系统优化和最优控制方法-4

6.1计算机控制系统的分类

六、DCS与FCS

计算机巡回检测和操作指导系统计算机直接数字控制系统（DDC）计算机监督控制系统（SCC）计算机集散控制系统（DCS）现场总线控制系统（FCS）工业过程计算机集成制造系统（流程CIMS）1/16/20241计算机巡回检测和操作指导系统6.1

计算机控制系统的分类

……数

字计算机CRT打印机报警过程输入通道

测量变送测量变送被控生产过程执行机构

人

……1/16/20242计算机直接数字控制（DDC）系统6.1

计算机控制系统的分类直接数字控制(DDC)计算机CRT打印机报警操作台过程输入通道

测量变送测量变送被控生产过程过程输出通道执行机构执行机构

……

…………1/16/20243计算机监督控制（SCC）系统6.1

计算机控制系统的分类监督控制计算机(SCC)CRT打印机报警DDC计算机或调节器输入通道输出通道被控生产过程操作台输入通道1/16/202446.1

计算机控制系统的分类计算机集散控制系统（DCS）

监督控制计算机CRT操作站基本调节器基本调节器

被控对象被控对象…………高速数据通道1/16/202456.1

计算机控制系统的分类计算机集散控制系统（DCS）1/16/202466.1

计算机控制系统的分类现场总线控制系统工作站—现场智能仪表-变送器智能部件1/16/202476.1

计算机控制系统的分类现场总线控制系统工作站—现场智能仪表-智能电磁流量计1/16/20248FCSDCS现场总线系统集散控制系统FCS与DCS的信号传输方式

1/16/202496.1

计算机控制系统的分类与传统的DCS相比，现场总线系统将控制功能由控制站分散到了现场中完成，现场数据直接通过数字信号远传到操作站中。综合现场总线技术和DCS,可以构成应用现场总线的集散控制系统。1/16/2024106.1

计算机控制系统的分类计算机集成控制系统（CIMS/CIPS）

经营决策企业管理生产调度过程优化过程控制第五层：企业决策，生产规划第四层：供销,财务,计划,管理等第三层：生产调度，系统优化第二层：先进控制，过程优化第一层：单元自动化,简单控制生产过程

流程CIMS的递阶控制示意图1/16/2024116.2

计算机集散控制系统

DistributedControlSystem1/16/202412本节主要内容计算机集散控制系统(DCS)概念计算机集散控制系统的体系结构计算机集散控制系统的硬件结构计算机集散控制系统中的软件技术DCS通讯接口计算机集散控制系统及应用的发展趋势1/16/2024136.2.1计算机集散控制系统(DCS)概念ReviewofDistributedControlSystem1/16/2024141DCS的整体概念发展的背景基本概念结构与组成DCS的软件组成1/16/2024152DCS的特点独立性协调性友好性适应性、灵活性和可扩充性实时性可靠性1/16/2024163DCS的发展及典型产品DCS的开创期(1975年~1980年)DCS的组成现场控制站现场监测站CRT操作站数据高速公路监控计算机

CRT操作站监控计算机

数据高速公路HW现场监测站现场控制站第一代DCS基本结构

……

……1/16/2024173DCS的发展及典型产品DCS的成长与完善时期(1980年~1985年)以局部网络LAN为主干其它各单元都是挂在它上面的网络节点工作站主要组成部分局部网络、多功能现场控制站、增强型操作站、通用型操作站、网关、系统管理模块、主计算机1/16/2024183DCS的发展及典型产品第二代DCS基本结构示意图局部网络LAN其它网络DHW网关多功能控制器网关……系统管理模块通用操作站主计算机增强型操作站……1/16/2024193DCS的发展及典型产品DCS的扩展期（1985年以后）典型产品有Honeywell公司的TDC3000/PMYOKAGAWA公司的Centum-XLFoxboro公司的I/ASeriesTAILORInstruments公司的Mod300BaileyControl公司的INFI-90等1/16/202420

