计算机(学时)资料.ppt

4.现场总线的发展过程 (1) ISA/SP50 (2) PROFIBUS (3) ISP和ISPF (4) World FIP (5) HART和HCF (6) FF(现场总线基金会) 8.4.2 CAN总线技术 控制器局域网络CAN(Controller Area Network)是由德国Bosch公司的为汽车的监测和控制而设计的，逐步发展到用于其它工业领域的控制。CAN已成为国际标准化组织ISO11898标准。 CAN总线协议也是建立在OSI参考模型基础上，取其物理层和数据链路层。通信速率最高可达10Mbps（40m），直接传输距离最远可达10km（5Kbps）。 1.CAN总线的技术特性 2.CAN总线的通信模型 3.CAN总线的网络结构 4.用户应用层协议 节点N1 接口 PC机 节点N2 接口 现场控制节点 节点N3 接口 节点Nm 接口 …… 图8-21 CAN总线控制网络结构示意图 CAN-H CAN-L 8.4.3 Profibus总线技术 过程现场总线Profibus( (Process Field Bus)是由Siemens公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。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。 Profibus由三个兼容部分组成，即Profibus-DP（Decentralized Periphery）、Profibus-PA（Process Automation ）和Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification )。主要使用主-从方式，通常周期性地与传动装置进行数据交换。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。Profibus传送速率为9.6Kbps～12Mbps，相应的通信距离为1200m～100m，可实现总线供电和本质安全防爆。 1.Profibus的技术特点 2.Profibus总线通信模型 3.Profibus总线的网络结构 变送器 现场层 M1 操作站、工程师站 车间监控层 N2 Profibus-DP 图 8-22 Profibus总线的网络结构 Profibus-FMS或Ethernet 可编程控制器（PLC）等 N1 DP/PA 耦合器 Profibus-PA M2 传动设备 传感器 电气开关 执行器 8.4.4 FF现场总线技术 FF现场总线标准共有四层协议，即物理层、数据链路层、应用层和用户层。下面简单介绍该标准各层协议的主要技术内容。 1.物理层(Physical Layer) 物理层定义了传送数据帧的结构，信号波形的幅度限制，以及传输介质，波特率、功耗和网拓扑结构。 ①传输介质可以采用有线电缆、光纤和无线通信。 ②通过有线电缆传送信号的波特率定义了两种速率标准：H1：31.25Kbps低速率网络；H2：1Mbps/2.5Mbps高速网络。 ③H1标准最大传输距离为1900米(无需中继器)，最多串接四台中继器。H2标准在1Mbps波特率下，最大传送距离750米；在2.5Mbps波特率下，最大传送距离500米。 ④现场总线协议支持总线型、树型和点对点型三种拓扑结构。 ⑤编码方式和报文结构 2.数据链路层(Data Link Layer) 这一层由上下两部分组成：下层部分功能是对传输介质传送的信号进行发送、接收控制；上层部分功能是对数据链路进行控制，保证数据传送到指定的装置。 3.应用层(Application Layer) 现场总线访问子层FAS和现场总线报文规范FMS两部分构成了应用层。 现场总线访问子层FAS(Fieldbus Access Sublayer)提供3类服务：发布/索取(Publisher/Subscriber)，客户机/服务器(Client/Server)，报告分发(Report Distribution)，这3类服务被称为虚拟通信关系VCR(Virtual Communication Relationships)。 4.用户层 用户层规定了标准的“功能块”供用户组态成为系统。利用功能块数据结构执行数据采集、控制和输出功能。每一个功能块包含一种对数据进行处理的算法。用户为每一个功能块定义一个名称，称为块标记。在同一网络中名称必须唯一。数据被分解成输入、输出和内部变量。 8.4.5 工业以太网 1.以太网概述 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准