現(xiàn)場(chǎng)總線-現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述

1、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述0 0 緒論緒論0.1 0.1 微機(jī)測(cè)控技術(shù)主要研究對(duì)象微機(jī)測(cè)控技術(shù)主要研究對(duì)象 微機(jī)測(cè)控技術(shù)主要研究如何將檢測(cè)與傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)微機(jī)測(cè)控技術(shù)主要研究如何將檢測(cè)與傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程并設(shè)計(jì)出所需要的技術(shù)和自動(dòng)控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程并設(shè)計(jì)出所需要的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。 0.2 0.2 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)0.2.1 0.2.1 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的一般概念微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的一般概念 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)就是利用微型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)就是利用微型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)測(cè)試與控制的動(dòng)測(cè)

2、試與控制的系統(tǒng)。系統(tǒng)。 控制器 D/A 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被控對(duì)象 測(cè)量變送 A/D r e u c 被控量 計(jì)算機(jī) 生產(chǎn)過程 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的工作原理工作原理可歸納為以下可歸納為以下3步：步： 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：通過測(cè)量變送裝置完成被控量的：通過測(cè)量變送裝置完成被控量的瞬時(shí)值的檢測(cè)和輸入。瞬時(shí)值的檢測(cè)和輸入。 實(shí)時(shí)控制決策實(shí)時(shí)控制決策：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，按預(yù)定的控制策略決定采取何種控制行為。按預(yù)定的控制策略決定采取何種控制行為。 實(shí)時(shí)控制輸出實(shí)時(shí)控制輸出：根據(jù)控制決策，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出：根據(jù)控制決策，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出實(shí)時(shí)控

3、制信號(hào)，完成系統(tǒng)控制任務(wù)。實(shí)時(shí)控制信號(hào)，完成系統(tǒng)控制任務(wù)。實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)的含義是指信號(hào)的輸入、計(jì)算、輸出都要在一定的的含義是指信號(hào)的輸入、計(jì)算、輸出都要在一定的時(shí)間間隔內(nèi)完成。時(shí)間間隔內(nèi)完成。（軟實(shí)時(shí)（軟實(shí)時(shí)RTOSRTOS、硬實(shí)時(shí)、硬實(shí)時(shí)RTOSRTOS）在線在線是指：在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，生產(chǎn)過程與計(jì)算機(jī)直接是指：在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，生產(chǎn)過程與計(jì)算機(jī)直接連接并受計(jì)算機(jī)的控制，有時(shí)也稱為聯(lián)機(jī)方式。連接并受計(jì)算機(jī)的控制，有時(shí)也稱為聯(lián)機(jī)方式。 0.2.20.2.2 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要由被控對(duì)象、過程輸入輸出通道微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要由被控對(duì)象、過程輸入輸出通道及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分

4、組成。及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分組成。 過程輸入輸出通道也叫生產(chǎn)過程通道，包括模擬量過程輸入輸出通道也叫生產(chǎn)過程通道，包括模擬量輸入輸出通道、數(shù)字量輸入輸出通道、測(cè)量變送、執(zhí)行輸入輸出通道、數(shù)字量輸入輸出通道、測(cè)量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。0.2.3 0.2.3 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件組成軟件組成 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 （RTOS） 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 （組態(tài)、先控）（組態(tài)、先控）0.2.4 0.2.4 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的特點(diǎn)特點(diǎn) 靈活性靈活性（規(guī)模、復(fù)雜度）（規(guī)模、復(fù)雜度） 適應(yīng)性適應(yīng)性（嵌入式）（嵌入式） CPU 存儲(chǔ)器 人機(jī)接口 系統(tǒng)支持板 內(nèi) 部 總

5、線 模擬量輸入通道 模擬量輸出通道 數(shù)字量輸入通道 數(shù)字量輸出通道 測(cè)量變送 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電氣開關(guān) 電氣開關(guān) 被控對(duì)象 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 生產(chǎn)過程 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖 0.3 0.3 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的典型形式微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的典型形式 0.3.1 0.3.1 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) 這種形式的系統(tǒng)屬于開環(huán)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)按照一定的時(shí)間這種形式的系統(tǒng)屬于開環(huán)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)按照一定的時(shí)間間隔對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)進(jìn)行采樣、處理、顯示、打印或報(bào)警，間隔對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)進(jìn)行采樣、處理、顯示、打印或報(bào)警，操作人員根據(jù)這些結(jié)果進(jìn)行設(shè)定值的修改操作人員根據(jù)這些結(jié)果進(jìn)行設(shè)定值的修改或必要的操作?；虮匾牟僮?。 計(jì) 算

