现场总线资料.doc

模块一 现场总线与自动控制任务一 认识现场总线任务目标 通过对某典型现场总线控制介绍，认识现场总线。通过对过程控制系统的比较，认识现场总线的优点。 了解现场总线的标准，发展与拓扑结构认识现场总线现场总线在集装箱货物安检系统中的应用一 现场总线部分二 自动控制部分三 控制总结进一步认识现场总线现场总线系统的组成1 现场设备层2 过程监控层3 信息管理层为什么要应用现场总线和现场总线控制系统1 早期过程控制系统的不足2 现场总线的生产3 现场总线控制系统的优点国内外现场总线标准化工作1 国际现场总线标准化工作的状况2 中国现场总线标准化工作的现状现场总线的发展与工业以太网现场总线系统的拓扑结构1 星形拓扑结构2 环形拓扑结构3 总线拓扑结构任务2 用现场总线技术实现液位的自动控制任务目标 根据控制图对硬件设备进行接线，组建一个简单的现场总线系统，了解现场总线系统组件的步骤、方法，借助组态软件实现实时监控，增强学生对现场总线应用技术的学习兴趣。任务分析一 控制对象二 任务要求三 控制原理四 监控与组态1磁浮子液位计2主要现场设备，I/O模块工作原理及特点3关于组态和组态软件模块二 基于lonworks现场总线的智能小区控制网络任务一 认识lonworks现场总线控制网络任务目标 结合智能小区系统图，引入lonworks控制网络的功能及组成，突出智能小区系统的优越性，了解神经元芯片，智能节点的结构以及lonworks协议，增强对学习lonworks现场总线控制系统的兴趣。认识lonworks现场总线控制网络一基于lonworks总线的智能小区系统图二lonworks现场总线结构图三lonworks控制网络显示的功能1集中管理，分散控制2灵活组网，扩展性强二lontalk三网络操作系统任务二 双绞线网线的制作任务目标 认识双绞线，了解其他类型的网线；了解网络基础知识 掌握用网线钳制作双绞线网线的方法；能够用网线测试仪对网线进行测试任务分析一 认识双绞线安电气性能划分为三类，四类五类，超五类，六类，七类双绞线等类型二为什么要用双绞线网线 双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成三如何制作双绞线网线1制作网线的工具 使用一把网线压线钳即可完成简单的制作2制作网线的步骤 主要完成剥线里线+压线+测试等几个过程计算机网络1计算机网络的概念2计算机网络的组成3计算机网络的功能4计算机网络的种类5计算机网络的组建二 设备的网络接口三 网线任务三 智能小区的网络综合布线/任务目标 了解综合布线的组成，对整个小区的网络综合布线由一个清楚的认识，队会对小区内住宅楼某一单元实施综合布线。任务目标 一 综合布线系统图二综合布线系统的组成1设备室子系统2配线架子系统3垂直干线子系统4水平干线子系统5工作区子系统6室外园区子系统三为什么要进行综合布线四如何进行综合布线相关知识一综合布线技术基础1综合布线的发展过程2综合布线的特点 （1） 兼容性（2） 开放性（3） 灵活性（4） 可靠性（5） 先进性（6） 经济性二常见网络设备1集线器2交换机3路由器三不同介质的施工要求一 光纤电缆1光纤电缆铺设不应铰接2光纤电缆弯角时，其曲率半径应大于30CM，3光纤裸露在室外的部分应夹保钢管，光管应牢固的固定在墙壁上。4光纤穿在地下管道中时，应加PVC管。5光纤室内走线应安装在线槽内6光纤铺设应右胀缩余量，并且余量要适当，不可拉得太紧或者太松二同轴电缆1电缆铺设不应铰接和扭曲，应自然平直铺设。2粗缆弯角半径应大于30CM，细缆弯角半径应大于20CM3对于安装在电缆上个工作站点间的距离，粗缆应大于2.5M，细缆应大于0.5M4电缆接头安装要牢靠，并且要防止信号短路。5电缆走线应在电缆槽内，以防止电缆损坏6电缆铺设拉线时不可用力过猛，以防止发生扭曲8两端一定要安装终端器，每段至少要有一个终端器接地9同轴粗缆可安装在室外，但要夹防护措施。埋入地下和沿墙走线的部分要加钢管，以防止意外损坏。同轴细缆一般不可安装在室外。安装在室外的部分应加装套管。三双绞线1在走廊和室内走线时，双绞线应在电缆槽内平直走线。