車載網(wǎng)絡(luò)課件：現(xiàn)場總線技術(shù)概述

車載網(wǎng)絡(luò)AutomotiveNetworkArchitectures車輛采用數(shù)據(jù)總線的原因1減少線束ApplicationsBrake-by-wiresystemSteer-by-wireIntegratedvehicledynamicsCamlessenginesIntegratedstarteralternatorOEMValueReliabilityReducedweightFueleconomyManufacturingflexibilityDesignfreedomAdvancedsafetyfeaturesCostSteer-by-WireElectricBrake(Brake-by-Wire)ElectricValveControlDirectFuelInjectionCrankshaft

Starter

GeneratorContinuouslyVariable

TransmissionElectricAssist

PowerSteering42Volt

ConverterElectric

WaterPumpActive

SuspensionElectricAC

Compressor2用電子信息的傳送取代機(jī)械的或液壓的或氣動的系統(tǒng)連接的傳動部分。車輛采用數(shù)據(jù)總線的原因2用電子信息的傳送取代機(jī)械的或液壓的或氣動的系統(tǒng)連接的傳動部分。主要車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本情況網(wǎng)絡(luò)名稱概要通信速度組織/推動單位CAN車身/動力傳動系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議1Mbit/sRobertBoschISOLIN車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議20Kbit/sLIN協(xié)議會FlexRay重視安全、按用途分類的控制用LAN協(xié)議10Mbit/s或20Mbit/sBMW公司D-C公司MOST信息系統(tǒng)通訊協(xié)議22.5Mbit/sMOST合作組織IDB-C以CAN為基礎(chǔ)的控制用LAN協(xié)議250Kbit/sIDM論壇如何講協(xié)議：

在兩個(gè)（或多個(gè)）通信實(shí)體之間控制信息交換的規(guī)則和約定就是通信協(xié)議。一個(gè)通信協(xié)議通常對語法、語義和定時(shí)三個(gè)方面進(jìn)行約定。講什么事件發(fā)生的順序、速度匹配、同步規(guī)則等。

現(xiàn)場總線技術(shù)概述第一章主要內(nèi)容1.1現(xiàn)場總線定義1.2現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀1.3現(xiàn)場總線特點(diǎn)1.4現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)主要內(nèi)容1.1現(xiàn)場總線定義1.2現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀1.3現(xiàn)場總線特點(diǎn)1.4現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)1.1測控領(lǐng)域熱點(diǎn)技術(shù)之一的現(xiàn)場總線應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化測量、控制設(shè)備之間、實(shí)現(xiàn)雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)、數(shù)字通信的開放型、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?，F(xiàn)場總線(Fieldbus)概念：總線將分散的有通信能力的測量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，連接成能相互溝通信息，共同完成自控任務(wù)的控制網(wǎng)絡(luò)。自控領(lǐng)域的局域網(wǎng)：企業(yè)的底層網(wǎng)絡(luò)，一種網(wǎng)絡(luò)集成式測量控制系統(tǒng)；

工業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：在生產(chǎn)設(shè)備之間傳遞數(shù)字信息工業(yè)數(shù)據(jù)通信是形成控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和支撐條件，是控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要組成部分.

現(xiàn)場總線——

控制網(wǎng)絡(luò)

早期，通過連線在測控設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)信息，把傳感器、按鈕、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等連接到控制器、或PLC或工業(yè)計(jì)算機(jī)上。通過相互通信共同執(zhí)行測量控制任務(wù)。現(xiàn)場總線——

工業(yè)電話線總線上的數(shù)據(jù)輸入與輸出總線上的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：包括按鈕、傳感器、接觸器、變送器、閥門等，傳輸其位置狀態(tài)、參數(shù)值等數(shù)據(jù)；總線上的輸出數(shù)據(jù)用于：驅(qū)動信號燈、接觸器、開關(guān)、閥門等。接觸器工業(yè)數(shù)據(jù)通信的功能用以滿足信息社會對基礎(chǔ)設(shè)備與過程數(shù)據(jù)信息的需求數(shù)字地球、數(shù)字都市、數(shù)字家庭、…傳遞工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程、大氣環(huán)境監(jiān)測、各類交通、樓宇等系統(tǒng)中設(shè)備的數(shù)字化信息現(xiàn)場總線——