6、機(jī) 模擬量輸入通道 數(shù)字量輸入通道 顯示器 打印機(jī) 調(diào)節(jié)器 生 產(chǎn) 過 程 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)原理圖 0.3.2 0.3.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng) 直接數(shù)字控制（簡(jiǎn)稱直接數(shù)字控制（簡(jiǎn)稱DDCDDC）系統(tǒng)的基本思想是：）系統(tǒng)的基本思想是：利用微型計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，并利用微型計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，并與給定值比較，然后按照預(yù)定的控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，與給定值比較，然后按照預(yù)定的控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，最后發(fā)出控制信息完成對(duì)生產(chǎn)過程的控制，使被控最后發(fā)出控制信息完成對(duì)生產(chǎn)過程的控制，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。直接數(shù)字控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)是計(jì)算

7、機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中最普遍的一種應(yīng)用方式。它在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中最普遍的一種應(yīng)用方式。它要求實(shí)時(shí)性好、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)。要求實(shí)時(shí)性好、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)。 計(jì) 算 機(jī) 模擬量輸入通道 數(shù)字量輸出通道 顯示器 打印機(jī) 被 控 對(duì) 象 報(bào)警 操作臺(tái) 模擬量輸出通道 數(shù)字量輸出通道 直接數(shù)字控制系統(tǒng)原理框圖 0.3.3 0.3.3 監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制（簡(jiǎn)稱監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制（簡(jiǎn)稱SCCSCC）系統(tǒng)的基本思想是：微）系統(tǒng)的基本思想是：微型計(jì)算機(jī)根據(jù)原始工藝信息和其它參數(shù)，按照描述生產(chǎn)型計(jì)算機(jī)根據(jù)原始工藝信息和其它參數(shù)，按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型，自動(dòng)改變模擬調(diào)節(jié)器或過

8、程的數(shù)學(xué)模型，自動(dòng)改變模擬調(diào)節(jié)器或DDCDDC微型計(jì)算微型計(jì)算機(jī)的給定值，從而使生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工況。機(jī)的給定值，從而使生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工況。 記 錄 顯 示 打 印 工 藝 數(shù) 據(jù) S C C 計(jì) 算 機(jī) 模 擬 調(diào) 節(jié) 器 生 產(chǎn) 過 程 調(diào) 節(jié) 測(cè) 量 給 定 記 錄 顯 示 打 印 工 藝 數(shù) 據(jù) S C C 計(jì) 算 機(jī) D D C 計(jì) 算 機(jī) 生 產(chǎn) 過 程 調(diào) 節(jié) 測(cè) 量 給 定 監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖a) SCC+模擬調(diào)節(jié)器系統(tǒng) b) SCC+DCC系統(tǒng) 它它有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式：一種是有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式：一種是SCC+模擬控制器模擬控制器，另一種是，另一種是SCC

9、+DDC控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)。它是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)和它是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)和DDC系統(tǒng)的綜合和發(fā)展系統(tǒng)的綜合和發(fā)展，SCC系統(tǒng)較系統(tǒng)較DDC系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化實(shí)際情況，它不僅可以進(jìn)行定值控制，還可以進(jìn)行系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化實(shí)際情況，它不僅可以進(jìn)行定值控制，還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制等。順序控制、最優(yōu)控制等。0.3.4 0.3.4 分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng) 分散控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱分散控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱DCSDCS）的基本思想是：利用分）的基本思想是：利用分散控制、集中操作、分而自制、綜合協(xié)調(diào)的原則，將測(cè)散控制、集中操作、分而自制、綜合協(xié)調(diào)的原則，將測(cè)控系統(tǒng)分為控系統(tǒng)分為分散過程控制級(jí)分散過程控制級(jí)、集中操作

10、監(jiān)控級(jí)集中操作監(jiān)控級(jí)和和綜合信綜合信息管理級(jí)息管理級(jí)等三級(jí)，構(gòu)成一分級(jí)形式的分布式控制系統(tǒng)。等三級(jí)，構(gòu)成一分級(jí)形式的分布式控制系統(tǒng)。 管理 微機(jī) 網(wǎng)間鏈接 工程師操作站 操作員操作站 監(jiān)控 計(jì)算機(jī) 網(wǎng)間 鏈接 現(xiàn)場(chǎng) 工作站 PLC 控制器 智能 調(diào)節(jié)器 其他 裝置 綜合信息管理級(jí) 集中操作監(jiān)控級(jí) 分散過程控制級(jí) 到其它局域網(wǎng) LAN 分散控制系統(tǒng)原理框圖 0.3.5 0.3.5 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱FCSFCS）其結(jié)構(gòu)模式為）其結(jié)構(gòu)模式為“工工作站作站現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表”二層結(jié)構(gòu)，成本低、可靠二層結(jié)構(gòu)，成本低、可靠性高，可