2工作站倒交换机的双绞线最长距离为100M，超过100M的可用双绞线连接器连接加长3双绞线在机房内走线要捆成线扎，走线要有一定的规则，不可乱放4双绞线两端要表明编号，以便于了解节点与交换机接口的对应关系5双绞线应牢靠的插入交换机和工作站的网卡上6节点不用时，不必拔下双绞线，它不影响其他节点工作7双绞线一般不得安装在室外，若有少部分安装在室外时，应加装套管8选用八芯双绞线，自己安装接头时，4更线都应安装好，不要只安装4根线，剪断另外4根线任务四 认识lon总线接口模块任务目标 通过对LON总线接口模块的介绍，在了解其基本特性的基础上认识接口电路及各类接口模块，以满足各种标准模拟信号设备与LON总线的集成任务分析 一 LON接口模块在lonworks总线技术中应用二 lon I/O接口模块结构图三 本任务的目标 通过本任务的实施，能够认识各类lonworks现场总线接口模块，了解lonworks香肠总线技术在实际控制领域的基本应用，如果条件允许的话，还可以通过lonbuild开发工具的学习和掌握NeuronC语言，从而具备lonworks产品的应用，开发能力认识I/O接口模块的类型一常见的三类现场总线智能I/O模块类型二有源现场总线产品1节点2总线模块3网关4放大器5中继器6桥7路由器8有源多端口分解器9接口卡，接口模块三无源现场总线产品1T形分支2无源多端口分接器3终端电阻4总线电阻相关知识一ISO/OSI参考模型1ISO/OSI的含义2ISO/OSI七层结构1物理层2数据链路层3网络层4传输层5会话层6表示层7应用层3ISO/OSI的优点1简化相关的网络操作2提供“即插即用”的兼容性和不同厂商之间集成的标准接口3使工程能关注与设计和优化不同的网络互联设备的互操作性4防止一个区域的网络变化影响另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络都能单独快速的升级5把复杂的网络连接问题分解成小的问题，易于学习和操作46数据在传输工程中被层层封装二IP地址1概念2基本地址格式3IP地址类型三NeuronC语言1新的语句类型“何时”语句以介绍“事件”和确定认识执行次序2 37个额外数据类型，35个I/O对象，2个定时器对象，以简化装置控制器的使用并使其保温传送标准化3同时用用于显示（物理，逻辑，目的地名称寻址）和隐式报文格式的集成报文传送机制四 收发器五 开发工具认识LON AI/ao接口模块原理一AI/AO接口硬件电路1输入接口电路2输出接口电路二AI/AO接口软件设计1输入接口程序2输出接口程序三部分I/O接口模块产品介绍1lonpointDI-数字量输入接口模块2lonpointDO-数字量输出接口模块3lonpointAI-10模拟量输入接口模块4lonpointAO-10模拟量输出接口模块5lonpointDIO-10数字量输入继电器输出接口模块一， 教学系统展示模块介绍二， 模拟量部分实验介绍任务五 构建基于lonworks总线的智能小区硬件系统任务目标 按照智能小区系统要求，搭建一个基于lonworks总线控制网络的硬件系统。通过对智能小区硬件系统的组建实验，能对基于LON控制网络的组成，控制特点，控制方法灯右一个清醒的认识，伟以后的工程设计，施工和维护打下基础任务分析 一当前智能小区建设形式二 智能小区的组成结构1家居智能化2公共安全3机电设备监控自动化4停车场5其他几点控制6信息网络三智能小区网络结构图四智能话小区部分系统结构图五本任务实现的目标相关知识一智能小区系统功能2工作状态设定功能3三表技术功能4三表防拆及故障检测功能5表切断功能6紧急求助功能7手动复位功能8信息接受功能二lon系统的总体结构1智能节点2PC机与客户监控软件3实时数据库三人机界面1操作功能2设备管理功能3数据实时显示功能4故障报警功能5报表打印功能任务六 用组态王软件实现对家庭一房间进行监控任务目的 通过对组态软件使用的介绍，会用组态王软件实现对家庭某一房间温度，煤气泄漏，电表等机电设备的实时监控，学会对报警窗口和用户权限进行设置任务分析 一组态王软件结构示意图二组态王软件的作用三任务目标1绘制监控画面2对房间的机电设备进行监控3设置报警窗口和使用权限相关知识一组态王运行条件二组态王使用介绍1组态王软件的结构2组态王与下位机的通信3动画效果的产生4建立应用程序的一般过程（4个步骤）1设计图形界面2构造数据库3建立动画连接4运行和调试1图形2数据3动画任务七 