Profibus现场总线控制系统的毕业论文毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 物理系 08 届工科专业 毕业设计（论文）任务书 课题名称： 院（系）： 专 业 ： 电气自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 教师 (签字 )： 物理系 二一 四 年 九月五日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 一、 毕业设计任务及技术要求 （一）设计任务 ：通过对现场总线的学习和分析总结各种现场总线的技术热点，重点对 （二）技术要求： 1、 分析现场总线的现状 2、比较 3、主流现场总线的技术特点 (4、研究 二、 毕业设计工作项目： 1、查阅相关资料，归纳现场总线的技术特点 2、比较主流现场总线特点及应用场合 3、重点以 要求：绘制 当今工业中的结构图并分析。 4、按照要求，编写现场总线技术 究设计说明书（含各种图、表格共计 5000字左右） 三、 毕业 设计应完成技术文件： 一、纸质设计说明书 一份 （打印装订成册） 二、电子版设计说明书 一份（最终电路图以附录形式放置最后） 三、 ， 一份 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 四、毕业设计进程的安排 序号 设计（论文）各阶段任务 日 期 备 注 1 下达设计任务，查阅、整理资料 2 分析各种主流现场总线的技术特 点 3 分析研究 4 撰写系统说明书，制作 5 答 辩 后 6 7 五、应收集的资料及主要参考文献： 1. 现场总线技术 刘泽祥 机械工业出版社 2 现场总线技术及其应用 阳宪惠 清华大学出版社 2008 3 现场总线技术及其应用 甘永梅 等编著 机械工业出版社 2008 六、任务执行日期： 自 2010 年 09 月 05 日起 ， 至 2011 年 3 月 1 日止。 指导教师（签字） 教研室主任（签字） 主 管主 任（签字） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 作为自动化领域的热点之一，现场总线以成为自动化系统与分散的现场设备间信息交换的主要技术， 国际上应用十分广泛的工业过程现场总线。它是连接智能现场设备和自动化系统的全分散、数字化、双向、多变量、多点、多站的通信网络。在众多现场总线标准中，过程现场总线以其国际化、开放式、高灵活性、高可靠性等优势，在过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域内得到广泛应用。 本设计首先介绍了 现场总线的发展现状，然后比较了现场总线与 异同，重点介绍 了 场总线。 场总线是目前应用非常广的一类总线， 已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。最后介绍了 应用。 关键词 ： 现场总线 ； 场总线应用 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 第 1 章 现场总线的发展现状 . 1 什么是现场总线 . 1 现场总线的特点 . 2 现场总线进展状况 . 3 第 2 章 现场总线与 同 . 4 线技术 . 4 应用实例 . 5 二代机控系统 . 6 对比二者的优缺点 . 7 第 3 章 场总线 . 9 协议结构 . 9 制系统的几种形式 . 15 根据实际应用常有以下 6种结构 . 15 第 4 章 场总线的应用 .场总线的应用领域 . 17 场总线技术的应用实例 . 18 现场总线应用的优点 . 21 参考文献 .论 .谢 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1章 现场总线的发展现状 计算机控制系统的早期，采用一台小型机控制几十条控制回路，目的是降低每条回路的成本。但由于计算机的故障将导致所有控制回路失效，所以后来发展成分布式控制 （ ，即由多台微机进行数据采集和控制，微机间用局域网（ 接起来成为 一个统一系统。 用了二十多年，其优点和缺点均充分显露。最主要的问题仍然是可靠性：一台微机坏了，该微机管辖下的所有功能都失效；一块 上的模 /数转换器坏了，该板上的所有通道（ 8或 16个）全部失效。曾有过采用双机双 I/O 等冗余设计，但这又增加了成本，增加了系统的复杂性。为了克服系统可靠性、成本和复杂性之间的矛盾，更为了适应广大用户要求的系统开放性、互操作性要求，实现控制系统的网络化，一种新型控制技术 现场总线控制系统 （ 正迅速发展起来。 什么是现场总线 从名词定义来讲，现场总线是用于现 场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、 拳术字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统 中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。 通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式 是一种并联接线方式，从 应每一个元件有一个 I/O 口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制或电源。当 个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便 。