11、實(shí)現(xiàn)真正的開放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。性高，可實(shí)現(xiàn)真正的開放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 操作站 服務(wù)器 H2 現(xiàn)場(chǎng)總線 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 124 網(wǎng)橋 32 32 H1 現(xiàn)場(chǎng)總線 H1 現(xiàn)場(chǎng)總線 H1 H1 H1 H1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 LAN FCS控制層原理圖 1 現(xiàn)場(chǎng)總線的概述（FieldBusFieldBus） 3C技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展微機(jī)化儀器儀表的成熟和應(yīng)用微機(jī)化儀器儀表的成熟和應(yīng)用1.1.現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述 現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它的。它的出現(xiàn)標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域又一個(gè)

12、新時(shí)代的開出現(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。始。 現(xiàn)有的多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，為提高其性能價(jià)格現(xiàn)有的多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，為提高其性能價(jià)格比，在實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部操作時(shí)都采用了微處理器和數(shù)比，在實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部操作時(shí)都采用了微處理器和數(shù)字化元件，于是就提出了必須在這些領(lǐng)域的數(shù)字字化元件，于是就提出了必須在這些領(lǐng)域的數(shù)字設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的要求。采用現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的要求。采用現(xiàn)場(chǎng)總線的目的就是為了滿足這種要求，為工業(yè)領(lǐng)域中的測(cè)目的就是為了滿足這種要求，為工業(yè)領(lǐng)域中的測(cè)量和調(diào)節(jié)控制設(shè)備提供實(shí)現(xiàn)串行數(shù)字通信的手段。量和調(diào)節(jié)控制設(shè)備提供實(shí)現(xiàn)串行數(shù)字通信的手段。1.1.現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)

13、場(chǎng)總線(Fieldbus)的概念：的概念： 是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題統(tǒng)之間的信息傳遞問題 。主要用于：主要用于： 制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動(dòng)化制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)中。系統(tǒng)中。 現(xiàn)場(chǎng)總線定義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)包括包括IPCIPC、PLC

14、PLC以及各種智能化的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備以及各種智能化的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備 基于統(tǒng)一、規(guī)范的通信協(xié)議基于統(tǒng)一、規(guī)范的通信協(xié)議 通過同一總線實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)傳輸與信息共享通過同一總線實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)傳輸與信息共享 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體體系系通信總線在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的延伸通信總線在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的延伸 生產(chǎn)控制生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 位于位于的底層的底層 2.2.現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展 （1）早期的控制系統(tǒng)主要是）早期的控制系統(tǒng)主要是模擬儀表控制系統(tǒng)模擬儀表控制系統(tǒng)，設(shè)備，設(shè)備之間傳輸?shù)男盘?hào)為之間傳輸?shù)男盘?hào)為15V或或420mA的直流模擬信號(hào)，的直流模擬信號(hào)，信號(hào)的精度較低，傳輸過程中易受干擾。信號(hào)的精度較低，傳輸過程

15、中易受干擾。 （2）出現(xiàn)以單片機(jī)、計(jì)算機(jī)和）出現(xiàn)以單片機(jī)、計(jì)算機(jī)和PLC為控制器的為控制器的集中數(shù)集中數(shù)字控制系統(tǒng)字控制系統(tǒng)，其內(nèi)部傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，克服了模擬，其內(nèi)部傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，克服了模擬儀表中信號(hào)精度較低的缺點(diǎn)，提高了抗干擾能力。整儀表中信號(hào)精度較低的缺點(diǎn)，提高了抗干擾能力。整個(gè)系統(tǒng)的可靠性低，風(fēng)險(xiǎn)高度集中。另外，當(dāng)任務(wù)增個(gè)系統(tǒng)的可靠性低，風(fēng)險(xiǎn)高度集中。另外，當(dāng)任務(wù)增加時(shí)會(huì)使系統(tǒng)性能下降。加時(shí)會(huì)使系統(tǒng)性能下降。 （3）又出現(xiàn)以集中管理、分散控制為核心思想的集散）又出現(xiàn)以集中管理、分散控制為核心思想的集散控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)（DCS），在），在20世紀(jì)末期逐步占據(jù)了主導(dǎo)地世紀(jì)末期逐步占據(jù)