6.2.2计算机集散控制系统的体系结构ArchitectureofDistributedControlSystem1/16/2024211

概述（1）DCS的诞生及开放系统专用计算机控制系统专用计算机控制系统过程装置过程装置过程装置车间设备专用机专用机专用机…1/16/2024221

概述（2）中央计算机集中控制系统引入中央计算机的控制系统车间设备前端机前端机前端机…过程装置中央计算机过程装置过程装置

中央计算机

执行器

车间设备

变送器

中央计算机集中式控制系统1/16/2024231

概述（3）集散控制系统层次化体系结构的形成集散控制技术成为过程计算机控制系统的主流技术的原因从经济角度考虑性能价格比技术角度考虑系统的功能分散与风险分散分层的计算机控制系统1/16/2024242

层次化体系结构的形成三层结构模式的计算机控制系统中间层计算机中央计算机车间设备中间层计算机中间层计算机微型机微型机微型机微型机微型机微型机设备单元设备单元设备单元1/16/2024252集散控制系统功能分层体系过程控制级（直接控制级）进行过程数据采集、直接数字控制、设备监测和系统测试与诊断、实施安全性、冗余化方面的措施过程管理级优化过程控制、先进控制、协调各装置、对实时数据进行分析、存档、状态报告等1/16/2024262

大型DCS的体系结构TDC3000的三种通信链路数据高速公路（DH）通用控制网（UCN）局部控制网（LCN）TDC3000提供的不同等级的分散控制过程控制级、先进控制级、最高控制级1/16/2024272

中小型DCS的体系结构μXL的系统构成操作站（MOPS/MOPL）现场控制单元(MFCN)RL通信总线系统的分层结构过程控制级先进的回路控制操作站1/16/2024286.2.3

计算机集散控制系统的硬件结构HardwareofDistributedControlSystem1/16/2024291

概述DCS的突出优点硬件和软件都具有灵活的组态和配置能力硬件的组态确定硬件的模块化配置：操作站的选择、现场控制站的配置以及电源的选择等DCS的实际硬件差别很大1/16/2024302DCS的现场控制站(单元)1/16/2024312DCS的现场控制站(单元)现场控制站的机柜电源（直流、交流）控制计算机——是现场控制站的核心CPU存储器总线输入/输出通道等1/16/2024323DCS的操作站操作站分为操作员站和工程师站操作台处理机系统外部存储设备图形显示设备操作站键盘打印输出设备1/16/202433DCS的现场控制站与卡件现场控制站的主要功能是分散地对过程数据进行采集和实时控制，主要由机柜、现场控制单元、远程输入输出总线和节点组成。1/16/202434

机柜特点：机柜内部压力大于外部压力（采用微正压措施），具有较好的防尘效果，适应恶劣环境；插件插拔有导轨和连锁装置，防止损坏引起故障；插件可以带电拔插，不影响其他插件的工作；插件的位置可以随意插入，不受插槽的影响。CS3000机柜

1/16/202435现场控制单元现场控制单元是控制站的核心部件，其主要功能是进行控制运算，结构如图

1/16/202436

远程输入输出总线

远程输入输出总线是连接现场控制单元和节点的通信网络。两者的距离小于750m时，可采用双绞线；两者的距离大于750m但不大于20km时，可采用光缆。1/16/202437节点节点由节点接口单元和输入输出单元构成R/O通信插件电源插件节点接口单元输入输出单元节点构成示意图1/16/202438

输入输出单元由输入输出插件箱和输入输出插件构成。常用的输入输出插件箱有如下几种：（1）模拟量I/O插件箱：AMN11/AMN12，可插入模拟量I/O单点插件16块。（2）端子I/O插件箱：AMN31，可插入AMM12/AMM22多点插件2块，或AMM32/AMM42/AAM52多点插件1块，或ADM11T/ADM12T/ADM51T/ADM52T多点插件2块。（3）连接接点I/O插件箱：AMN32，可插入AMM12C/AMM25C/AAM32多点插件4块。（4）通信插件箱：AMN33，可插入ACM11/ACM12/ACF11通信插件2块。（5）多点控制模拟量I/O插件箱：AMN34（6）通信插卡箱：AMN51，可插入ACM21/ACM22/ACM71通信插件2块。1/16/202439输入输出插件箱