基于lonworks的住宅远程监控任务目标 熟悉windows2000server环境下WEB，FTP服务器的安装，配置及使用，通过本实验充分的理解windows2000server的服务器，能在此平台上轻松的配置任一种服务器，通过NetDDE的设置，与组态王的连接i，LON10Ethernet适配器的配置，实现住宅的远程监控基于lonworks总线的远程住宅系统系统监控示意图一系统示意图二系统组成部分三整个系统的网络拓扑图四任务目标1安装并配置一台中心服务器2在每个家庭中安装并配置I lon100或i，lon10网络适配器，然后连接倒Internet上去3进行网络配置4进行安全设置相关知识一常用站点简介二LonmangerDDE模块三，基于Profibus现场总线的过程控制系统任务1 认识Profibus总线及系统组成任务目标 认识Profibus总线的技术要点，三种类型的组成部分熟悉Profibus总线系统的组成Profibus现场总线应用结构示意图二系统组成与实现的功能1现场设备层2车间监控层3工厂管理层三应用Profibus现场总线的优点1系统设计方便，价格低廉2组态，调试更加容易3维护简单4便于扩展和信息集成5最终用户工程造价降低相关知识一Profibus现场总线概况二Profibus现场总线技术要点1Profibus有3个部分组成2Profibus协议结构3Profibus传输技术4设备类型5电子设备数据文件Profibus-DP一Profibus-DP的基本功能1传输技术2总线存取3通信4运行模式5同步6功能7可靠性和保护机制二Profibus-DP的基本特征1速率2诊断功能三Profibus-DP系统配置和设备类型四系统行为1停止2清楚3运行五 Pofibus-DP行规六 型应用系统的组成Profibus-PA传输协议Profibus-PA 设备行规Profibus-FMSProfibus-FMS应用层Profibus-FMS通信模型三通信对象与通信字典四Profibus-FMS服务五底层接口六网络管理七Profibus-FMS行规任务目标：了解Profibus现场总线的协议结构，认识Profibus现场总线控制系统的组成和典型应用Profibus总线通信协议一 认识Profibus协议结构二Profibus总线存取协议Profibus总线工程的典型应用一 根据现场设备是否具备Profibus接口的三种形式二 根据实际应用需要的几种系统结构类型应用Profibus技术构成自动化控制时应考虑的几个问题一 项目是否适合于使用现场总线技术二 系统实时性要求三 有无应用先例四 采用什么样的系统结构配置五 如何与车间自动化系统或全厂自动化系统连接任务3 认识Profibus总线硬件组态软件STEP7任务目标：通过STEP7对分布式自动控制系统进行组态和程序设计，熟悉STEP7软件的使用，掌握Profibus总线参数设定的方法，了解分布式模块ET200M的应用。一 一个基于Profibus现场总线技术的过程二 认识控制系统的组成三 如何实现系统的既定目标四 本任务的目标相关知识一 STEP7简介二 STEP7的安装三 STEP7的设计流程四关于模块任务使用软件对锅炉夹套水温进行控制任务目标：通过对组态软件的介绍，让学生进一步了解另一种组态软件，了解锅炉夹套水温控制系统的组成及控制原理，理解控制方案的实现过程。一基于总线技术的锅炉夹套水温过程控制实例二如何应用上位机组态软件实现过程监控三本任务目标使用组态软件对锅炉夹套水温控制画面进行组态一的安装二的通信连接和画面组态方法三组态实战任务教学用系统rofibus-实现任务目标：了解智能从站在STEP中的组态方法，掌握智能从站与主站通信并进行数据交换的原理及方法，掌握-PLC在rofibus-总线中的应用，初步掌握rofibus现场总线的安装与调试。