16、了主導(dǎo)地位。位。2.2.現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展 在在DCS中中管理與控制管理與控制相相分離分離，上位機(jī)用于集中監(jiān)視，上位機(jī)用于集中監(jiān)視管理功能，多臺(tái)下位機(jī)下放分散到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)分布式控管理功能，多臺(tái)下位機(jī)下放分散到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)分布式控制功能，上下位機(jī)之間以控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以實(shí)現(xiàn)相互之制功能，上下位機(jī)之間以控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞，間的信息傳遞，克服了集中數(shù)字控制系統(tǒng)克服了集中數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)控制器的對(duì)控制器的處理能力和可靠性要求很高的處理能力和可靠性要求很高的缺點(diǎn)缺點(diǎn)。 由于不同的由于不同的DCS廠家出于壟斷經(jīng)營(yíng)的目的而對(duì)其控廠家出于壟斷經(jīng)營(yíng)的目的而對(duì)其控制通訊網(wǎng)絡(luò)制通訊網(wǎng)絡(luò)采用專用的封閉

17、形式采用專用的封閉形式，不同廠家的，不同廠家的DCS 系系統(tǒng)之間以及統(tǒng)之間以及DCS與上層的與上層的Intranet、Internet之間之間難以難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息共享實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息共享，因此，因此DCS 系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種專用封閉的、不能互聯(lián)的分布式控制系統(tǒng)，且種專用封閉的、不能互聯(lián)的分布式控制系統(tǒng)，且DCS價(jià)格昂貴，用戶對(duì)此提出了價(jià)格昂貴，用戶對(duì)此提出了開放性開放性和降和降低成本低成本的迫切的迫切要求。要求。2.2.現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展 （4）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）正是順應(yīng)了上述的用戶要求，采用）正是順應(yīng)了上述的用戶要求，采用了現(xiàn)場(chǎng)總線這

18、一開放的、可互連的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)的各種控制器了現(xiàn)場(chǎng)總線這一開放的、可互連的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)的各種控制器和儀表設(shè)備相互連接，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，降低了安裝和儀表設(shè)備相互連接，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，降低了安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。因此，成本和維護(hù)費(fèi)用。因此，F(xiàn)CS 系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種開放開放的、可以的、可以互互連連的、的、低成本低成本的、的、徹底分散徹底分散的分布式控制系統(tǒng)。的分布式控制系統(tǒng)。 1984年，年，美國(guó)儀表協(xié)會(huì)美國(guó)儀表協(xié)會(huì)（ISA）下屬的標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施工作組中的）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(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；開始制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；1985年，年，國(guó)際電工委

19、員會(huì)國(guó)際電工委員會(huì)決定決定由由Proway Working Group負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的研究制負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作；定工作；1986年，年，德國(guó)德國(guó)開始制定過程現(xiàn)場(chǎng)總線（開始制定過程現(xiàn)場(chǎng)總線（Process Fieldbus）標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱為標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱為PROFIBUS，由此拉開了現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)制定及其產(chǎn)，由此拉開了現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)制定及其產(chǎn)品開發(fā)的序幕。與此同時(shí)，品開發(fā)的序幕。與此同時(shí)，其他一些組織或機(jī)構(gòu)其他一些組織或機(jī)構(gòu)（如（如WorldFip等）等）也開始從事現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的制定和研究。也開始從事現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的制定和研究。2.2.現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展 現(xiàn)場(chǎng)總線技

20、術(shù)起源于歐洲，目前以歐、美、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)起源于歐洲，目前以歐、美、日地區(qū)最為發(fā)達(dá)，世界上已出現(xiàn)過的總線種類近日地區(qū)最為發(fā)達(dá)，世界上已出現(xiàn)過的總線種類近200種。經(jīng)過近種。經(jīng)過近2020年的競(jìng)爭(zhēng)和完善，目前較有生年的競(jìng)爭(zhēng)和完善，目前較有生命力的有命力的有1010多種，并仍處于激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中。多種，并仍處于激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中。加之眾多自動(dòng)化儀表制造商在開發(fā)智能儀表通信加之眾多自動(dòng)化儀表制造商在開發(fā)智能儀表通信技術(shù)中已形成的不同特點(diǎn)，使得統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制訂技術(shù)中已形成的不同特點(diǎn)，使得統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制訂困難重重。困難重重。 由于較長(zhǎng)時(shí)期沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)用戶影響最由于較長(zhǎng)時(shí)期沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)用戶影響最大的就