1/16/202440人机界面站域号站号(a正面)(b侧面)VF701插件及地址

1/16/202441人机界面站的软件配置为：WindowsNT4.0或更高版本作为操作系统，256色，虚拟内存为200MB。配置的其他软件见表：类型软件名称注释操作监视软件包LHS1100-S11/N0001LHS1100-C11/N0001LHS6530-S11LHS2411-S11标准操作监视软件使用权标准操作监视软件拷贝权报表软件OPC数据交换软件工程软件包LHS5100-S11/N0001LHS5150-S11LHS5495-S11LHS5420-S11LFS9053-S1S1标准组态软件流程图组态软件电子资料软件调试软件Modbus通信软件媒体软件包LHSDM01-S11LHSKM02-C11LHSKM03-C11ID组件和软件媒体升级软件MicrosoftVisualBasicMicrosoftVisualC++现场控制站用户VB、VC语言编程软件1/16/202442操作站还配有操作员键盘。操作员键盘采用防尘防水平面触摸键，9针RS232插头，可发出7种电子报警音响。操作员键盘除了包括普通键盘的数据输入键外，还包括方式选择钥匙、功能键、窗口调出键、操作控制键和其他键。操作员键盘示意图

1/16/2024434DCS的冗余技术DCS的冗余电源、输入/输出模块、控制回路、过程数据高速公路多重化自动备用、同步运转、待机运转、后退运转等三种方式简易的手动备用1/16/2024446.2.4

计算机集散控制系统的软件技术SoftwareofDistributedControlSystem1/16/202445本节主要内容DCS的组态软件DCS操作软件DCS的控制软件1/16/2024461DCS的组态软件（1）基本配置组态给系统一个配置信息：如各种站的个数、其索引标志、各现场工作站的最大点数、最短执行周期应用软件组态数据库的生成、历史库的生成、图形的生成、报表生成和控制组态等1/16/202447画面组态数据组态报表生成回路组态操作级别DCS的操作软件、监督员级、工程师级1DCS的组态软件（2）1/16/2024482DCS的操作软件（1）操作站要实现的功能实时数据管理历史数据存储和管理控制回路调节和显示生产工艺流程画面显示系统状态、趋势显示生产记录的打印和管理等1/16/202449实时多任务操作系统的功能软硬件逻辑接口（LogicInterface）以及任务调度、任务间通信、资源管理等实时多任务操作系统的实时特征异步事件响应、任务切换能力、中断响应能力、优先级中断和调度、强占式调度能力、同步能力2DCS的操作软件（2）1/16/202450实时数据库是全局数据库数据库系统在不同层次上的结构现场控制站上存储该站所用的各种点记录的全记录信息操作站的实时数据库实时数据管理程序2DCS的操作软件（3）1/16/202451历史数据库短时间间隔历史数据（存储间隔一般为秒级）长时间间隔历史数据（存储间隔一般为分级）2DCS的操作软件（4）1/16/2024522DCS的操作软件（5）网络通信是DCS的关键技术之一DCS对网络通信的要求高可靠性硬件上高度可靠，软件上有较好的容错能力实时性灵活性能够支持多种数据信息格式1/16/202453通用的现场控制站功能数据采集、控制输出、自动控制和网络通信现场控制站的软件系统执行代码：周期执行和随机执行一般固化在EPROM中数据部分保留在RAM中3DCS的控制软件（1）1/16/202454现场控制站软件3DCS的控制软件（2）现场控制站软件执行顺序在线诊断SOE记录检查控制算法运算数据转换和报警检查通道数据巡检现场控制站软件结构网络通信模块控制输出模块实时数据库控制算法库数据采集模块1/16/202455实时数据库的基本数据类型模拟量输入输出（AN）结构开关量输入输出（DG）结构模拟计算量（AC）结构开关量点组合（GP）结构3DCS的控制软件（3）1/16/202456现场控制站能够实现的控制功能反馈控制批量控制和顺序控制3DCS的控制软件（4）1/16/2024576.2.5