一系统实物图二认识系统每站的功能三系统软件环境四本任务的实现目标认识系统各站的硬件组成模块四其他几种典型的现场总线控制网络应用举例任务认识协议及其在智能变送器中的应用任务目标：认识协议要点，命令方式，了解协议在智能变送器中的应用一变送器原理图二变送器电路的工作原理协议一协议概述二智能变送器硬件实现的功耗与通信协议智能变送器电路功耗任务认识基金会现场总线及其应用任务目标：认识现场总线模块三 基于Profibus现场总线的过程控制系统任务一 认识Profibus总线及系统组成任务目标 认识Profibus总线技术要点，三种类型的组成部分，熟悉Profibus总线系统的组成Profibus现场总线在过程控制系统中的应用一Profibus现场总线应用结构示意图二 系统组成与显示功能1现场设备层2车间监控层3工厂管理层三 应用Profibus现场总线的优点1系统设计更加方便价格也和低廉2组态，调试更加容易3维护简单4便于扩展和信息集成5最终用于工程造价降低四结论相关知识一Profibus现场总线概况二Profibus现场总线技术要点1Profibus由三个兼容部分组成2Profibus协议结构3Profibus传输技术4设备类型5电子设备数据文件Profibus-DP一 Profibus-dp的的基本功能1传输技术2总线存取3通信4运行模式5同步6功能7可靠性和保护机制二Profibus-DP的基本特征1速率2诊断功能三Profibus-DP系统配置和设备类型1一类DP主站2二类DO主站3DP从站4但主战系统5多主战系统四系统行为1停止2清楚3运行五Profibus-DP行规六典型应用系统的组成1作为主站的S7-PLC2Profibus从站3系统软件4网络部件Profibus-PA一Profibus-PA传输协议二Profibus-PA设备行规Profibus-FMS一Profibus-FMS应用层二Profibus-FMS通信模型三通信对象与通信模型四Profibus-FMS服务五底层接口六网络管理七Profibus-FMS行规1控制间的通信2楼宇自动化3低压开关设备任务2 认识Profibus通信协议及工程应用任务目标 了解Profibus现场总线的协议结构，认识Profibus现场总线控制系统的组成和典型应用Profibus总线通行协议一认识Profibus协议结构1Profibus-dp2Profibus-FMS3Profibus-PA二Profibus总线存取协议1三种Profibus均使用一直的总线存取协议2在Profibus中第二层称之为现场总线数据链路层3Profibus协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求4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5主站得到总线存取令牌时可与从站通信6一个由3个主站，7个从站构成的Profibus系统7在总线系统初建时，主站介质存取控制MAC的任务时制定总线上的站点分配并建立逻辑环8第二层的另一重要工作任务时保证数据的可靠性9Profibus第二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，其中包括广播及右悬着广播功能Profibus总线工程的典型应用一根据现场设备是否具备Profibus接口的三种形式1总线接口型2单一总线型3混合型二根据实际应用的几种系统结构类型1结构类型12结构类型23结构类型34结构类型45结构类型56结构类型6应用Profibus技术构成自动化控制系统时应考虑的几个问题一项目是否适于使用现场总线技术1现场被控设备是否分散2系统被控设备是否分散3系统是否对底层设备右较高的远程诊断，故障报警及参数化要求二系统实时性要求1快速互联锁，故障保护2闭环控制1现场总线数据传输速率高，具有更好的实时性2数据传输量小，系统具有更好的实时性3从站数目少，系统具有更好的实时性4主站数据处理速度快，使系统具有更好的实时性5单机控制接口方式，比现场总线方式要更好的实时性6在一条总线上的设备比经过网桥或路由器的设备具有更好的实时性7有时主站应用程序的大小，计算机复杂也影响系统响应时间，这与主站设计原理有关三有无应用先例四采用什么样的系统结构配置1系统结构形式2选型五如何与车间自动化系统或全厂自动化系统连接1是否需要车间级监控2设备层数据如何进入车间管理数据库任务3 认识Profibus总线