技術(shù)的研究人員提出的。系統(tǒng)集成就是將以微處理器為基礎(chǔ)的各類數(shù)字設(shè)備(如PCU、DAU、CRT、GW等)統(tǒng)一連接在數(shù)據(jù)總線DHW或局部網(wǎng)絡(luò)LAN上，構(gòu)成所謂的集成式分散系統(tǒng)(IDS，Inte Grated Distribute

18、d System)。微處理、智能儀表及通信技術(shù)的發(fā)展，使這種系統(tǒng)成為可能。在國外已經(jīng)出現(xiàn)了許多專營IDS系統(tǒng)的公司。IDS系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖96所示。圖中橋用來連接同類網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)間連接器W用來連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，以便對IDS擴(kuò)展PIU(Process Interface Unit)過程接口單元。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖96 集成式集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 主計(jì)算機(jī)中 央操作站管理模塊GW橋PCUPCUPLCPIU第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.1.3 集散系統(tǒng)的特點(diǎn) 集散系統(tǒng)之所以能有較快的發(fā)展，是與其所具有的特點(diǎn)分不開的。與其他計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比較，集散系統(tǒng)主要具有

19、以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1)在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了分級(jí)分散控制?？v向分級(jí)便于生產(chǎn)過程的集中監(jiān)視、操作和管理，橫向分散，提高了系統(tǒng)的可靠性。 (2)完善了系統(tǒng)功能。由于采用了高性能的上位機(jī)，使系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制功能和決策管理功能。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (3)系統(tǒng)構(gòu)成方式簡便。硬件積木化，軟件模塊化，應(yīng)用靈活，擴(kuò)展方便，通過連接部件還可以與其他同類或不同類系統(tǒng)連接，方便了用戶，提高了效率。 (4)應(yīng)用了局部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由此可以實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的信息綜合利用，資源共享，相互協(xié)調(diào)。 (5)獲得了很高的可靠性。通過系統(tǒng)的分散結(jié)構(gòu)特征，使用冗余技術(shù)、自診斷技術(shù)和可靠性元器件等手段，使系統(tǒng)得到了極

20、高的可靠性。其中利用率可達(dá)99.9999%，平均無故障時(shí)間可大于50000h。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.1.4 集散系統(tǒng)的發(fā)展方向與趨勢 集散系統(tǒng)是隨著4C技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，因此隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著工業(yè)控制領(lǐng)域市場的競爭與要求，集散系統(tǒng)的性能指標(biāo)及性能價(jià)格比將進(jìn)一步提高。根據(jù)目前的發(fā)展趨勢，系統(tǒng)近期將著重在以下幾個(gè)方面得到改進(jìn)和完善： (1)操作性能進(jìn)一步提高，操作、管理、組態(tài)、開發(fā)將更加方便。軟件更加豐富，各種高性能的控制管理軟件，特別是人工智能專家系統(tǒng)，如人工智能(AI，Artificial Intelli Gence)在集散控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 第第

21、9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (2)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一通信規(guī)程，加上現(xiàn)場總線的規(guī)格化，系統(tǒng)硬件、軟件的標(biāo)準(zhǔn)化，形成開放型的集散系統(tǒng)。另外，網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)應(yīng)用也會(huì)使集成式集散系統(tǒng)得到發(fā)展。 (3)系統(tǒng)規(guī)模在向大的方向發(fā)展的同時(shí)也向小規(guī)模系統(tǒng)發(fā)展。基本控制單元也將向小回路甚至單回路的方向發(fā)展?？删幊炭刂破鞒蔀榧⑾到y(tǒng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 總之，集散系統(tǒng)的出現(xiàn)給工業(yè)生產(chǎn)帶來許多好處，但事物總是要發(fā)展的。這里介紹繼集散系統(tǒng)后的新的控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線，它比集散系統(tǒng)有更廣闊的應(yīng)用前景。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.2 現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述 現(xiàn)場總線(Fieldbus)是近年來迅速發(fā)展起來的

22、一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線,它主要解決現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備與高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線具有簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，因而成為當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。它的出現(xiàn)標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域又一個(gè)新時(shí)代的開始，并將對該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.2.1 現(xiàn)場總線的含義 根據(jù)國際電工委員會(huì)IEC(International Electrotechnical Commission)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場總線基金會(huì)FF(Fieldbus Foundation)的定義，現(xiàn)場總線是指連接智能現(xiàn)