DCS通讯接口CommunicationInterfaceofDCS1/16/202458本节主要内容串行接口设计网络接口设计1/16/202459概述DCS通讯接口通讯接口硬件和通讯接口软件DCS通讯方式串行通讯网络通讯工控平台软件1/16/2024601μXL的串行接口μXL的通讯硬件驱动软件为MAPF-S031RS81卡支持的通讯特性RtDb与μXL通讯方式：主从式1/16/2024611μXL的通讯系统示意图RL通讯总线应用软件包工控平台软件实时数据库RtDbμXL的驱动器串行口RS81MPAF/S031μXL的操作站（MOPS）现场控制单元上位机与μXL通讯软件及通讯系统示意图1/16/2024621μXL的通讯系统驱动软件的组态输入数据串口设置波特率、停止位、数据位及校验设置RtDb地址工位号μXL相应的通讯指令1/16/2024631μXL的通讯系统上位机运行的软件模块要求从μXLRS81送来的数据的定义μXLRS81硬件线缆的串口接线方式μXLRS81板串口接线示意图1/16/2024642TDC3000的网络接口通讯硬件支持二类板卡：PCNM、PCLMPCNM是与PC机系统的网络连接网关PCLM是与DEC公司小型机或工作站系统的网络连接网关这两类板卡支持的通讯方式为网络接口1/16/2024656.2.6

DCS及应用的发展趋势TheDevelopingTrendandApplication

ofDCS1/16/202466本节主要内容DCS的局限性PLC系统的发展对DCS的影响DCS体系结构的发展趋势1/16/2024671DCS的局限（1）DCS的出现是控制系统发展的里程碑DCS的应用效益较高的可靠性提高了控制精度，可实现“卡边”控制操作方便1/16/2024681DCS的局限（2）测量变送和执行机构仍是基于模拟仪表不同厂商的产品互不兼容，互操作性差传统DCS的编程计算工具仍显简单与上位机的接口硬件和规约各不相同1/16/2024692PLC的发展对DCS的影响可编程逻辑控制器PLC简介PLC最初功能PLC的编程PLC的改进与发展采用数据高速通道DH增加模拟量信号的处理功能网络化，实现系统集成1/16/2024703DCS体系结构的发展趋势FCS与DCSFCS可能会取代DCS，但相当长时间内将共存DCS的开放性与FCS初步兼容、异质兼容和同质兼容选择合适的操作系统充分利用Internet/Intranet技术和最新的计算机技术1/16/202471

6.3现场总线技术

FieldBus

1/16/202472本章主要内容现场总线概述简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS现场总线标准七层模型、物理层标准、其它层次协议目前几类有影响的现场总线FF、Lonworks、HART、CAN、Profibus等现场总线的应用举例1/16/2024736.3.1现场总线简介IntroductionofFieldBus

1/16/202474本节主要内容现场总线简介现场总线发展背景与趋势现场总线技术特点现场总线的优点现场总线与计算机控制、DCS系统几个有影响的现场总线标准化组织及标准1/16/2024756.3.1现场总线概述现场总线简介现场总线的发展与趋势现场总线的主要技术特点现场总线的优点计算机控制系统、DCS、FCS1/16/2024761现场总线简介（1）现场总线是用于自动化等领域最底层的、具有开放、统一的通信协议的通信网络实现微机化的现场测量控制仪表或设备间的双向串行多节点数字通信现场总线技术现场总线技术把单个分散的仪表或设备变成了网络的节点1/16/2024771现场总线简介（2）现场总线控制系统FCS以现场总线为纽带，连接分散的现场仪表或设备，使之成为可以相互沟通信息、共同完成自动控制任务的网络系统与控制系统与传统仪表的不同之处现场总线技术的关键使自动控制系统与现场设备具有通信能力连接成网络系统1/16/2024781现场总线简介（3）现场总线控制系统FCS的核心现场总线的优点适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化方向发展的趋势具有的开放性、数字化、多点通信等功能应用领域不断扩大1/16/2024792现场总线的发展与趋势（1）历史的回顾具备简单测量控制功能的就地式气动仪表气动、电动单元组合式仪表和集中控制室集中式计算机控制系统计算机集散控制系统DCS现场总线的提出1/16/2024802现场总线的发展与趋势（2）现场总线是企业综合自动化的发展需要企业综合自动化是企业必然的选择与趋势DCS在实施企业综合自动化时的缺陷通信是专用网络的封闭系统，无互换性现场总线的解决方案基于公开化、标准化，遵守同一协议规程的产品具有互换性，可组成在同个系统中1/16/2024812现场总线的发展与趋势（3）智能仪表为现场总线的出现奠定了基础智能化设备的提出模拟通信式的智能设备模拟-数字混合的智能设备现场总线的出现现场总线标准化的现状1/16/2024823现场总线系统的技术特点系统的开放性互可操作性与互换性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的适应性1/16/2024834现场总线系统的优点节省硬件数量与投资节省安装费用节省维护开销用户具有高度的系统集成主动权提高了系统的准确性与可靠性提高了系统的可控性和可维护性1/16/2024845现场总线与计算机控制系统、DCS现场设备现场总线技术将基本控制功能已完全下放到现场现场控制系统FCSFCS未来的趋势1/16/2024856现场总线标准化组织及标准(1)国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会（ISA）IEC/ISA标准现场总线基金会（简称FF）采用IEC/ISA标准，未定义的采用自己的FF协议欧洲智能化作用和测量用户集团（EIAMUG）1/16/2024866现场总线标准化组织及标准(2)LonWorks（LocalOperatingNetwork，局部操作网络)Profibus（ProcessFieldBus，过程现场总线）HART（HighwayAddressableRemote