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。 现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开 放性。一般的现场总线具有以下几个特点： （ 1） 布线简单 这是大多现场总线共有的特性，现场总线的最大革命是布线方式的革 第 1 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 命，最小化的布线方式和最大化的网络拓扑使得系统的接线成本和维护成本大大降低。由于采用串行方式，所以大多数现场总线采用双绞线，还有直接在两根信号线上加载电源的总线形式。这样，采用现场总线类型的设备和系统给人明显的感觉就是简单直观。 （ 2） 开放性 一个总线必须具有开放性，这指两个方面：一方面能与不同的控制系统相连接，也就是应用的开放性；另一方面就是通讯规约的开放，也就 是开发的开放性。只有具备了开放性，才能使得现场总线既具备传统总线的低成本，又能适合先进控制的网络化和系统化要求。 （ 3） 实时性 总线的实时性要求是为了适应现场控制和现场采集的特点。一般的现场总线都要求在保证数据可靠性和完整性的条件下具备较高的传输速率和传输效率。总线的传输速度要求越快越好，速度越快，表示系统的响应时间就越短，但是传输速度不能仅靠提高传输速率来解决，传输的效率也很重要。传输效率主要是有效用户数据在传输帧中的比率还有成功传输帧在所有传输帧的比率。 （ 4） 可靠性 一般总线都具备一定的抗干扰 能力，同时，当系统发生故障是，具备一定的诊断能力，以最大限度的保护网络，同时较快的查找和更换故障节点。总线故障诊断能力的大小是由总线所采用的传输的物理媒介和传输的软件协议决定的， 所以不同的总线具有不同的诊断能力和处理能力。 现场总线 技术展望与发展趋势 发展现场总线技术已成为工业自动化领域广为关注的焦点课题，国际上现场总线的研究、开发、使监控系统冲破了长期封闭系统的禁锢，走上开放发展的征程。自动化系统的网络化是发展的大趋势，现场总线技术受计算机网络技术的影响是十分深刻的。现在网络技术日新月异，发展 十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中，这些具有发展前景的现场总线技术有：智能仪表与网络设备开发的软硬件技术；组态技术，网络管理技术；人机接口，软件技术；现场总线系统集成技术。 现场总线属于尚在发展之中的技术，我国在这一技术领域还刚刚起步，了解国际上该项技术的现状与发展动向，对我国相关行业的发展，对自动化技术、设备的更新，无疑具有重要的作用。总体来说，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。既然是总线，就要向着趋于开放统一的方向发展，成为大家 都遵守的标准规范，但由于这一技术所涉及的应用 第 2 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工 自动化、楼半自动化、家庭自动化等等。大千世界，众多领域，需求各异，一个现场总线体系下可能不止容纳单一的标准。另外，几大技术均具有自己的特点，已在不同应用领域形成了自己的优势。加上商业利益的驱使，它们都各自正在十分激烈的市场竞争中求得发展。有理由认为：在从现在起的未来 10 a 内，可能出现几大总线标准共存，甚至在一个现场总线系统内，几种总线标准的设备通过路由网关互连实现信 息共享的局面。 现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地。它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益，因而会得到广泛的应用，并推进自动化相关行业的发展。 第 3 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 章 现场总线与 异同 由于微处理器技术和通讯技术的发展，从 80 年代中期，即出现了很多带有微处理器的智能化现场仪表，从此萌发了现场总线的思想。 图 2现场总线的产生 现场总线技术在经历了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。现场总线处于信息 /控制网络最底层，虽然传输信息量不是很大，但要求实时性好，可靠性高，而且网络接口尽可能简单，成本尽 量降低。现场总线与其它较高级管理通讯网络特性比较见下表： 第 4 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1系统的开放性 开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开发者就是要致力于简历统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从，一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其他设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统是把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要 和对象把来自不同供应商的产品组陈大小随意的系统。 2 互可操作性与互用性 这里的胡可操作性是指实现互连设备、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备科进行互换而实现互用。 