23、場設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線的含義表現(xiàn)在以下五個(gè)方面。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 1.現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò) 傳統(tǒng)的分散型控制系統(tǒng)(DCS,Distributed Control System)的通信網(wǎng)絡(luò)截止于控制站或輸入輸出單元，現(xiàn)場儀表仍然是一對一模擬信號(hào)傳輸，如圖97所示?，F(xiàn)場總線是用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，把通信線一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場或生產(chǎn)設(shè)備，如圖98所示。圖中現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表是指傳感器、變送器或執(zhí)行器等，這些設(shè)備通過一對傳輸線互連，傳輸線可以使用雙絞線、同軸電纜和光纜等。 第第9 9章章 工業(yè)控制

24、網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖97 傳統(tǒng)DCS控制層 分析儀傳統(tǒng)儀表LANPLC控制站操作站G第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖98 第一代FCS控制層服務(wù)器32現(xiàn)場設(shè)備H1 現(xiàn)場總線H1 現(xiàn)場總線LAN32現(xiàn)場設(shè)備124現(xiàn)場設(shè)備H1H1H1網(wǎng)橋H2 現(xiàn)場總線操作站第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 2.互操作性 互操作性的含義是來自不同制造廠的現(xiàn)場設(shè)備，不僅可以相互通信，而且可以統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制回路，共同實(shí)現(xiàn)控制策略。也就是說，用戶選用各種品牌的現(xiàn)場設(shè)備集成在一起，實(shí)現(xiàn)“即接即用”?，F(xiàn)場設(shè)備互連是基本要求，只有實(shí)現(xiàn)操作性，用戶才能自由地集成FCS(Field Control S

25、ystem)。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 3. 分散功能塊 FCS廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散給現(xiàn)場儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站。例如，流量變送器不僅具有流量信號(hào)變換、補(bǔ)償和累加輸入功能塊，而且PID有控制和運(yùn)算功能塊；調(diào)節(jié)閥除了具有信號(hào)驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行功能外，還內(nèi)含輸出特性補(bǔ)償功能塊、PID控制和運(yùn)算功能塊，甚至有閥門特性自校驗(yàn)和自診斷功能。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 由于功能塊分散在多臺(tái)現(xiàn)場儀表中，并可以統(tǒng)一組態(tài)，因此用戶可以靈活選用各種功能塊，構(gòu)成所需要的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)徹底的分散控制，如圖99所示。其中差壓變送器含有模擬量輸入功能塊

26、(AI110)，調(diào)節(jié)閥含有PID控制功能塊(PID110)及模擬量輸出功能塊(AO110)，這3個(gè)功能塊構(gòu)成流量控制回路。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖99 現(xiàn)場總線的分散功能 差壓變送器模擬量輸入塊模擬量輸出塊服務(wù)器LAN現(xiàn)場總線操作站AI110PID110PID控制塊調(diào)節(jié)閥FTFCAO110第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 4.通信線供電 現(xiàn)場總線的常用傳輸是雙絞線，通信線供電方式允許現(xiàn)場儀表直接從通信線上攝取能量，這種低功耗現(xiàn)場儀表可以用于本質(zhì)安全環(huán)境，與其配套的還有安全柵。有的企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場有可燃性物質(zhì)，所有現(xiàn)場設(shè)備必須嚴(yán)格遵循安全防爆標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場總線也不例外。第第9

27、 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 5. 開放式網(wǎng)絡(luò)互連 現(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，既可與同類網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同類網(wǎng)絡(luò)互連。開放式互連網(wǎng)絡(luò)還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫共享，通過網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場設(shè)備和功能塊統(tǒng)一組態(tài)，天衣無縫地把不同廠商的網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備融為一體，構(gòu)成統(tǒng)一的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.2.2 現(xiàn)場總線對自動(dòng)化領(lǐng)域的變革 1.現(xiàn)場總線給當(dāng)今的自動(dòng)化領(lǐng)域帶來的變革 現(xiàn)場總線是用于工業(yè)控制的新型系統(tǒng)。它有如下特點(diǎn)： (1)用一對通信線連接多臺(tái)數(shù)字儀表取代一對信號(hào)線只能連接一臺(tái)儀表。 (2) 用多變量、雙向、 數(shù)字通信方式取代單變量、單向、模擬傳輸方式。 (3)用多功能的