底層控制網(wǎng)絡(luò)低帶寬的底層控制網(wǎng)絡(luò)，通過統(tǒng)一的通訊協(xié)議完成現(xiàn)場測控任務(wù).internetintranetinfranet現(xiàn)場總線系統(tǒng)是企業(yè)的底層網(wǎng)絡(luò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的功能層次現(xiàn)場總線是自動化領(lǐng)域的通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),也被稱之為工廠的底層網(wǎng)絡(luò)總線是構(gòu)成自動化系統(tǒng)的紐帶，網(wǎng)絡(luò)所傳輸?shù)氖菧y控信息。它是有別于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，電視、電話網(wǎng)絡(luò)的另一類網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

特點(diǎn)

適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，安全性好。多為短幀傳送。通信的傳輸速率相對較低。現(xiàn)場總線集成自動化系統(tǒng)是開放的對于不同協(xié)議的設(shè)備可以通過網(wǎng)橋互連，甚至通過以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)集成更開放的網(wǎng)絡(luò)。目標(biāo)1、將現(xiàn)場設(shè)備連成通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息共享；2、將現(xiàn)場測控網(wǎng)絡(luò)與上層控制層相連，實(shí)現(xiàn)信息交互。溝通現(xiàn)場設(shè)備之間及其與更高控制管理層之間的聯(lián)系要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高。主要內(nèi)容1.1現(xiàn)場總線定義1.2現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀1.3現(xiàn)場總線特點(diǎn)1.4現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)1.2測控系統(tǒng)的發(fā)展80年代中期，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS網(wǎng)絡(luò)集成式、分布式、互操作、標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)字式，開放系統(tǒng)50年代以前，基地式氣動儀表控制系統(tǒng)各儀表處于封閉狀態(tài)，現(xiàn)場巡視電動單元組合式模擬儀表:出現(xiàn)控制室，可以組織復(fù)雜系統(tǒng)集中式數(shù)字控制系統(tǒng)70\80年代，數(shù)字式比模擬式精度高，計(jì)算機(jī)代替眾多儀表盤集散控制系統(tǒng)DCS80\90年代，集中管理，分散控制，模擬數(shù)字混合，封閉系統(tǒng)各階段測控儀表能指數(shù)示意圖現(xiàn)場總線技術(shù)的百花齊放與興盛發(fā)展歐洲、北美、亞洲的許多國家都投入巨額資金與人力進(jìn)行研究開發(fā)已經(jīng)形成了各式各樣的企業(yè)、國家、地區(qū)、及國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，已出現(xiàn)的現(xiàn)場總線一百多種，其中宣稱為開放型總線的就有40多種現(xiàn)場總線技術(shù)始發(fā)于二十世紀(jì)八十年代，但對該項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)之熱是九十年代:早期的現(xiàn)場總線技術(shù)1.與PLC同時(shí)出現(xiàn)的、Culter-hammer推出的Directrol2.GeneralElectric的GeniusI/O3.Phoenix的Interbus-S4.TURCK的Sensoplex5.丹麥ProcessData公司83年推出的P-Net6.德國Simens公司84年推出的Profibus7.法國Alstom公司87年推出的FIP等都屬于早期推出的

且至今仍有較大影響的總線技術(shù)

幾種有影響的現(xiàn)場總線FoundationFieldbus，F(xiàn)FLonWorksProfibusHartCAN現(xiàn)場總線基金會（FieldbusFoundation）LonWork協(xié)會Profibus協(xié)會工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會IEA（IndustrialEthernetAssociation）工業(yè)自動化開放網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟IAONA（IndustrialAutomationOpenNetworkAlliance）汽車工程師協(xié)會SAE（SocietyofAutomotiveEngineers）現(xiàn)場總線組織制定現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織