3现场设备的智能化与功能自治性 它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。 4系统结构高度分散性 由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系 统的体系结构。从根本上改变了现有的 化了系统结构，提高了可靠性。 5 对现场环境的适应性 工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专门在现场环境设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。 第 5 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第二代计算机控制系统 集散控制系统 一 1 定义： 所谓分布式控制系统，习惯地称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的 2 经过改进创新后的 有以下几个特性： （ 1） 协调性 实时可靠地工业控制局部网络是整个系统信号共享，各站之间从总体功能及优化处理方面具有充分的协调性。 （ 2）在线性和实时性 通过人机接口和 I/O 接口，对过控对象的数据进行实时采集、分析、记录、监视、操作控制，可进行系统结构、组态回路的在线修局部故障的在线维修。 （ 3） 开放性 新型 所使用的设备将 趋于通用的产品，专用的产品将越来越少，特别是计算机和网络，高性能的工业微机、工作站将被大量采用，通用网络产品也将逐步淘汰专用网络网络通信规约逐步向得到普遍承认的标准靠拢，以系统集成的方式构成应用系统方法，已得到越来越广泛的应用 （ 4） 分散化和智能化 智能化仪表和现场总线技术被大量采用， 体系结构进一步走向分散化，直接数字控制将深入到每一个控制回路、现场设备因此，随着所采用的现场总线网络的发展，新型 终将越来越接近 场总线控制系统） （ 5） 系统构成的多样化 现在几乎已看不到传统 意义上的 ，目前所说的 一种广义的概念，实际上越来越接近 中包括了传统的 家推出的新一代系统，也包括由 高速总线网及专业厂家的组态软件构成的系统在不同的应用领域， 构成也各有不同 （ 6） 综合自动化 将来的任何系统都不是孤立的，无法与其他系统互相通信并实现集成的 统的发展正逐步走向综合自动化 第 6 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 二 成集散控制系统（ 分级 第二代计算机控制系统是七十年代出现的分级计算机控制系统。七十年代中期出现的 分散控制系统 成集散控制系统）也属于分级计算机控制系统。 图 2 统结构图 典型的 程控制级和现场仪表三级。这种控制系统的特点是“集中管理，分散控制”。其基本控制功能在过程控制级中，工作站级的主要作用是监督管理。分散控制使得系统由于某个局部的不可靠而造成对整个系统的损害降到很低的程度，加之各种软硬件技术不断走向成熟，极大地提高了整个系统的可靠性，因而迅速成为工业自动控制的主流。目前国冶金、石化、发电厂等企业中， 大量使用了外国公司的 年来我国开发的 和利时公司的 统的年销售额达到一亿元人民币。 对比二者的优缺点 （ 1） 相同 I/O 点数的系统，用 用 成本要低一些（大约能省 40%左右）。 有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比 低很多。一个 控制器，可以接收几千个 I/O 点（最多可达8000 多个 I/O） 。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用 为合适。 于采用通用监控软件，在设计 企业的管理信息系统方面，要容易一些 。 （ 2） 统的相对优点与弱点 ： （ 1）系统能处理多少 I/O 信息。 （ 2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。 （ 3）能适应多少用户和装置（ 制站等）。 （ 4）传输数据的完整性是怎样彻底检查的。 （ 5）数据公路的最大允许长度是多少。 第 7 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 6）数据公路能支持多少支路。 （ 7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等）。 （ 3） 总之 为保证通信的完整，大部分 家都能提供冗余数 据公路。 为了保证系统的安全性，使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规则，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。 在有些行业， 由 展而来的；而在另一些行业， 是由 以 间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。 第 8 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第三章 场总线 最大优点在于具有稳定的国际标准 经实际应用验证 具有普遍性。目前已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域 。 3 个兼容部分组成，即 布 I/O 系统）、 现场总线信息规范）和 程自动化）。 一种高速、低成本通信，专门用于设备级控制系统与分散式I/O 的通信。