21、是難以把不同制造商生產(chǎn)的儀表集成在一大的就是難以把不同制造商生產(chǎn)的儀表集成在一個(gè)系統(tǒng)中。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線在過程控制中實(shí)際應(yīng)個(gè)系統(tǒng)中。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線在過程控制中實(shí)際應(yīng)用，一直延誤到用，一直延誤到2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代后期才逐步實(shí)現(xiàn)。年代后期才逐步實(shí)現(xiàn)。 1996 1996年到年到19981998年，國(guó)際性組織年，國(guó)際性組織FFFF（現(xiàn)場(chǎng)總線（現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)）和基金會(huì)）和PNOPNO（ProfibusProfibus國(guó)際組織）先后發(fā)布國(guó)際組織）先后發(fā)布了適于過程自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)了適于過程自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)H1H1、H2(HSE)H2(HSE)和和Profibus-PA,H1Profibu

22、s-PA,H1和和PAPA都在實(shí)際工程中開始應(yīng)用。都在實(shí)際工程中開始應(yīng)用。19991999年底，包含年底，包含8 8種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的國(guó)際標(biāo)種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)IEC-61158IEC-61158開始生效，除開始生效，除H1H1、HSEHSE和和PAPA外，還有外，還有WorldFIPWorldFIP、InterbusInterbus、ControlNetControlNet、P-NETP-NET、SwiftNetSwiftNet等五種。等五種。 誕生于不同領(lǐng)域的總線技術(shù)往往對(duì)這一特定誕生于不同領(lǐng)域的總線技術(shù)往往對(duì)這一特定的領(lǐng)域的適用性就好一些。如的領(lǐng)域的適用性就好一些。如Prof

23、ibusProfibus較適合于較適合于工廠自動(dòng)化，工廠自動(dòng)化， CANCAN適用于汽車工業(yè)，適用于汽車工業(yè)， FFFF總線總線（Foundation FieldbusFoundation Fieldbus）主要適用于過程控制，）主要適用于過程控制，LONLON適用于樓宇自動(dòng)化等。適用于樓宇自動(dòng)化等。2.現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展3.3.現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu) 按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的開放系統(tǒng)互連（）制定的開放系統(tǒng)互連（OSI）參）參考模型建立的。將七層簡(jiǎn)化成三層，分別由考模型建立的。將七層簡(jiǎn)化成三層，分別由OSI參考模型的第一層物理參考模型的第一層物理層，第二層數(shù)據(jù)鏈

24、路層，第七層應(yīng)用層組成，網(wǎng)絡(luò)通信流量與差錯(cuò)控層，第二層數(shù)據(jù)鏈路層，第七層應(yīng)用層組成，網(wǎng)絡(luò)通信流量與差錯(cuò)控制由數(shù)據(jù)鏈路層完成?？紤]現(xiàn)場(chǎng)總線的通信特點(diǎn)，有些現(xiàn)場(chǎng)總線還設(shè)制由數(shù)據(jù)鏈路層完成?？紤]現(xiàn)場(chǎng)總線的通信特點(diǎn)，有些現(xiàn)場(chǎng)總線還設(shè)置了一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層，如圖所示置了一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層，如圖所示。 工廠自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)：工廠管理級(jí)、車間監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)工廠自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)：工廠管理級(jí)、車間監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí) IBM CompatibleASCII PrinterPlotterTower boxDataASCII PrinterASCII Printer工廠管理級(jí)工廠骨干網(wǎng)車間監(jiān)控網(wǎng)車

25、間監(jiān)控級(jí)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)3.13.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)IPC、PLCI/O子系統(tǒng)Ethernet/Highway FiledbusController/GetwayFiledbusDCSDCS實(shí)際上是實(shí)際上是“半分散半分散”、“半數(shù)字半數(shù)字”的系的系統(tǒng)統(tǒng)FCSFCS采用的是一個(gè)完全分散的控制方式采用的是一個(gè)完全分散的控制方式 (1) 全數(shù)字化通信全數(shù)字化通信 (2) 開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (3) 互可操作性與互用性互可操作性與互用性 (4) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化 (5) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 (6) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)

26、境的適應(yīng)性 4 現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特征 4 4.1 1 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)特點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備具有通信功能具有通信功能，便于構(gòu)成工廠底，便于構(gòu)成工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)。層控制網(wǎng)絡(luò)。 通信標(biāo)準(zhǔn)通信標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，設(shè)備間具有互可操作性。設(shè)備間具有互可操作性。 功能塊與結(jié)構(gòu)的功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具使相同功能的設(shè)備間具有互換性。有互換性。 控制功能控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)下放到現(xiàn)場(chǎng)，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高度的分散性。度的分散性。4.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)總線使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)