Transducer，可寻址远程传感器数据通路）CAN（ControllerAreaNetwork，控制器局域网）1/16/2024876.3.2现场总线标准StandardofFieldBus1/16/202488本节主要内容现场总线的七层模型现场总线物理层标准简介现场总线其它层次协议简介1/16/2024891现场总线的七层模型ISO/OSI七层参考模型物理层（PhysicalLayer）数据链路层（DataLinkLayer）网络层（NetworkLayer）传输层（TransportLayer）会话层（SessionLayer）表示层（PresentationLayer）应用层（ApplicationLayer）1/16/2024902现场总线物理层标准简介（1）IEC定义的现场总线物理层标准传输线媒介媒介的主要区别物理层提供选择现场总线是一种实时网络现场总线物理层的作用是实现最终的信号收发1/16/2024912现场总线物理层标准简介（2）物理层的编码方法曼彻斯特Ⅱ（ManchesterⅡ）编码方法本层的控制信号为：前导码、帧前定界码、帧结束码前导码帧前定界码帧结束码现场总线分为高速和低速两类规范1/16/2024923现场总线其它层次协议简介（1）数据链路层（DLL）负责总线控制权的获取，出错检查，出错恢复以及仲裁、规划、消息装帧等链接活动调度器（Linkactivescheduler，LAS）允许一个网络上有三种功能类型的设备存在基本设备桥链接主机1/16/2024933现场总线其它层次协议简介（2）应用层（ApplicationLayer）负责与用户层的交互并负责对消息内的命令的解释，应用层取得数据并决定它们的组织和意义定义了每个消息的内容和支持它们的服务，定义了消息中的每一个比特应用层还完成地址的自动分配用户层定义了数据的类型以及如何使用这些数据1/16/2024946.3.3几类有影响的现场总线SomeImportantFieldBuses

1/16/202495本节主要内容基金会现场总线（FF）LonWork技术和LON总线简介HART通信协议简介CAN总线简介Profibus总线简介InterBus-S总线简介1/16/2024961基金会现场总线（FF）（1）概述FF的层次取ISO/OSI模型中的物理层、数据链路层、应用层，并在应用层上增加了用户层新增用户层的主要功能定义信息存取的统一规则，采用设备描述语言规定通用的功能模块集1/16/2024971基金会现场总线FF的特点FF在功能、环境与技术上的专门设计FF是开放、数字式与多节点的通信技术FF系统是一种全分布式自动化系统FF系统又是一种低带宽的通信网络作为工厂底层网络，相对一般广域网、局域网，FF是一种低速网段1/16/2024981新型的网络集成自动化系统作为网络节点的智能仪表具备通信接收、发送与通信控制的能力通过节点间的信息传输、连接，由各分布节点的功能集成而共同完成各项自动化功能网络集成自动化系统的目的1/16/2024991FF的主要技术（1）基金会现场总线的通信技术标准化功能块（FB—FunctionBlock）与功能块应用进程