使用 取代 24V 4 20号传输。 使传感器和执行机构连在一根总线上，并有本质安全规范。 于车间级监控网络，是一个令牌结构的实时多主网络。 3.1 协议结构 （一） 协议结构 议结构是根据 开放式系统互联网络（ 作为参考模型的。该模型共有七层。 （ 1） 义了第一二层和用户 接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同 备的设备行 为。 （ 2） 定义了第一二七层，应用层包括现场总线信息规范（ 低层接口 ( 括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。 （ 3） 数据传输采用扩展的 议。另外 ，描述了现场设备行为的 规。根据 2 标准， 传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在 扩展 络。 注：第一层为物理层，第二层为数据链路层，第三六层末使用，第七层为应用层 （二） : 议结构是根据 际标准，以 为参考模型的。 1. 义了第 1、 2 层和用户接口。第 3 到 7 层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调 用的应用功能，并详细说明了各种不同备的设备行为。 义了第 1、 2、 7层，应用层包括 第 9 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 现场总线信息规范（ 低层接口（ 括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务； 层访问接口。 数据传输采用扩展的 议。另外， 描述了现场设备行为的 规。根据 传输技术可确保其本质安全 性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在 扩展 络。 图 3议结构 2 传输技术 供了三种数据传输型式： （ 1） 输技术 输是 常用的一种传输技术，通常称之为 输技术基本特征是：网络拓扑为线性总线，两端有有源的总线终端电阻；传输速率为 12质为屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件；不带中继时每分段可连接 32个站，带中继时可多到 127个站。 输设备安装要 点：全部设备均与总线连接；每个分段上最多可接32 个站（主站或从站）；每段的头和尾各有一个总线终端电阻，确保操作运行不发生误差；两个总线终端电阻必须一直有电源；当分段站超过 32 个时，必须使用中继器用以连接各总线段，串联的中继器一般不超过 4个；备均需选用同一传输速率。电缆最大长度取决于传输速率。 第 10 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 采用 12旦设备投入运行，全部设 络最好使用 9 针 D 型插头。当连接各站时，应确保数据线不要拧绞，系统在高电磁发射环境 下运行应使用带屏蔽的电缆，屏蔽可提高电磁兼容性（ 如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在两端与保护接地连接，并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖，以保持良好的传导性。 （ 2） 满足化工和石油化工业的要求。它可保持其本质安全性，并通过总线对现场设备供电。 进行无电流的连续传输，通常称为 （ 3） 光纤传输技术 统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体，以增加高速 传输的距离。可使用两种光纤导体：一种是价格低廉的塑料纤维导体，供距离小于 50m 情况下使用；另一种是玻璃纤维导体，供距离小于 1况下使用。许多厂商提供专用总线插头可将 号。 3. 线存取控制技术 采用一样的总线存取控制技术，它是通过 考模型第 2层（数据链路层）来实现的，它包括保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。在 ，第 2层称之为现场总线数据链路层（ 介质存取控制 （ M A C， 体控制数据传输的程序， 须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。 1） 在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。 2） 在复杂的程序控制器和简单的 I/O 设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。 因此 站之间采用 令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌），令牌在所有主站中循环一周的最长时间是事先规定的。在 ，令牌传递仅在各主站之间进行。主站得到总线存取令牌时可依照主 从站发送或读取信息，也可依照主 以可能有 3种系统配置：纯主 主 第 11 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 在总线系统初建时，主站介质存取控制 任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。在 总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。第 2 层的另一重要工作任务是保证数据的高度完整性。 