28、現(xiàn)場數(shù)字儀表取代單功能的 現(xiàn)場模擬儀表。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (4)用分散式的虛擬控制站代替集中式控制站。 (5)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS代 替?zhèn)鹘y(tǒng)的分散控制系統(tǒng)DCS。 (6) 變革傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。 (7) 變革傳統(tǒng)的 自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法和安裝調(diào)試方法。 自動(dòng)化領(lǐng)域的這場變革，其深度和廣度都將超過歷史上任何一次，必將開創(chuàng)自動(dòng)化控制的新紀(jì)元。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 2.FCS對S的變革 FCS對DCS的變革表現(xiàn)在： (1) FCS的信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化，從最底層的傳感器和執(zhí)行器就采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，逐層向上直至最高層均為通信

29、網(wǎng)絡(luò)互連。 (2) 圖98所示的FCS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為全分散式，它廢棄了圖97所示的DCS的輸入/輸出單元和控制站，由現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表取而代之，即把DCS控制站的功能化整為零，分散地分配給現(xiàn)場儀表，從而構(gòu)成了虛擬控制站，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (3)FCS的現(xiàn)場設(shè)備具有互操作性，徹底改變了傳統(tǒng)DCS控制層的封閉性和專用性，使不同廠商的現(xiàn)場設(shè)備既可互連也可互換，還可統(tǒng)一組態(tài)。 (4)FCS的通信網(wǎng)絡(luò)為開放式互連網(wǎng)絡(luò)， 用戶可非常方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，使同層網(wǎng)絡(luò)可以互連，也可以使不同網(wǎng)絡(luò)互連。 (5)FCS 的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了全開放，無專利許可要求，可供任何人

30、使用?，F(xiàn)場總線開發(fā)者只需致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.2.3 現(xiàn)場總線產(chǎn)生的原因 現(xiàn)場總線對自動(dòng)化領(lǐng)域中傳統(tǒng)的模擬儀表分散控制系統(tǒng)DCS的變革，是在分析、比較模擬儀表和現(xiàn)場總線利弊的基礎(chǔ)之上產(chǎn)生的。 1.模擬儀表的缺點(diǎn) 模擬儀表有以下缺點(diǎn)： (1)一對一結(jié)構(gòu)。一對傳輸線，一臺(tái)儀表，單向傳輸一個(gè)信號(hào)，如圖97所示。 (2)可靠性差。模擬信號(hào)傳輸不僅精度低，而且易受干擾。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (3)失控狀態(tài)。操作員在控制室既不了解現(xiàn)場模擬儀表工作狀況，也不能對其進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,更不能預(yù)測故障，導(dǎo)致操作員對其處于“失控”狀態(tài)。

31、 (4)互換性差。盡管模擬儀表統(tǒng)一了信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)420mA(DC)，可是大部分技術(shù)參數(shù)仍由制造廠自定，致使不同品牌的儀表無法互換。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 2. 現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn) 現(xiàn)場總線具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)一對N結(jié)構(gòu)。一對傳輸線，N臺(tái)儀表，雙向傳輸多個(gè)信號(hào)，如圖98所示。 (2)可靠性高。由于現(xiàn)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化,與模擬信號(hào)相比，它從根本上提高了測控精度，減少了傳輸誤差。同時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能的加強(qiáng)，減少了信號(hào)的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的可靠性。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (3)可控狀態(tài)。操作員在控制室既可了解現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀

32、表的工作狀況，也能對其進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，還可預(yù)測或診斷故障，始終處于操作員的遠(yuǎn)程監(jiān)視與可控狀態(tài)。 (4)互可操作性與互換性?；タ刹僮餍允侵笇?shí)現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳遞與溝通；而互換性則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)相互替換。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (5)現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性。它將傳感測量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)備就可完成自動(dòng)控制的基本功能，并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 (6)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性?，F(xiàn)場總線已構(gòu)成一種新的全分散型控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)