（FBAP—FunctionBlockApplicationProcess）设备描述（DD—DeviceDescription）与设备描述语言（DDL—DeviceDescriptionLanguage）1/16/20241001FF的主要技术（2）现场总线通信控制器与智能仪表或工业控制计算机之间的接口技术系统集成技术包括通信系统与控制系统的集成系统测试技术包括通信系统的一致性与可互操作性测试技术；总线监听分析技术；系统的功能与性能测试技术1/16/20241011FF通讯模型的组成及相互关系FF通讯四层模型物理层、数据链路层、应用层和用户层总线访问子层与总线报文规范子层FF通讯三层模型物理层、通讯栈、用户层1/16/20241021通信模型通信参考模型（参见教材表11-3）在物理设备中要完成的功能通信实体系统管理内核功能块应用进程各部分之间通过总线访问子层提供的服务—虚拟通信关系VCR沟通信息1/16/20241031通信实体由各层协议与网络管理代理共同组成任务是生成报文与提供报文传送服务层协议的基本目标是要构成虚拟通信关系支持组态管理、运行管理、出错管理的功能网络管理信息库NMIB（NetworkManagementInformationBases）对象字典OD（ObjectDictionary）1/16/20241041系统管理内核SMK主要负责与网络系统相关的管理任务确立本设备在网段中的位置协调与网络上其它设备的动作和功能块执行时间等系统管理内核SMK包括现场总线系统的关键结构和可操作参数1/16/20241051功能块应用进程FBAP主要用于实现用户所需要的各种功能应用进程AP原来用以描述留驻在设备内的分布式应用在此指设备内部实现一组相关功能的整体功能块对象字典OD设备描述DD支持功能块应用的标准化工具1/16/20241061FF协议数据的构成与层次现场总线协议数据的生成示意图1字节1字节1～15字节2字节现场总线用户数据用户数据编码FMS协议控制FMS协议数据FAS协议控制FAS协议数据帧校验DLL协议控制DLL协议数据帧结束码帧前定界码前导码0～251字节4字节1字节1字节FMS总线报文规范用户层FAS总线访问子层DLL数据链路层物理层1/16/20241071应用进程及其网络可视部分应用进程（AP）现场总线应用进程结构应用进程索引对象字典网络可视对象应用层接口1/16/20241081FF网络通信中的虚拟通信关系虚拟通信关系虚拟通信关系的类型客户/服务器型由用户发起的、一对一的、排队式、非周期报告分发型也由用户发起但是一对多、排队式、非周期的发布/预订接收型实现缓冲型一对多通信1/16/20241091FF的信息编码（1）FF的信息编码组成前导码帧前定界码协议报文编码帧结束码1/16/20241101FF的信息编码（2）FF现场总线的几种编码波形帧前定界码时钟前导码101010101N+NN+N1011N+N10NN+0帧结束码1/16/20241111FF的网络拓扑结构（1）低速总线H1传输速率为31.25kpbs支持点对点连接、总线型、菊花链型、树型拓朴结构高速总线H2传输速度为1Mpbs和2.5Mpbs只支持总线型拓朴结构FF还支持桥接网1/16/20241121FF的网络拓扑结构（2）基金会现场总线的拓扑结构H1树型菊花链型总线型点对点H1H1H2H2H1H1H1网桥1/16/20241132Lonworks技术和LON总线LonWorks技术概述为Lon（LocalOperatingNetworks局部操作网络）总线提供了一套包含所有设计、配置和支持控制网元素的完整的开发平台面向对象的设计方法LON现场控制网络1/16/20241142LonWorks技术的组成