第 2层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，包括广播和选择广播功能。 4 本功能 于现场设备级的高速数据传送，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（ 序循环时间短。除周期性用户数据传输外， 提供智能化设备所需的非周期 性通信以进行组态、诊断和报警处理。 （ 1） 本特征 采用 绞线、双线电缆或光缆传输，传输速率从 12主站间令牌传递，主站与从站间为主 持单主或多主系统，总线上最多站点（主 为 126。采用点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）通信。循环主 主数据传送。控制指令允许输入和输出同步。同步模式为输出同步；锁定模式为输入同步。 站和 站间的循环用户有数据传送。各 站的动态激活和可激 活。 站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断信息。输人或输出的同步。通过总线给 站赋予地址。通过总线对 站（ 行配置，每 站的输入和输出数据最大为 246字节。 所有信息的传输按海明距离 进行。 站带看门狗定时器（ 对 站的输入 /输出进行存取保护。 站上带可变定时器的用户数据传送监视。每个 统包括 3 种类型设备：第一类 站（ 第二类 站（ 站。 在预定的周期内 与分散的站（如 站）交换信息。典型的 态设备或操作面板，在 统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的； 站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备，是带二进制值或模拟量输入输出的 I/O 设备、驱动器、阀门等。经过扩展的断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集。诊断信息分 3级：本站诊断操作，即本站设备的一般操作状态，如温度过高、压力过低；模块诊断操作，即一个站点的某具体 I/O 模块故障；通道诊断操作，即一个单独输人 /输 出位的故障。 第 12 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 2） 许构成单主站或多主站系统 在同一总线上最多可连接 126个站点。系统配置的描述包括：站数、站地址、输入 /输出地址、输入 /输出数据格式、诊断信息格式及所使用的总线参数。主站系统中，在总线系统运行阶段，只有一个活动主站。如图 1所示为 主站系统， 为主站。 图 3主站系统 主站系统中总线上连有多个主站。总线上的主站与各自从站构成相互独 立的子系统。如图 1所示，任何一个主站均可读取 站的输入输出映像，但只有一个 站允许对 站写入数据。 图 3主站系统 (3） 统行为 统行为主要取决于 操作状态，这些状态由本地或总线的配置设备所控制，主要有运行、清除和停止 3种状态。在运行状态下， 站读取输入信息并向 站写入输出信息；在清除状态下， 取 站的输入信息并使输出信息保持在故障安全状态；在停止状态下， 站之间没有数据传输。 第 13 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 备在一个预先设定的时间间隔内，以有选择的广播方式将其本地状态周期性地发送到每一个有关的 站 。如果在 所有相关的 站的输出数据立即转入清除状态，而 站将不再发送用户数据。在此之后， （ 4） P 从站间的循环数据传输 P 从站之间的用户数据传输是由 对总线系统进行组态时，用户对 站与 定哪些 站被纳入信息交换的循环周期，哪些被排斥在外。 P 从站之间的数据传送分为参数设定、组态和数据交换 3个阶段。在参数设定阶段，每个从站将自己 的实际组态数据与从 受到的组态数据进行比较。只有当实际数据与所需的组态数据相匹配时， 站才进入用户数据传输阶段。因此，设备类型、数据格式、长度以及输入 /输出数量必须与实际组态一致。 （ 5） 除主 许主 些功能使组态和诊断设备通过总线对系统进行组态。 （ 6） 同步和锁定模式 除 站设备也可向单独的站、一组从站或全体从站同时发送控制命令。这些命令通过 有选择的广播命令发送的。使用这一功能将打开 站的同级锁定模式，用于 站的事件控制同步。 主站发送同步命令后，所选的从站进入同步模式。在这种模式中，所编址的从站输出数据锁定在当前状态下。在这之后的用户数据传输周期中，从站存储接收到输出的数据，但它的输出状态保持不变；当接收到下一同步命令时，所存储的输出数据才发送到外围设备上。用户可通过非同步命令退出同步模式。 锁定控制命令使得编址的从站进入锁定模式。锁定模式将从站的输入数据锁定在当前状态下，直到主站发送下一个锁定命令时才可以更新。用户可以通过非锁定命令 退出锁定模式。 （ 7） 保护机制 对 站 个从站都采用独立的控制定时器，在规定的监视间隔时间中，如数据传输发生差错，定时器就会超时，一旦发生超时，用户就会得到这个信息。如果错误自动反应功能“使能”， 脱离操作状态，并将所有关联从站的输出置于故障安全状态，并进入清除状态。 第 14 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 制系统的几种形式 根据现场设备是否具备 口，控制系统的配置有总线接口型、单一总线型、混合型 3种形式。 （ 1） 总线接口型 现场设备不具备 口，采用分散式 I/O 作为总线接口与现场设备连接。这种形式在应用现场总线技术初期容易推广。