33、結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (7)系統(tǒng)的開放性。開放是指對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性、公開性，強(qiáng)調(diào)對標(biāo)準(zhǔn)的共識(shí)與遵從。開放系統(tǒng)是指它可以與世界上任何地方遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其他設(shè)備或系統(tǒng)連接。通信協(xié)議一致公開，各不同廠家的設(shè)備之間可實(shí)現(xiàn)信息交換。 另外，由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，使控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及其檢修維護(hù)都體現(xiàn)出優(yōu)越性。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 3.微處理器技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展每臺(tái)現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表就是一臺(tái)微處理器，既有CPU、內(nèi)存和通信等數(shù)字信號(hào)處理，又有非電量信號(hào)檢測、變換和放大等模擬信號(hào)處理。由于必須把現(xiàn)場

34、設(shè)備安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，而且工作環(huán)境十分惡劣，對于易燃易爆場所，必須提供總線供電的本質(zhì)安全。這勢必要求微處理器體積小、功能全、性能好、可靠性高、耗電少。另外，現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)分布于生產(chǎn)現(xiàn)場，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成虛擬控制站，這就要求采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.2.4 現(xiàn)場總線發(fā)展過程 在20世紀(jì)80年代中期，國外就提出了現(xiàn)場總線，但研究工作進(jìn)展緩慢，且沒有國際標(biāo)準(zhǔn)可以遵循。許多國際組織對現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化做了不少工作，下面簡述部分國際組織研究現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化工作，以便了解現(xiàn)場總線發(fā)展的過程。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 1984年，美國儀表協(xié)會(huì)(

35、ISA)下屬的標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施工作組中的ISA/SP50開始制定現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)；1985年，國際電工委員會(huì)決定由Proway Workin G Group負(fù)責(zé)現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作；1986年，德國開始制定過程現(xiàn)場總線(Process Fieldbus)標(biāo)準(zhǔn)，簡稱為PROFIBUS，由此拉開了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)品開發(fā)的序幕。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 1992年，Siemens、Rosemount、ABB、Foxboro、Yoko Gawa等80家公司聯(lián)合成立了ISP(Interoperable System Protocol)組織，并著手在PROFIBUS的基礎(chǔ)上制定現(xiàn)

36、場總線標(biāo)準(zhǔn)。1993年，以Honeywell、Bailey等公司為首，成立了WorldFIP組織，有120多個(gè)公司加盟該組織，并以法國標(biāo)準(zhǔn)FIP為基礎(chǔ)制定現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)各大公司均已清醒地認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)場總線應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場總線技術(shù)勢在必行。但總線標(biāo)準(zhǔn)的制定工作并非一帆風(fēng)順，由于行業(yè)和地域發(fā)展歷史等原因，加之各公司和企業(yè)集團(tuán)受自身商業(yè)利益的驅(qū)使，致使總線的標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展緩慢。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 1994年，ISP和World FIP北美部分合并，成立了現(xiàn)場總線基金會(huì)(Fieldbus Foundation，簡稱FF)，推動(dòng)了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的制定和產(chǎn)品開發(fā)，并于1

37、996年第一季度頒布了低速總線H1的標(biāo)準(zhǔn)，安裝了示范系統(tǒng)，將不同廠商的符合FF規(guī)范的儀表互連為控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)，使H1低速總線開始步入實(shí)用階段。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 另外，值得一提的是HART(HiGhway Addressable Remote Transducer，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速公路)協(xié)議，它最初由美國Rosemount公司開發(fā)，已應(yīng)用38年。HART協(xié)議作為一個(gè)公開性協(xié)議，已有70多家公司支持并使用，如E+H、Moore Products、AllenBradley、Siemens、FisherRosemount、SMAR公司等，并成立專門機(jī)構(gòu)發(fā)展HART協(xié)議，

38、從事互可操作性及標(biāo)準(zhǔn)化工作，以前是HUG(HARTU ser Group)，現(xiàn)在由HCF(HART Communication Foundation， 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 1993年成立)接替。HART協(xié)議的特點(diǎn)是具有與現(xiàn)場總線類似的體系結(jié)構(gòu)，具有總線式數(shù)字通信，兼容現(xiàn)存的420mA模擬系統(tǒng)，是從模擬系統(tǒng)向現(xiàn)場總線過渡的一塊墊腳石。HART通信是在模擬信號(hào)上疊加FSK數(shù)字信號(hào)，使模擬與數(shù)字可同時(shí)通信，可在一根雙絞線上連接多臺(tái)現(xiàn)場設(shè)備，構(gòu)成多站網(wǎng)絡(luò)。HART協(xié)議被認(rèn)為是事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但它并不是現(xiàn)場總線，是一個(gè)過渡性協(xié)議。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 與此同時(shí)