LonWorks

节点和路由器LonTalk协议LonWorks收发器网络开发工具（LonBuilder）和节点开发工具（NodeBuilder）1/16/20241152LonWorks的现场控制网络节点一个典型的现场控制网络节点包括应用CPUI/O处理单元通信处理器收发器和电源对于MC143150可以外扩16～58KEPROM或ROM1/16/20241162LON总线的特别之处路由器是其他现场总线所不具备的LonWorks技术中，路由器包括以下几种：中继器、桥接器、路由器总线可以不受通信介质、通信距离、通信速率的限制网络管理工具网络管理的主要功能有网络安装、网络维护和网络监控1/16/20241172UEURON芯片（1）NEURON芯片是LonWorks技术的核心MC143150支持外部存储器，适合更为复杂的应用MC143120本身带有ROM，不支持外部存储器一个NEURON芯片加上收发器便可构成一个典型的现场控制节点1/16/20241182UEURON芯片（2）一个芯片中的3个8位微处理器（CPU）CPU1是MAC处理器，处理ISO/OSI七层网络协议的1、2层CPU2是网络处理器，实现ISO/OSI网络协议的3～6层功能CPU3是应用处理器，执行用户编写的程序代码和用户程序对操作系统的服务调用1/16/20241192UEURON芯片（3）NEURON的基本编程语言是NEURONC内部多任务调度程序将I/O对象影射入I/O能力中的说明性语法网络变量的说明性语法对毫秒和秒计时器目标说明的语法run-time函数库1/16/20241202UEURON芯片（4）通用网络通信口（CP0～CP4）的接口工作方式单端（single-ended）双端差分（differential）特殊目的专用（specialpurpose）方式输出未编码的原始报文，也不带同步信号采用CP4作为冲突检测输入端1/16/20241212

LonTalk协议(1)LonTalk协议具有的特点发送的报文都是很短的数据（通常几个到几十个字节）通信带宽不高（几Kpbs到2Mbps）网络上的节点往往是低成本、低维护的单片机多节点，多通信介质可靠性高，实时性强不受通信媒介、网络结构和网络拓扑的限制1/16/20241222

LonTalk协议(2)LonTalk协议提供四种基本报文服务应答确认方式（Acknowledge）请求/响应方式（Request/Response）非应答重复方式（UnacknowledgedRepeated）非应答确认方式（Unacknowledged）1/16/20241232LonTalk协议(3)介质访问控制（MAC）子层链路层的一部分，使用OSI各层协议的标准接口和链路层的其他部分进行通信带预测的P-坚持（Predictive P-persistent）CSMA可选择设置优先级1/16/20241242LonWorks开发工具节点开发工具NodeBuilder节点和网络安装工具LonBuilder节点开发器、网络管理器、协议分析器和报文统计器、开发板、应用模块和演示程序网络管理工具LonManage客户/服务器网络构架——LNS技术1/16/20241252LNS技术LNS是Lon总线的开发工具LNS包括三类设备路由器设备（包括中继器、桥接器、路由器和网关）应用节点（智能传感器、执行器）系统级设备（网络管理工具、系统分析、SCADA站和人机界面）采用LNS多客户、多服务器技术的好处1/16/20241263HART通信协议简介4~20mA模拟信号与数字信号双向通信兼容HART通讯协议物理层规定通讯的物理信号方式和传输介质采用频移键控——FSK技术数据链路层规定数据帧格式和数据通讯规程数据帧最长可达25个字节，是主从式的通讯协议应用层规定了HART通讯命令的内容1/16/20241273HART协议的特点与优势模拟信号和数字信号同时存在支持多个数字通信主机允许多站网络结构提供“应答”式和“广播”式两种通信模式对于所有的HART设备使用同一个通用的信息结构可变的信息结构一个报文中能处理4个过程变量1/16/20241283HART协议三种通信方式手持通信终端（HHT）与现场智能仪表进行通信带HART通信功能的控制室仪表与PC机或DCS操作站进行通信物理层、数据链路层及应用层HART采用了设备描述语言（DLL）1/16/20241294CAN总线简介（1）最初应用与汽车行业CAN总线的数据通信的特点CAN属于总线式串行通信网络只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全网广播几种方式发送接收数据为多主方式工作，通信方式灵活CAN网络按节点类型分成不同的优先级CAN采用非破坏性总线优先级仲裁技术1/16/20241304CAN总线简介（2）CAN支持四类报文帧：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧每帧信息都有循环冗余校验CRC及其它检错措施CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路1/16/20241314CAN总线简介（3）CAN总线的数据传递方式以报文为单位进行每个报文的标志符ID起始部分有一个11位的标志符IDCAN总线的主要产品1/16/20241325Profibus简介（1）三个兼容版本Profibus-DP为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计Profibus-FMS解决车间级通用性通信任务Profibus-PA为过程自动化设计了标准的本质安全的传输技术1/16/20241335

Profibus简介（1）Profibus的特点可使分散式数字化控制器从现场底层到车间级网络化Profibus的主站和从站Profibus协议的结构