如果现场设备能分组，组内设备相对集中，这种模式会更好地发挥现场总线技术的优点。 （ 2） 单一总线型 现场设备都具备 口，这是一种理想情况。可使用现场总线技术，实现完全的分布式结构，可充分获得这一先进技术所带来的的利益。新建项目若能具有这种条件，就目前来看，这种方案设备成本会较高。 （ 3） 混合型 现场设备部分具备 口，这将是一种相当普 遍的情况。这时应采用 场设备加分散式 I/O 混合使用的办法。无论是旧设备改造还是新建项目，希望全部使用具备 口现场设备的场合可能不多，分散式 I/O 可作为通用的现场总线接口，是一种灵活的集成方案。 根据实际应用常有以下 6种结构： （ 1） 结构类型 1 以 控制器做 1 类主站，不设监控站，但调试阶段配置一台编程设备。这种结构类型， 控制器完成总线通信管理、从站数据读写、从站远程参数化工作。 （ 2） 结构类型 2 以 控制器做 1类主站，监控站通过串口与 种结构类型，监控站不在 上，不是 2类主站，不能直接读取从站数据和完成远程参数化工作。监控站所需的从站数据只能从 （ 3） 结构类型 3 以 其它控制器做 1类主站，监控站（ 2 类主站）连接 线上。这种结构类型，监控站在 上作为 2类主站，可完成远程编程、参数化及在线监控功能。 （ 4） 结构类型 4 使用 加 卡做 1类主站，监控站与 1类主站一体化。这是一个低成本方案，但 应选用具有高可靠性、能长时 间连续运行的工业级 。对于这种结构类型， 故障将导致整个系统瘫痪。另外，通信厂商通常只提供一个模板的驱动程序，总线控制、从站控制程序、监控程序可能要由用户开发，因此应用开发工作量可能会较大。 （ 5） 结构类型 5 坚固式 （ 结构形式。由于采用坚固式 （ 系统可靠性将大大增强，足以使用户信服。但这是一台监控站与 1类主站一体化控制器工作站，要求它的软件完成如下功能：主站应用程序的 第 15 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 开发、编辑、调试，执行应用程序，从站远程参数化设置，主 /从站故障报警及记录，监控程序的开发、调试，设备在线图形监控、数据存储及统计、报表等。 近来出现一种称为 软件产品，是将通用型 改造成一台由软（软逻辑）实现的 种软件将 编程（ 应用程序运行功能和操作员监控站的图形监控开发、在线监控功能集成到一台坚固式 上，形成一个 监控站一体的控制器工作站。 （ 6） 结构类型 6 使用两级网络结构，这种方案充分考虑了未来扩展需要，比如要增 加几条生产线即扩展出几条 络，车间监控要增加几个监控站等，都可以方便进行扩展。采用了两级网络结构形式，充分考虑了扩展余地 。 第 16 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 4 章 场总线的应用 （ 1） 对应不同的系统层次，现场总线有着不同的应用范围 。 例举了几种主要现场总线的应用范围。纵坐标由下往上表示设备由简单到复杂，即由简单传感器、复杂传感器、小型 工业控制机到工作站、中型 到大型 控机等，数据通信量由小到大，设备功能也由简单到复杂。横坐标表示通信数据传输的方式，从左到右，依次为二进制的位传输、 8位及 8位以上的字传输、 128位及以上的帧传输以及更大数据量传输的文件传输。 图 4场总线应用范围 （ 2） 总线适用于由各种开关量传感器和操作器组织的底层控制系统，而 用于字传输额的各种设备，至于 更 多地适用于帧传输的仪表自动化设备。所以对我们适用的总线在 区域内。 在发达国家，现场总线技术从 20世纪 80 年代开始出现并逐步推广到现在，已经被工业控制领域广泛应用。据说， 2002 年欧洲有 40的自动化工程项目采用了现场总线控制系统，预计到 2005年将达 65 70。在国内 ,现场总线首先 第 17 页 共 25 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 用在外国公司在华投资的生产线，比如几乎所有外资汽车生产企业都有使用现场总线的生产线。啤酒罐装、烟草加工、机械装配、产品包装等生产线也大量使用现场总线。一些市政工程也 开始使用现场总线。在中国， 20世纪 90 年中后期引入现场总线，至今在技术概念上已被广泛接受，用户群和使用面迅速增加和扩大，许多自动化项目把现场总线控制作为选择方案之一，还有不少本土化的现场总线产品出现，并迅速得以产业化。 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及 户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。 （ 3） 一种国际性的、开放的、已在世界范围内得到广泛应用的现场总线。它于 1989 年成为德国标准 9245，于 1996 年成为欧洲标准 0170 1999 年底成为国际标准 1158 的组成部分（ 目前在世界上有 250多家企业生产 2000多种 品，产品的范 围满足自动化各领域的应用要求。在世界范围内， 经有 20 多万个应用实例，有200 多万个 点已经安装运行。 术和产品在我国的制造业、流程工业、冶金、电力、交通、水利、楼宇等领域的自动化系统中有着广泛的应用现场总线是现场仪表或设备与控制室的控制系统之间的一种开放 的、全数字化、双向通信和多站的通信系统。优点有很多，他的出现可以说在自动化领域内，是继 后的又一里程碑。 应用包括了加工制造自动化、过程自动化和楼宇自动化。据调查在 1996年 赢得了 43的德国市场，以及大约 41的欧洲市场。目前各主要的自动化设备生