《工业网络互联集成》课件-第四章 现场总线概述

实时工业网络设计与应用智能制造与装备学院常用现场总线技术第四章1：现场总线的三个特点是什么？2：请说出三种现场总线协议标准的名字？通过本节关于现场总线技术的授课，希望同学们能够掌握：3：请说出现场总线的两种通信模式？4：“一个人说一次所有人都能听到”属于哪种模式？现场总线概述现场总线定义现场总线定义国际电工委员会IEC61158标准定义，现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线常用现场总线定义现场总线概述现场总线特质现场通信网络现场仪表互连功能分散用于过程自动化和制造自动化现场仪表或设备互连的数据通信网络依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联构成控制系统的多个功能分散在多台现场仪表或现场设备中互操作性通信线供电开放式网络系统用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路现场仪表或现场设备采用通信线供电方式，并可以提供本质安全采用公开化、标准化、规范化的通信协议，现场智能仪表和控制室设备之间构成互连网络系统现场总线定义常用现场总线现场总线概述本质安全狭义的概念：通过设计手段使生产过程和产品性能本身具有防止危险发生的功能，即使在误操作的情况下也不会发生事故广义：“人-机-环境-管理”这一系统表现出的安全性能。简单来说，就是通过优化资源配置和提高其完整性，使整个系统安全可靠。什么是本质安全？现场总线定义常用现场总线现场总线概述传统分布式控制系统DCS(DistributedControlSystem)现场总线定义常用现场总线一个信号一根电缆的传输方式现场设备之间相互通信必须经过主机大量采用模拟信号AB现场总线概述现场总线控制系统FCS(FieldbusControlSystem)现场总线定义常用现场总线现场设备多点共享总线通信链路的多点之间信息传输AB现场总线概述现场总线定义现场总线定义常用现场总线现场总线概述不同系统仪表设备的差异差异对比模拟仪表设备的缺点1现场总线仪表设备的优点2一对一结构：一对传输线，一台仪表，单向传输一个信号；安装接线庞杂，工程费用高，维护困难可靠性差：模拟信号传输易受干扰，精度低失控状态：操作人员在控制室既不了解其工作状况，也不能对其进行参数调整，更不能预测故障。一对N结构：一对传输线，N台仪表，双向传输多个信号；安装接线简单，工程费用低，维护容易可靠性高：数字信号传输抗干扰强，精度高可控状态：操作人员在控制室既可了解其工作状况，也能对其进行参数调整，还可预测故障。现场总线定义常用现场总线现场总线概述不同控制系统差异原因产生原因微处理器技术的发展1集成电路技术的发展2计算机技术的发展3通信网络技术的发展4用户需求和市场竞争5现场总线定义常用现场总线现场总线概述控制系统的演变过程现场总线定义常用现场总线现场总线概述现场总线定义现场总线国际标准常用现场总线ISO11898和ISO11519IEC61158

IEC62026现场总线概述现场总线国际标准ISO11898和ISO11519是针对CAN总线的国际标准；CAN总线适用于汽车工业；ISO11898：定义了通信速率为125kbps～1Mbps的高速CAN通信标准，总线长度≤40米；ISO11519：定义了通信速率为10～125kbps的低速CAN通信标准，总线长度可达1000米。ISO11898和ISO11519现场总线定义常用现场总线现场总线概述现场总线国际标准国际电工委员会/国际标准协会（IEC/ISA）自1984年起启动现场总线标准工作，但统一的标准至今仍未完成技术原因：目前尚没有一种现场总线对所有应用领域在技术上都是最优的；利益驱动；IEC61158是一种面向多种现场总线的国际标准系列。IEC61158

导致自动化行业形成多种总线技术标准并存现状现场总线定义常用现场总线现场总线概述现场总线国际标准

IEC61158第2版的现场总线有以下8种类型：类型号类型名称支持公司Type1FFH1美国费希尔-罗斯蒙特Type2ControlNet美国罗克韦尔自动化Type3PROFIBUS德国西门子Type4P-NET丹麦ProcessDataType5FFHSE美国费希尔-罗斯蒙特Type6SwiftNet美国波音Type7WorldFIP法国阿尔斯通Type8Interbus德国菲尼克斯现场总线定义常用现场总线现场总线概述现场总线的定位现场总线定义常用现场总线单一类型的总线不能有效满足所有设备应用的需要现场总线概述现场总线的比较诞生于不同领域的总线技术往往对这一特定的领域的适用性就好一些PROFIBUS适合于工厂自动化CAN适用于汽车工业FF总线适用于过程控制LonWorks适用于楼宇自动化SwiftNet适用于飞机制造P-NET适用于农业现场总线定义常用现场总线现场总线概述现场总线的比较现场总线定义常用现场总线现场总线概述现场总线的通信模式传统模式源/目的（点到点）-每片数据仅有唯一的源和目的区-在节点之间实现同步是非常困难的因为数据在不同的时间到达每一个节点-相同的数据，即使是只有目标地址不同，也必须被多次发送，浪费了带宽，增加了额外的网络通信量和冲突-轮询数据交换模式现场总线定义常用现场总线现场总线概述新模式生产者/使用者（数据被识别）-标示符表示数据的代码，所有的设备均可使用-多个节点能同时使用来自单个生产者产生的相同的数据-节点能被同步（多播）现场总线定义常用现场总线现场总线的通信模式“一个人说一次所有人都能听到”现场总线概述现场总线定义常用现场总线源/目的——传统模式生产者/使用者——新模式-ProfibusDP-ProfibusPA-InterbusS-AS-i-Modbus-ModbusPlus-MelsecNet-Seriplex-RemoteI/O-DataHighwayPlus-FoundationFieldbus-ControlNet-Devic