工控集成ppt课件

.,近年来，工厂自动化得到了迅速的发展，相当多的企业已经在大量的使用可编程设备，如工业控制计算机、可编程序控制器、变频器等。将不同厂家生产的设备连在一个网络上，相互之间进行数据通讯，集中管理。,工业控制集成,.,工业网络是在一个企业范围内将信号检测、数据传输、处理、存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现企业内部的资源共享、信息管理、过程控制、经营决策等，从而实现企业集成控制和管理的一种网络环境。工业网络涉及广域网、局域网、现场总线以及网络互联等技术。工业网络的体系构架如图1-1所示，最顶端的公司管理层一般由广域网构成，中间的车间管理层和监控层由局域网构成，最下面的现场控制层和执行机构层则由现场总线（Fieldbus）构成。,一、工业网络与现场总线1.工业网络的体系构架,1-1工业网络的体系构架,.,2.工业网络的一般结构,1-2工业网络的一般结构,.,图1-3是一个工业网络体系结构模型，通常分成3层，即管理层、车间监控层和现场设备层。,（1）现场设备层1）进行过程数据采集。2）进行直接的数字控制。3）进行设备和系统的监测和诊断。（2）车间监控层1）进行过程优化控制：2）进行自适应回路控制：3）优化网络控制单元的各种装置：4）进行单元内的状态监控和存档：,二、工业网络基本构成1.工业网络的体系结构,图1-3工业网络体系结构,.,（3）管理层1）利用网络实现办公自动化，建立管理信息系统。2）进行计算机辅助设计、计算机辅助工艺规划、计算机辅助制造。3）实施以网络为基础的企业资源计划。4）形成广义的综合信息系统，使企业组织结构扁平化。5）对外通过Internet实现大范围的信息网络、营销网络和电子商务。6）对内建立企业内部网络，发挥原始信息的时效性、真实性和可靠性的作用。,.,三、工业网络物理结构1.工业网络的拓扑结构,（1）总线型拓扑结构（2）星型与树型拓扑结构（3）环型拓扑结构（4）网状型拓扑结构,总线型拓扑结构,环型拓扑结构,网状型拓扑结构,.,计算机与其它设备通信时，通常以串行或者并行格式传输数据。并行通信意味着同时使用很多根线进行数据传输。为了发送一个字节到并行电缆上，计算机需要在八根线上同时发送八个比特位，并行通信使用以并行方式连接的线，如图所示。,四、工业网络通信基础1.传输技术（1）并行传输,.,串行数据传输只使用一条线，每次只传输一比特位。网络经常使用串行传输。例如，图表示了二进制10001110如何在两台计算机之间传输。,（2）串行传输,.,计算机使用不同的方法在线路上传输数据。传输方法有三种：单工、半双工、双工通信。单工通信时，数据只能在一个方向上传播；全双工通信数据可同时在两个方向上传输。,2.传输方式（1）单工通信,A,B,.,半双工通信时，数据可以在两个方向上传输，但是每次只能在一个方向上传输。,（2）半双工通信,A,B,.,半双工通信,.,全双工通信数据可同时在两个方向上传输。,（3）全双工通信,A,B,.,全双工通信,.,五、常用现场总线的特点1.常用现场总线的种类,（1）基金会现场总线基金会现场总线（FoundationFieldbus，FF）是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。,（2）CAN总线CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称。CAN总线最早是由德国Bosh公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议,（3）LonWorks总线LonWorks技术是美国埃施朗公司开发，并与摩托罗拉和东芝公司共同倡导的现场总线技术。,.,（4）PROFIBUS总线PROFIBUS是德国国家DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。,（5）HART总线HART是HighwayAddressableRemoteTransducer的缩写。HART总线协议是由罗斯蒙特公司于1986年提出的,（6）P-NET总线P-NET现场总线由丹麦Process-DataA/S公司研究并开发，是一种全世界通用的开放型标准化总线。,（7）INTERBUS总线作为IEC61158标准之一，INTERBUS总线广泛地应用于制造业和机器加工行业中，用于把传感器/执行器的信号传送到计算机控制站，是一种开放的现场总线系统。,（8）WorldFIP总线WorldFIP是欧洲标准EN50170的3个组成部分之一，是在法国标准FIPC46-601/607的基础上采纳了物理层国际标准IEC11582发展起来的,.,2.常用现场总线的选用原则,.,六、过程现场总线（PROFIBUS）1.PROFIBUS概貌,PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。它由3个兼容部分组成：即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS,2.PROFIBUS传输技术PROFIBUS提供了3种数据传输类型：（1）用于DP和FMS的RS-485传输。（2）用于PA的IEC1158-2传输。（3）光纤。3.用于DP/FMS的RS-485传输技术由于DP与FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因而，这两套系统可在同一根电缆上同时操作。RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术。这种技术通常称之为H2（见图9-2）。采用的电缆是屏蔽双绞铜线。,.,.,4.RS-485传输技术基本特征网络拓扑。线性总线，两端有有源的总线终端电阻。传输速率。9.6Kb/s12Mb/s。介质。屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件。站点数。每分段32个站（不带中继），可多到126个站（带中继）。插头连接。最好使用9针D型插头（见表9-2）。,.,5.用于PA的IEC1158-2传输技术数据IEC1158-2的传输技术用于PA，能满足化工和石油工业的要求。它可保持其本质安全性，并通过总线对现场设备供电（见图9-7）。IEC1158-2是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，通常称为H1。IEC1158-2技术用于PROFIBUS-PA，其传输是以下列原理为依据。110第9章过程现场总线每段只有一个电源作为供电装置。当站收发信息时，不向总线供电。每站现场设备所消耗的为常量稳态基本电流。现场设备其作用如同无源的电流吸收装置。主总线两端起无源终端线作用。允许使用线型、树型和星型网络。为提高可靠性，设计时可采用冗余的总线段。为了调制的目的，假设每个布线站至少需用10mA基本电流才能使设备启动。IEC1158-2传输技术特性。数据传输：数字式、位同步、曼彻斯特编码。传输速率：31.25Kb/s，电压式。数据可靠性：前同步信号，采用起始和终止限定符避免误差。电缆：双绞线，屏蔽式或非屏蔽式。远程电源供电：可选附件，通过数据线。防爆型：能进行本质及非本质安全操作。拓扑：总线型、树型，或两者相结合。站数：每段最多32个，总数最多为126个。中继器：最多可扩展至4台。,.,6.光纤传输技术（1）PROFIBUS系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。（2）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1km情况下使用。（3）许多厂商提供专用总线插头可将RS-485信号转换成导体信号或将光纤导体信号转换成RS-485信号,.,1.人机界面和PLC的通信,七、工业网络应用,.,.,2.PLC与变频器通讯在现场工业控制中，可以使用485通讯接口和双绞线组成串行网络，构成分布式系统。可以连接到32个站点。用可编程序控制器与变频器通讯，变频器要选择通讯口操作C012=2;运转指令由通讯口给定，运转频率由串行通讯给定C013=0;通讯地址为1，C109=1;通讯波特率为9600，C110=1;通讯资料方式C