第01章工业网络技术概述及简介祥解.ppt

课程安排 第一章 工业网络技术概述 工业网络技术的概念及特点 介绍几种典型的工业网络及总线 企业信息集成系统 工业现场总线技术分发展趋势 Zigbee技术 课程安排 第二章 数据通信基础 通信系统的组成 数据编码技术 通信系统的性能指标介绍 信道 网络拓扑结构 网络传输介质 介质访问控制 差错控制方法 课程安排 第三章 控制网络基础 控制网络与计算机网络 网络互联通信的参考模型 几种典型控制网络的参考模型 网络互联设备 课程安排 第四章 串行通信技术 串行通信基础 RS-232C串行通信接口 RS-422/485串行通信接口 基于51单片机的串行通信接口设计 课程安排 第五章 ModBus协议 ModBus协议概述 ModBus协议规范 ModBus协议的实现 课程安排 第六章 工业以太网技术 TCP/IP体系结构介绍 以太网的物理连接 以太网的帧结构 网际协议IP 运输层 工业以太网 课程安排 第七章 CAN总线技术 CAN总线技术简介 CAN总线接口设计 CANOPEN协议简介 课程安排 第八章 Zigbee技术 Zigbee技术特征 ZigBee的适用条件和应用前景 ZigBee无线通信协议简介 第一章 工业网络技术概述 1.1 工业网络概念及特性 感性认识工业网络 工业网络技术是在现场总线框架下的集智能传感、控制、计算机以及数据通信为主要内容的综合网络技术。它已成为工业自动化技术发展的热点，并将导致工业自动化系统结构和设备的深刻变革。 可以说，现代工业网络技术就是工业现场总线技术的一种体现。 汽车测控系统实例 1.1.1 控制系统发展 把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代； 把4～20mA等电气模拟信号控制系统称为第二代； 把数字计算机集中式控制系统称为第三代； 而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代； 把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。 1.1.2 现场总线定义 现场总线 (Fieldbus)：是一种应用于生产现场，在现场仪表设备间或仪表设备与控制装置间实行双向、串行、多节点的数字通信技术。 1.1.3 FCS与传统DCS的比较 分布式控制系统(DCS Distributed Control System)：由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。分布式控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制。各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。分布式控制系统具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能。 1.1.3 FCS与传统DCS的比较 传统控制系统模型 1.1.3 FCS与传统DCS的比较 1.1.3 FCS与传统DCS的比较 （a）传统智能仪表模型 （b）现场总线智能仪表模型 1.1.4 现场总线的特点 1、系统具有高度的开放性 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。 可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。 2、互可操作性与互用性 实现互连设备间、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。 不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 1.1.4 现场总线的特点 3、现场设备的智能化与功能自治性。 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。 随时诊断设备的运行状态。 1.1.4 现场总线的特点 4、系统结构的高度分散性 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DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。 1.1.4 现场总线的特点 4、系统结构的高度分散性 1.1.4 现场总线的特点 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，是专为在现场环境工作而设计的。 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。 能采用两线制实现送电与通信。 满足安全防爆要求等。 1.1.5 现场总线的优点 1、节省硬件数量与投资 由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量。 不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接线。 1.1.5 现场总线的优点 2、节省安装费用 一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少。 连线设计与接头校对的工作量也大大减少。 预计可节约安装费用60%以上。 1.1.5 现场总线的