27、場(chǎng)總線使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的行列，為其應(yīng)用開拓了更為廣闊的領(lǐng)域；行列，為其應(yīng)用開拓了更為廣闊的領(lǐng)域； 一對(duì)雙絞線上可掛接多個(gè)控制設(shè)備，一對(duì)雙絞線上可掛接多個(gè)控制設(shè)備， 便于節(jié)省便于節(jié)省安裝費(fèi)用；安裝費(fèi)用； 節(jié)省維護(hù)開銷；節(jié)省維護(hù)開銷； 提高了系統(tǒng)的可靠性；提高了系統(tǒng)的可靠性； 為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)。為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)。5. 現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化概況基本情況基本情況 19991999年形成了一個(gè)由年形成了一個(gè)由8 8個(gè)類型組成的個(gè)類型組成的IEC61158IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61158IEC 61158成了國(guó)際上制訂

28、時(shí)間最長(zhǎng)、意見分歧最大的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一成了國(guó)際上制訂時(shí)間最長(zhǎng)、意見分歧最大的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一 IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn):2003年年4月，月，IEC61158 Ed.3現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)第現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)第3版正版正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定10種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線。種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線。Type 1 TS61158現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線Type 2 ControlNet和和Ethernet/IP現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線Type 3 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線Type 4 P-NET現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線Type 5 FF HSE現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線Type 6 SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總

29、線Type 7 World FIP現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線Type 8 Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線Type 9 FF H1現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線Type 10 PROFInet現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線IEC 61158 Type1現(xiàn)場(chǎng)總線 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)協(xié)協(xié)議議采用采用ISO/OSI的簡(jiǎn)化模型。的簡(jiǎn)化模型。 物理層(HSE)接收數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)，經(jīng)加工變?yōu)殡娦盘?hào)后進(jìn)行發(fā)送（傳輸；將接收到的電信號(hào)進(jìn)行相反處理，并將數(shù)據(jù)送交鏈路層。通常，采用曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼。01每個(gè)碼均有一次跳變，這樣就把一個(gè)碼分成兩半，以前半個(gè)碼的值為準(zhǔn)。每個(gè)碼均有一次跳變，在每位開始的邊界跳變?yōu)?，在每位開始的邊界不跳變?yōu)? 。 數(shù)

30、據(jù)鏈路層 應(yīng)用層 實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)鏈路層連接。實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)鏈路層連接。保證數(shù)據(jù)的完整性，決定何時(shí)與何節(jié)點(diǎn)對(duì)話。格式控制 目標(biāo)地址 源地址 參數(shù) 數(shù)據(jù) 校驗(yàn)報(bào)文格式： 校驗(yàn)一般采用CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)碼）例子：假設(shè)待校驗(yàn)數(shù)據(jù)為M(X)=1101，生成多項(xiàng)式G(X)=X3+X1+1，求CRC。方法：模2運(yùn)算。減法：相同數(shù)減為0；相異數(shù)減為1，不考慮借位。 除法：相同位數(shù)比較，只要被除數(shù)的最高位為1，商1； 相同位數(shù)比較，只要被除數(shù)的最高位為0，商0。計(jì)算過程：G(X)最高冪次方為3，則K=3； M(X)=M(X)本身，后面跟K個(gè)0，即1101000用模2計(jì)算方法求: M(X)/G(X) , 得到的余數(shù)XX

31、X(K位)即為CRC校驗(yàn)碼。最終結(jié)果：M(X)XXX1101000101110111111110010111110101110101011001 注意：K位余數(shù)校驗(yàn)后的CRC碼：1101001檢驗(yàn)時(shí)：將上述結(jié)果除G(X)，余數(shù)為0，正確；余數(shù)不為0，錯(cuò)誤。不同位發(fā)生的錯(cuò)誤會(huì)使余數(shù)也不同。 用戶層用戶層標(biāo)準(zhǔn)功能塊標(biāo)準(zhǔn)功能塊FBFB裝置描述裝置描述DDDD功能功能 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定3232種功能塊，現(xiàn)場(chǎng)裝種功能塊，現(xiàn)場(chǎng)裝置使用這些功能塊完成控制策略。置使用這些功能塊完成控制策略。 DDDD功能包括描述裝置通信所需的功能包括描述裝置通信所需的所有信息，并且與主站無關(guān)，所以所有信息，并且與主站無關(guān)，所