39、，在不同行業(yè)還陸續(xù)派生出一些有影響的總線標(biāo)準(zhǔn)。它們大都是在公司標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上逐漸形成，并得到其他公司、廠商、用戶以至于國際組織的支持的。大千世界，眾多行業(yè)，需求各異，加上要考慮已有各種總線產(chǎn)品的投資效益和各公司的商業(yè)利益，預(yù)計(jì)在今后的一段時(shí)間內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)幾種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)共存、同一生產(chǎn)現(xiàn)場有幾種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連通信的局面，但發(fā)展統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范形成開放互連系統(tǒng)是大勢所趨。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.2.5 現(xiàn)場總線的設(shè)備 現(xiàn)場總線的設(shè)備分為現(xiàn)場設(shè)備和開發(fā)設(shè)備兩類，設(shè)備名稱及類型隨總線及應(yīng)用而定。本節(jié)以用于過程自動(dòng)化的基金會(huì)現(xiàn)場總線(FF)為例，對其加以說明。 1.現(xiàn)場設(shè)備 FF現(xiàn)場設(shè)備

40、有變送器、執(zhí)行器、終端器、電源、本質(zhì)安全柵、中繼器、網(wǎng)橋和操作站等。常用的變送器有溫度、壓力、流量、料位和分析五大類，每類又有多個(gè)品種。變送器既有監(jiān)測、變換和補(bǔ)償功能，又有PID控制和運(yùn)算功能。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 常用的執(zhí)行器有電動(dòng)、氣動(dòng)兩大類，每類又有多個(gè)品種。執(zhí)行器的基本功能是信號(hào)驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行，還內(nèi)含調(diào)節(jié)閥輸出特性補(bǔ)償、PID控制和運(yùn)算等功能，另外有閥門特性自校驗(yàn)和自診斷功能。終端器使用在傳輸電纜始末端的阻抗匹配器，每條總線只需兩個(gè)終端器。終端器可防止信號(hào)失真和衰減。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 2. 開發(fā)設(shè)備 FF開發(fā)設(shè)備有專用集成電路(ASIC)、通信

41、棧軟件、DD軟件、開發(fā)和維護(hù)工具等?，F(xiàn)場總線設(shè)備因其種類繁多，用戶量大，所以由各廠商分別供應(yīng)，需單獨(dú)經(jīng)過現(xiàn)場總線基金會(huì)(FF)和Fraunhofer研究所進(jìn)行一致性測試和互操作性測試，最終由FF發(fā)給產(chǎn)品注冊商標(biāo)，并定期發(fā)行產(chǎn)品目錄。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.3 五種有影響的現(xiàn)場總線五種有影響的現(xiàn)場總線 自20世紀(jì)80年代末以來，有幾種現(xiàn)場總線技術(shù)已逐漸產(chǎn)生影響，并在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了自己的優(yōu)勢和較強(qiáng)的生命力。目前較為流行的現(xiàn)場總線主要有以下五種：基金會(huì)現(xiàn)場總線FF、局部操作網(wǎng)絡(luò)LONWORKS、過程現(xiàn)場總線PROFIBUS、控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN、可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通

42、路HART。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.3.1 FF(Foundation Fieldbus) FF基金會(huì)現(xiàn)場總線是在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)，它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層上增加了用戶層。用戶層主要針對自動(dòng)化測控應(yīng)用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，采用設(shè)備描述語言規(guī)定了通用的功能塊集。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) FF基金會(huì)現(xiàn)場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為31.25kb/s，通信距離可達(dá)1900m(可加中繼器延長)，可支持總線供電，

43、支持本質(zhì)安全防爆環(huán)境；H2的傳輸速率為1Mb/s和2.5Mb/s兩種，其通信距離分別為750m和500m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符合IEC11582標(biāo)準(zhǔn)。其物理介質(zhì)的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) FF的主要技術(shù)內(nèi)容包括:FF通信協(xié)議；用于完成開放互連模型中第27層通信協(xié)議的通信棧(Communication Stack)；用于描述設(shè)備特征、參數(shù)、屬性及操作接口的DDL設(shè)備描述語言、設(shè)備描述字典；用于實(shí)現(xiàn)測量、控制、工程量轉(zhuǎn)換等應(yīng)用功能的功能塊；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)度、管理等功能的系統(tǒng)軟件技術(shù)以及購成集成自動(dòng)化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)

