現(xiàn)場總線概述

1、 目錄TOC o 1-5 h z1現(xiàn)場總線的概念2現(xiàn)場總線的產(chǎn)生2現(xiàn)場總線的特點2封閉的物理過程2更大的覆蓋范圍3可連接的設(shè)備數(shù)量多3操作的適時性3傳輸?shù)耐暾?、有效?用戶可選擇的服務(wù)3集成、開放結(jié)構(gòu)3適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境條件32現(xiàn)場總線發(fā)展?fàn)顩r32.1幾種現(xiàn)場總線及其性能3 HYPERLINK l bookmark4 3總線通信協(xié)議基本模型4 HYPERLINK l bookmark6 4現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢4FCS將會在一定的時期內(nèi)成為主流控制系統(tǒng)34現(xiàn)場總線的發(fā)展與計算機通信技術(shù)的關(guān)系5參考文獻(xiàn)：5現(xiàn)場總線概述電子信息工程專業(yè)學(xué)生學(xué)生姓名李欣越指導(dǎo)教師閆改珍摘要:現(xiàn)場總線是工業(yè)中用于現(xiàn)場儀表和

2、控制室系統(tǒng)之間的一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng),是過程控制技術(shù)、自動化儀表技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三大技術(shù)發(fā)展的交匯點,將帶來控制系統(tǒng)的一大變革。本文對現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行了簡要概述,主要講述了它的特點、現(xiàn)狀并闡述了現(xiàn)場總線技發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線的產(chǎn)生級特點、總線通信協(xié)議、現(xiàn)場總線的發(fā)展?fàn)顩r、現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢1現(xiàn)場總線的概念現(xiàn)場總線的產(chǎn)生電子、,60口704口20mA標(biāo)準(zhǔn)信號；進(jìn)入80年代,(DCS)。在分布式控制系統(tǒng)中,含有微處理器而形成智能現(xiàn)場儀表,但由于是三層結(jié)構(gòu)模式,成本較高,且各公司的DCS系統(tǒng)有各自的標(biāo)準(zhǔn),不能互聯(lián)。鑒于以上情況,國外提出了現(xiàn)場總線概念,現(xiàn)場總線是用于智能化現(xiàn)場

3、設(shè)備和基于微處理器的控制室自動化系統(tǒng)間的全數(shù)字化、多站總線式的雙向多信息數(shù)字通訊的通迅規(guī)程,是互相操作以及數(shù)據(jù)共享的公共協(xié)議?，F(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)從1984年開始就著手制訂,先后經(jīng)過9次投票表決,其中兩次遭到否決,但經(jīng)過有關(guān)各方的共同努力和協(xié)商妥協(xié),在1999年年底,ControlNet等7種協(xié)議的IEC61158正式獲得通過?，F(xiàn)場總線技術(shù)是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點課題,并受到各國自動化設(shè)備制造商與用戶的廣泛關(guān)注。它的出現(xiàn),給工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域帶來了又一次革命TOC o 1-5 h za(FCS)將是21世紀(jì)自動控制系統(tǒng)的主流。1現(xiàn)場總線的特點,；“：1.2.1封閉的物理過程,ASI、,ASI

4、、CAN/1.2.2更大的覆蓋范圍自動化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字通信總線的分類準(zhǔn)則是尺度、串并、用途、技術(shù)、不,100-5000M之間?？蛇B接的設(shè)備數(shù)量多一條總線可連接的設(shè)備量10在至幾百臺之間。在一個大型工廠中可以有10個或更多的總線段接在一起連接上千臺設(shè)備因此現(xiàn)場總線是一種將許多簡單設(shè)備組成一個復(fù)雜系統(tǒng)的技術(shù)。操作的適時性現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)通常是自動化過程中控制功能的核心部分，必須遵守由控制系統(tǒng)提出的時間限制，其基本的功能就是可預(yù)期的存取時間和可預(yù)期的傳遞時間另外還應(yīng)具有在突發(fā)事件的情況下為過載傳輸提供阻抗的功能。傳輸?shù)耐暾浴⒂行怨I(yè)自動化控制系統(tǒng)應(yīng)具備可靠性、安全性、和實時性，現(xiàn)場總線傳遞信息是

5、以引起物質(zhì)或能量的運動為最終目的：用于測量和控制數(shù)據(jù)通信的主要特點是：許對事件進(jìn)行實時響應(yīng)的驅(qū)動通信可用性、數(shù)據(jù)完整性在有電磁干擾和低電位差的情況下能正常工作以及可使用工廠內(nèi)專用的傳輸線等。由于這種傳輸系統(tǒng)是連接生產(chǎn)過程的惟一物理途徑，因此傳輸必須非?？煽?。用戶可選擇的服務(wù)可滿足不同方面的多種需求的應(yīng)用，如優(yōu)先權(quán)、服務(wù)完整性、時間性以及網(wǎng)絡(luò)擁塞的恢復(fù)能力，即意味著服務(wù)和服務(wù)性能對于用戶（或應(yīng)用）來講是可選擇的。對于給定的現(xiàn)場設(shè)備，對不同的應(yīng)用應(yīng)達(dá)到不同的質(zhì)量要求，因此現(xiàn)場總線必須支持遠(yuǎn)程組態(tài)功能，以便選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ刨|(zhì)量和適當(dāng)?shù)谋镜貞?yīng)用。集成、開放結(jié)構(gòu)除了滿足傳統(tǒng)的客戶服務(wù)外，現(xiàn)場總線應(yīng)支持分布