32、以可使現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)現(xiàn)真正的互操作性可使現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)現(xiàn)真正的互操作性 管理層管理層PCPC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器操作站操作站網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)橋網(wǎng)橋PLCPLC等其等其它控制站它控制站Type1 FCSType1 FCS結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖EthernetEthernetTCP/IPTCP/IPH H2 2（HSEHSE）H H1 1低速現(xiàn)場(chǎng)總線低速現(xiàn)場(chǎng)總線8種現(xiàn)場(chǎng)總線的簡(jiǎn)單比較種現(xiàn)場(chǎng)總線的簡(jiǎn)單比較Type4 PNetType6 SwiftNetType2 ControlNetType3 ProfiBusType7 WorldFIPType8 InterBusType1 IEC總線(H1)Type5 FF H

33、ES (H2)6.滿足控制網(wǎng)絡(luò)要求的協(xié)議（1 1）以太網(wǎng)（）以太網(wǎng)（EthernetEthernet，IEEE 802.3 CSMA/CDIEEE 802.3 CSMA/CD）。）。（2 2）令牌總線（）令牌總線（Token Bus, IEEE 802.4Token Bus, IEEE 802.4）, ,令牌環(huán)令牌環(huán)（Token Ring, IEEE 802.5Token Ring, IEEE 802.5）（3 3）控制器局部網(wǎng)（）控制器局部網(wǎng)（CAN,CSMA/AMPCAN,CSMA/AMP）?？刂凭W(wǎng)絡(luò)一）。控制網(wǎng)絡(luò)一般基于般基于CANCAN協(xié)議（如智能分布式系統(tǒng)協(xié)議（如智能分布式系統(tǒng),Sm

34、art ,Smart Distributed SystemDistributed System）；）；（4 4）設(shè)備網(wǎng)）設(shè)備網(wǎng)DeviceNetDeviceNet和令牌協(xié)議（如過程現(xiàn)場(chǎng)總和令牌協(xié)議（如過程現(xiàn)場(chǎng)總線，線，ProfibusProfibus；制造自動(dòng)化協(xié)議，；制造自動(dòng)化協(xié)議，Manufacturing Manufacturing Automation ProtocolAutomation Protocol；控制網(wǎng)，；控制網(wǎng)，ControlnetControlnet；分；分布式光纖數(shù)據(jù)接口，布式光纖數(shù)據(jù)接口，F(xiàn)iber Distributed Data Fiber Distribute

35、d Data InterfaceInterface）。）。主要主要MACMAC工作方式工作方式 （1 1）CSMA/CD(IEEE802.3)CSMA/CD(IEEE802.3)為沖突檢測(cè)載體監(jiān)為沖突檢測(cè)載體監(jiān)聽多重訪問，采用總線網(wǎng)絡(luò)，聽多重訪問，采用總線網(wǎng)絡(luò)， 其控制策略是其控制策略是競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送、廣播式傳輸、載體監(jiān)聽、沖突檢競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送、廣播式傳輸、載體監(jiān)聽、沖突檢測(cè)、沖突后退和再試發(fā)送；測(cè)、沖突后退和再試發(fā)送； （2 2）Token Bus(IEEE802.4)Token Bus(IEEE802.4)為令牌總線控制為令牌總線控制技術(shù)，總線上所有站形成一個(gè)邏輯環(huán)，令牌技術(shù)，總線上所有站形成一個(gè)邏輯

36、環(huán)，令牌在總線網(wǎng)絡(luò)上傳送，收到令牌的站，決定是在總線網(wǎng)絡(luò)上傳送，收到令牌的站，決定是否發(fā)送或接收，然后再將令牌傳給下一站；否發(fā)送或接收，然后再將令牌傳給下一站； （3 3）Token Ring(IEEE802.5)Token Ring(IEEE802.5)為令牌環(huán)控制為令牌環(huán)控制技術(shù)，令牌在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)上傳送，收到技術(shù)，令牌在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)上傳送，收到 令牌的令牌的站，決定是否發(fā)送或接收，然后再將令牌傳站，決定是否發(fā)送或接收，然后再將令牌傳給下一站。給下一站。 6.1 載波偵聽多路訪問 載波偵聽多路訪問（CSMA，Carrier Sense Multiple Access）是一種適合于總線結(jié)構(gòu)的具有信道