IEC：國際電工委員會ISO：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化工作的現(xiàn)狀它于1984年就開始著手總線標(biāo)準(zhǔn)的制定，致力于推出世界上單一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，也因此而歷經(jīng)坎坷，歷經(jīng)了16年的艱難歷程，出現(xiàn)了波及全球的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)大戰(zhàn)IEC61158-2誕生于1993年，之后的標(biāo)準(zhǔn)制定就陷于混亂IEC/TC65負(fù)責(zé)測量和控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信國際標(biāo)準(zhǔn)化工作的SC65C/WG6，是最先開始現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化工作的組織。2000年初宣布，IEC現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)子集有八種：IEC61158；ControlNet；Profibus；P-Net；HighSpeedEthernet；NewcomerSwiftNet；WorldFIP；Interbus-S最早成為國際標(biāo)準(zhǔn)的是CAN，它屬于ISO標(biāo)準(zhǔn)：ISO11898其它有實(shí)力、有發(fā)展前景的

控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)以太網(wǎng)；LonWorks；Modbus；藍(lán)牙、無線局域網(wǎng)；消費(fèi)電子總線CEBus；光總線等；（過渡型總線HART）

現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)是

信息技術(shù)發(fā)展在測控領(lǐng)域的延伸信息時(shí)代的技術(shù)發(fā)展對測控系統(tǒng)提出了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求，如數(shù)字地球、數(shù)字都市企業(yè)的管理控制一體化等要求測量控制設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)提供多方面的數(shù)字信息?，F(xiàn)場總線使測控設(shè)備具備了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，提高了信號的測量、傳輸和控制精度，提高了系統(tǒng)與設(shè)備的功能、性能?，F(xiàn)場總線作為現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，被視為公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)在測控領(lǐng)域的延伸，它的興起為自控技術(shù)本身的發(fā)展提供了新的機(jī)遇現(xiàn)場總線形成真正分散在現(xiàn)場的完整控制系統(tǒng)，提高了控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。豐富了控制設(shè)備的信息內(nèi)容，提供了如閥門動作次數(shù)、故障診斷等信息。現(xiàn)場總線可采用多種介質(zhì)（多種有線和無線方式）傳送數(shù)字信號。在兩根導(dǎo)線上可掛接多至幾十個(gè)自控設(shè)備，能節(jié)省大量線纜、槽架、連接件。減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)的工作量控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，便于實(shí)現(xiàn)信號的遠(yuǎn)程傳送與異地遠(yuǎn)程自動控制。為控制信息進(jìn)入公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了條件，溝通了現(xiàn)場控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系,便于實(shí)現(xiàn)管控一體化主要內(nèi)容1.1現(xiàn)場總線定義1.2現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀1.3現(xiàn)場總線特點(diǎn)1.4現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)1.3現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一線完成多信號、電源共用總線管控一體化

CPU、A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)置于智能儀表，現(xiàn)場設(shè)備具有通信能力現(xiàn)場總線系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)1、系統(tǒng)的開放性2、互可操作性與互用性3、現(xiàn)場設(shè)備的智能化4、現(xiàn)場設(shè)備的功能自治5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性6、對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)2、節(jié)省安裝費(fèi)用1、節(jié)省硬件數(shù)量與投資3、節(jié)省維護(hù)開銷4、用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)5、提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性主要內(nèi)容1.1現(xiàn)場總線定義1.2現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀1.3現(xiàn)場總線特點(diǎn)1.4現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)1.4現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)連續(xù)、離散制造業(yè)，如電力、石化、冶金、紡織、造紙，過程自動化儀表；火車、汽車、輪船、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床；智能傳感器樓宇自控、倉儲；智能交通、環(huán)境監(jiān)測（大氣、水污染監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)）農(nóng)、林、水利、養(yǎng)殖等現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，凡屬設(shè)備間需要數(shù)據(jù)通信的場合都