6、式時間循環(huán)結(jié)構(gòu)，并通過變量進(jìn)行交換，這些變量構(gòu)成了一個實時更新的共享的數(shù)據(jù)庫。適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境條件由于現(xiàn)場總線靠近生產(chǎn)過程，面對的是苛刻的、特殊的環(huán)境條件，因此現(xiàn)場總線應(yīng)經(jīng)受得住這樣環(huán)境，并且不受高電磁干擾的影響。2現(xiàn)場總線發(fā)展?fàn)顩r現(xiàn)場總線是連接現(xiàn)場智能設(shè)備和自動化控制設(shè)備的雙向串行、數(shù)字式、多節(jié)點通信網(wǎng)絡(luò),它也被稱為現(xiàn)場底層設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)。20世紀(jì)80年代以來現(xiàn)場總線成為一次世界性的技術(shù)變革浪潮;美國儀表協(xié)會于1984年開始制訂,PROFIBUS和法國的FIP等,2其中主要的有:FF、控制局域網(wǎng)絡(luò)CAN、局Lonworks、過程現(xiàn)場總線PROFIBUS和HART，總線標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作并非一帆風(fēng)順,

7、由于行業(yè)與地域發(fā)展等歷史原因,加上各公司和企業(yè)集團(tuán)受自身利益的驅(qū)使,致使現(xiàn)場總線的國際化標(biāo)準(zhǔn)工作進(jìn)展緩慢。但是不論如何,制訂單一的開放國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)是發(fā)展的必然。野性、CANLnnWorksWi)rldFPPro-fihus.HARTFF應(yīng)用對象需的控制所宥方面過程控制過的空刮一次儀表所有方面C用層次1.7上7L2.71,2,72.71,2.7系統(tǒng)類型忌線網(wǎng)絡(luò)總線苴線總線思淺介質(zhì)訪問CSMA/C.-XCSMA/CA主義令牌主及令蕭主從,令牌主義令牌錯誤校正CRCCRCCRCCRCCRCCRC通俏介質(zhì)雙致綣光纖同釉電纜,電源就光纖，光纜電,紅外攜雙鼓線，光纖雙線緣光雙線鰻雙踐然光纖J外發(fā)射.出

8、”隼氤多愿廣播廣播廣播單點.點.廣播單點，多點.廣播單點.多點.廣播傳輸速率5kh定iMb%3時卜年】.5Mb.%15Mbfsflkh/s-3updat/s31.25kb?s三5Mb為傳輸距離JOkm2.7kmt)Qmr10km3km500ht1.9km網(wǎng)絡(luò)供電不是是是是是不是U丸班支持支持支持支持支橋支得系統(tǒng)控制命令吊令.狀態(tài)命令邛態(tài)狀態(tài)命令.狀態(tài)命令,狀3總線通信協(xié)議基本模型用于自動控制的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的開放系統(tǒng)互連分層模型，稱為開放式系統(tǒng)互參考模式，該模式共有七層：第一層物理層第二層數(shù)據(jù)鏈路層第三層網(wǎng)絡(luò)層第四層傳送層第五層會話層第六層表示層.第七層應(yīng)用層4現(xiàn)場總線的發(fā)

9、展趨勢4.1FCS4.1FCSFCS是在DCS必將替代DCS.這已是業(yè)內(nèi)人士的基本共識,FCS，口.然而,任何新事物的發(fā)生發(fā)展都是在對舊事物的揚棄中進(jìn)行的方向，而DCS統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)而呈群雄逐鹿之勢的應(yīng)用而占據(jù)著一個尚不可完全替代的地位散性和可互操作方向發(fā)展對舊事物的揚棄中進(jìn)行的方向，而DCS統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)而呈群雄逐鹿之勢的應(yīng)用而占據(jù)著一個尚不可完全替代的地位散性和可互操作方向發(fā)展，智能I/O是,.,FCS尚沒有,DCS以其.,DCS也在朝開放性、分.,DCS本身成熟和FCSDCS向現(xiàn)場總線的一種過渡.I/O,.所以,DCS,但FCS4.2現(xiàn)場總線的發(fā)展與計算機通信技術(shù)的關(guān)系隨著商用計算機領(lǐng)域

10、的局域通信逐步被以太網(wǎng)壟斷,過程控制領(lǐng)域中上層的通信也逐步統(tǒng)一到以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng).由于因特網(wǎng)的快速發(fā)展,人們通過因特網(wǎng)訪問控制系統(tǒng),進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)和服務(wù)的愿望越來越強烈,因此TCP/IP協(xié)議也進(jìn)入過程控制領(lǐng)域.實際上我們現(xiàn)在就可以看到通過因特網(wǎng)訪問現(xiàn)場儀表的事例.MAZRK30%可以通過因特網(wǎng)實施,但所有這些僅限于故障診斷,維護(hù)等實時性要求很低的工作.工業(yè)過程的現(xiàn)場總線控制不會被計算機通信技術(shù)取代,因為現(xiàn)場總線與一般計算機通信在功能、要求和結(jié)構(gòu)上有所不同.從功能上講,計算機通信的基本功能是可靠地傳遞信息現(xiàn)場總線的功能有:一是經(jīng)濟(jì)、安全、可靠地傳遞信息;二是正確使用所傳信息三是及時處理所傳信息.從要求上講,對計算機通信的主要要求是快;對現(xiàn)場總線不僅要求傳輸速度快,在過程控制領(lǐng)域還要求響應(yīng)時間短,即實時性要求高,以及巡回時間短,過程控制系統(tǒng)希望最長巡回時間是預(yù)先可知的,并小于一定值.從結(jié)構(gòu)上講,計算機通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)狀的,從一點到另外一點的通信路徑可以是不固定的;而大部分現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)是線狀的,雖然現(xiàn)場總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型、環(huán)行、回路型等;但在大多數(shù)現(xiàn)場總線中,從一