44、。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.3.2 LONWORKS(Local Operating Networks) LONWORKS局部操作網(wǎng)絡(luò)是又一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場總線技術(shù)。它采用了ISO/OSI模型的全部七層通信協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置，其通信速率從300b/s至1.5Mb/s不等，直接通信距離可達(dá)2700m(78kb/s，雙絞線)；支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)防爆安全產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) LONWORKS技術(shù)所采用的Lon Ta

45、lk協(xié)議被封裝在稱之為Neuron的神經(jīng)元中而得以實(shí)現(xiàn)。集成芯片中有3個(gè)8位CPU：一個(gè)用于完成開放互連模型中第1和第2層的功能，稱為介質(zhì)訪問控制器，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問控制與處理；第二個(gè)用于完成第36層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變量的尋址、處理、背景診斷、路徑選擇、軟件計(jì)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)管理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制、收發(fā)數(shù)據(jù)包等；第三個(gè)是應(yīng)用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中還具有存儲(chǔ)信息緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)CPU之間的信息傳遞，并作為網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) Neuron芯片的編程語言為Neuron C，它是從ANSIC派生出來的。LONWORKS提供了一套開

46、發(fā)工具Lon Builder與Node Builder。 此外，Lon Talk協(xié)議還提供了五種基本類型的報(bào)文服務(wù)：確認(rèn)(Acknowled Ged)、非確認(rèn)(Unacknowled Ged)、請求/響應(yīng)(Request/ Response)、重復(fù)(Repeated)、非確認(rèn)重復(fù)(UnacknowledGed Repeated)。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) LonTalk協(xié)議的介質(zhì)訪問控制子層(MAC)對CSMA(載波信號(hào)多路監(jiān)聽)作了改進(jìn)，采用了一種新的稱作預(yù)測的P堅(jiān)持CSMA(PredictivePPresistentCSMA)的協(xié)議。帶預(yù)測的P堅(jiān)持CSMA在保留CSMA協(xié)議

47、優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，注意克服了它在控制網(wǎng)絡(luò)中的不足。所有的節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)積壓參數(shù)等待隨機(jī)時(shí)間片來訪問介質(zhì)，這就有效地避免了網(wǎng)絡(luò)的頻繁碰撞。 LONWORKS技術(shù)產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)輸、工業(yè)過程控制等行業(yè)。在開發(fā)智能通信接口、智能傳感器方面，LONWORKS神經(jīng)元芯片也具有獨(dú)特的優(yōu)勢。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.3.3 PROFIBUS(Process Fieldbus) PROFIBUS過程現(xiàn)場總線是符合德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。由PROFIBUSDP、PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA

48、組成了PROFIBUS系列。DP型用于分散的外圍設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域。FMS意為現(xiàn)場信息規(guī)范，F(xiàn)MS型適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA型則是用于過程自動(dòng)化的總線類型，它遵從IEC11582標(biāo)準(zhǔn)。 該項(xiàng)技術(shù)是由Siemens公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 它采用OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。FMS還采用了應(yīng)用層。傳輸速率為9.6kb/s12Mb/s，最大傳輸距離在12Mb/s時(shí)為100m，1.5Mb/s時(shí)為400m，可用中繼器延長至10km。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接12

49、7個(gè)站點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)總線供電與本質(zhì)安全防爆。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) PROFIBUS引入功能模塊的概念，不同的應(yīng)用需要使用不同的模塊。在一個(gè)確定的應(yīng)用中，按照PROFIBUS規(guī)范來定義模塊，寫明其硬件和軟件的性能，規(guī)范設(shè)備功能與PROFIBUS通信功能的一致性。PROFIBUS為開放系統(tǒng)協(xié)議，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，在德國建立了FZI信息研究中心，對制造廠和用戶開放，并對其產(chǎn)品進(jìn)行一致性監(jiān)測和實(shí)驗(yàn)性檢測。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.3.4 CAN(Control Area Network) CAN控制局域網(wǎng)絡(luò)是由德國Bosch公司推出的，用于汽車檢測與控制部件之間的數(shù)