37、檢測(cè)功能的分布式介質(zhì)訪問控制方法，其控制手段稱之為“載波偵聽”。 CSMA/CD又被稱之為“先聽后講，邊聽邊講”，其具體工作過程概括如下：（1）先偵聽信道，如果信道空閑則發(fā)送信息。（2）如果信道忙，則繼續(xù)偵聽，直到信道空閑時(shí)立即發(fā)送。（3）發(fā)送信息后進(jìn)行沖突檢測(cè)，如發(fā)生沖突，立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)出一串阻塞信號(hào)（連續(xù)幾個(gè)字節(jié)全1），通知總線上各站點(diǎn)沖突已發(fā)生，使各站點(diǎn)重新開始偵聽與競(jìng)爭(zhēng)。（4）已發(fā)出信息的各站點(diǎn)收到阻塞信號(hào)后，等待一段隨機(jī)時(shí)間，重新進(jìn)入偵聽發(fā)送階段。站點(diǎn)要求發(fā)送有載波？發(fā)送一幀信息有沖突？發(fā)出阻塞信號(hào)沖突 16？延時(shí)處理放棄發(fā)送另作處理一次發(fā)送結(jié)束圖4.3 CSMA/CD發(fā)

38、送過程流程圖YNYNNYCSMA/CD發(fā)送過程流程圖發(fā)送過程流程圖6.2 令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò) 令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（Token-Ring）系統(tǒng)在1985年由IBM公司率先推出。令牌環(huán)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形，采用專用的令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方式，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線（STP）、非屏蔽雙絞線（UTP）或者光纖，傳輸速率為4Mbps或者16Mbps。令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)遵循IEEE802.2和IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)，在傳輸效率、實(shí)時(shí)性、地理范圍等網(wǎng)絡(luò)性能上都優(yōu)于采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方式的以太網(wǎng)。令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍沒有限制，但站點(diǎn)數(shù)卻受到一定限制。使用STP時(shí)可連接2260臺(tái)設(shè)備，而使用UTP時(shí)只能連接272臺(tái)設(shè)備。6.

39、2 令牌環(huán)訪問控制方式 令牌環(huán)是一種適用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的分布式介質(zhì)訪問控制方式，已由IEEE802委員會(huì)建議成為局域網(wǎng)控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)之一，即IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)。在令牌環(huán)網(wǎng)中，令牌也叫通行證，它具有特殊的格式和標(biāo)記。令牌有“忙（Busy）”和“空閑（Free）”兩種狀態(tài)。 具有廣播特性的令牌環(huán)訪問控制方式，還能使多個(gè)站點(diǎn)接收同一個(gè)信息幀，同時(shí)具有對(duì)發(fā)送站點(diǎn)自動(dòng)應(yīng)答的功能。BACD（a）BACD（b）BACD（c）FreeToken站點(diǎn)BusyTokenFreeToken傳送過程（傳送過程（C發(fā)送給發(fā)送給A）6.2 令牌總線訪問控制方式 令牌總線訪問控制方式（令牌總線訪問控制方式（Token-Bus

40、）是在綜合了）是在綜合了CSMA/CD訪問控制方式和令牌環(huán)訪問控制方式的訪問控制方式和令牌環(huán)訪問控制方式的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上形成的一種介質(zhì)訪問控制方式。優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上形成的一種介質(zhì)訪問控制方式。令牌總線控制方式主要用于總線型或樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)令牌總線控制方式主要用于總線型或樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。該方式是在物理總線上建立一個(gè)邏輯環(huán)。一構(gòu)中。該方式是在物理總線上建立一個(gè)邏輯環(huán)。一個(gè)總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如果指定每一個(gè)站點(diǎn)在邏輯上相個(gè)總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如果指定每一個(gè)站點(diǎn)在邏輯上相互連接的前后地址，就可構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)。如圖中互連接的前后地址，就可構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)。如圖中ABDEA（C站點(diǎn)沒有連入令牌總線中）站點(diǎn)沒有連入令牌總線中）。A前E后BC前無后無E前D后AB前A后DD前B后EBUS總線結(jié)構(gòu)中的令牌環(huán)總線結(jié)構(gòu)中的令牌環(huán)返回本節(jié)返回本節(jié)7. 幾個(gè)具體問題的分析幾個(gè)具體問題的分析 7.1 FCS與與DCS的比較的比較 7.2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的比較現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的比較（2 2）信號(hào)傳輸要求信號(hào)傳輸要求 （3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的總線供電。容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的總線供電。 一條線狀結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線支路上的電源負(fù)載是確定的，沿總線電源電壓的一條線狀結(jié)構(gòu)