50、據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，它廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。CAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連模型的基礎(chǔ)之上，不過其模型結(jié)構(gòu)只有三層，即只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) CAN的通信速率為5kb/s(10km)、1Mb/s(40m)，可掛接設(shè)備數(shù)最多達(dá)110個(gè)，信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖等；CAN采用點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播幾種方式發(fā)送接收數(shù)據(jù)；CAN可實(shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)且無主、從機(jī)之分，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均主動(dòng)發(fā)送報(bào)文，用此特點(diǎn)可方便構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)；CAN采用非破壞性總線優(yōu)先級(jí)仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)

51、向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)發(fā)送信息，按節(jié)點(diǎn)類型不同分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求； 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) CAN支持四類報(bào)文幀：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯(cuò)幀和超載幀，采用短幀結(jié)構(gòu)，每幀有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，這樣傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，且具有較好的檢錯(cuò)效果；CAN采用CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了極低的信息出錯(cuò)率；CAN節(jié)點(diǎn)具有自動(dòng)關(guān)閉功能，當(dāng)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，則自動(dòng)切斷與總線的聯(lián)系，這樣不影響總線正常工作；CAN單片機(jī)有Motorola公司生產(chǎn)的帶CAN模塊的MC68HC05*4，Philips公司

52、生產(chǎn)的82C200，Intel公司生產(chǎn)的帶CAN模塊的P8*C592；CAN控制器有Philips公司生產(chǎn)的82C200，Intel公司生產(chǎn)的82527；CANI/O器件有Philips公司生產(chǎn)的82C150，它具有數(shù)字和模擬I/O接口。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.3.5 HART(HiGhway Addressable Remote Transducer) HART 可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路是由美國Rosemount公司研制的，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于摸擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場競爭力，且得到了較快

53、發(fā)展。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) HART協(xié)議參照ISO/OSI模型的第1、2、7層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，其主要特性是： (1)物理層。采用基于Bell202通信標(biāo)準(zhǔn)的FSK技術(shù)，即在420mA(DC)模擬信號(hào)上疊加FSK數(shù)字信號(hào)，邏輯1為1200Hz，邏輯0為2200Hz，波特率為1200b/s，調(diào)制信號(hào)為0.5mA或0.25VPP(250負(fù)載)。用屏蔽雙絞線連接單臺(tái)設(shè)備時(shí)距離為3000m，而多臺(tái)設(shè)備互連距離為1500m。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (2)數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)幀長度不固定，最長為25個(gè)字節(jié)?？蓪ぶ肺?15，當(dāng)?shù)刂窞?時(shí)，處于420mA(DC)

54、與數(shù)字通信兼容狀態(tài)；當(dāng)?shù)刂窞?15時(shí)，則處于全數(shù)字通信狀態(tài)。通信模式為“問答式”或“廣播式”。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) (3) 應(yīng)用層。規(guī)定了三類命令。第一類稱為通用命令，這是所有設(shè)備都理解、執(zhí)行的命令；第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現(xiàn)場設(shè)備(盡管不是全部)中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的現(xiàn)場設(shè)備功能庫；第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命令既可以在基金會(huì)中開放使用，又可以為開發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。在一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中通常可發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL。現(xiàn)場設(shè)備開發(fā)商采用這

55、種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性，由HART基金會(huì)負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們變?yōu)樵O(shè)備描述字典，主設(shè)備運(yùn)用DDL技術(shù)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)專用接口。但是由于這種模擬數(shù)字混合信號(hào)制，導(dǎo)致難以開發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.4 OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型參考模型與現(xiàn)場總線通信模型 作為工業(yè)控制現(xiàn)場底層網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線，要構(gòu)成開放互連系統(tǒng)，如何選擇通信模型，是現(xiàn)場總線技術(shù)形成的過程中必須考慮的重要問題。 第第9 9

56、章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場存在大量傳感器、控制器和執(zhí)行器等，它們通常零散地分布在一個(gè)較大范圍內(nèi)。對由它們組成的工業(yè)控制底層網(wǎng)絡(luò)來說，單個(gè)節(jié)點(diǎn)面向控制的信息量不大，信息傳輸?shù)娜蝿?wù)相對比較簡單，但實(shí)時(shí)性、快速性的要求較高。因此，為滿足實(shí)時(shí)性要求，也為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的低成本，現(xiàn)場總線采用的通信模型大都在OSI模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了不同程度的簡化。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 典型的現(xiàn)場總線協(xié)議模型如圖910中第2列所示。它采用OSI模型中的三個(gè)典型層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，并增加一個(gè)現(xiàn)場總線訪問子層，以取代省去的OSI模型中第36層的部分功能，以滿足工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的性能

57、要求。它是OSI模型的簡化形式，其流量與差錯(cuò)控制在數(shù)據(jù)鏈路層中進(jìn)行，因而與OSI模型不完全保持一致。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖910 OSI與部分現(xiàn)場總線通信模型的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)鏈路層2物理層1ISO / OSI模型現(xiàn)場總線模型應(yīng)用層功能塊應(yīng)用與設(shè)備描述FF模型UART模型PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)層3傳輸層4會(huì)話層5表示層6應(yīng)用層7物理層數(shù)據(jù)鏈路層總線訪問子層應(yīng)用層物理層通信棧物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層隱去37層隱去36層用戶接口應(yīng)用層信息規(guī)范低層接口應(yīng)用層接口PROFIBUS-FMSBell202UART通信規(guī)范UART指令第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)

58、開放系統(tǒng)互連模型是現(xiàn)場總線技術(shù)的基礎(chǔ)，目前集中有影響的現(xiàn)場總線技術(shù)，大都以國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放互連模型作為基本框架，施加某些行業(yè)應(yīng)用需要的規(guī)定后形成的標(biāo)準(zhǔn)，并在較大范圍內(nèi)取得了用戶與制造商的認(rèn)可。 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.4.1 基金會(huì)現(xiàn)場總線通信模型 FF現(xiàn)場總線模型結(jié)構(gòu)如圖911所示。它采用了OSI模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層這三層，隱去了第36層。其中物理層、數(shù)據(jù)鏈路層采用IEC/ISA標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用層有兩個(gè)子層：現(xiàn)場總線訪問子層FAS和現(xiàn)場總線信息規(guī)范子層FMS，并將從數(shù)據(jù)鏈路到FAS、FMS的全部功能集成為通信棧(Communication Stack)。FAS

59、的基本功能是確定數(shù)據(jù)訪問的關(guān)系模型和規(guī)范，根據(jù)不同要求，采用不同的數(shù)據(jù)訪問工作模式。現(xiàn)場總線信息規(guī)范子層FMS的基本功能是面向應(yīng)用服務(wù)， 第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 生成規(guī)范的應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)。現(xiàn)場總線訪問子層與信息規(guī)范子層的任務(wù)是完成一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程到另一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程的描述，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用進(jìn)程之間的通信，提供應(yīng)用接口的標(biāo)準(zhǔn)操作，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的開放性。在應(yīng)用層之上增加的用戶層規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊、對象字典設(shè)備和設(shè)備描述，供用戶組成所需要的應(yīng)用程序，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)管理。在網(wǎng)絡(luò)管理中，為了提供一個(gè)集成網(wǎng)絡(luò)各層通信協(xié)議的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作狀態(tài)的監(jiān)控與管理，設(shè)置了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)代理和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理信息庫，以提

60、供組態(tài)管理、性能管理和差錯(cuò)管理的功能。在系統(tǒng)管理中，設(shè)置了系統(tǒng)管理內(nèi)核、系統(tǒng)管理內(nèi)核協(xié)議和系統(tǒng)管理信息庫，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、功能管理、時(shí)鐘管理和安全管理等功能。第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 圖911 FF現(xiàn)場總線模型與OSI ISO / OSI模型用戶層(程序)物理層通信棧物理層FF 現(xiàn)場總線模型現(xiàn)場總線信息規(guī)范子層FMS現(xiàn)場總線訪問子層FAS應(yīng)用層7數(shù)據(jù)鏈路層用戶層物理層1數(shù)據(jù)鏈路層2網(wǎng)絡(luò)層3傳輸層4會(huì)話層5表示層6第第9 9章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 9.4.2 LONWORKS通信模型 LONWORKS采用了ISO/OSI模型的全部七層通信協(xié)議，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。這七層的