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现场总线及其应用 综述报告 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 徐天华 完成时间： 目 录 前言部分： 2 一、现场总线概述 2 1、现场总线的现状与发展 2 2、现场总线简介 5 二、现场总线体系结构及协议 8 1、网络体系结构的基本概念 8 2、OSI参考模型 8 3、物理层与物理层协议 9 三、现场总线的工程应用 10 1、CAN 10 2、Profibus现场总线 13 3、LonWorks智能控制网络 16 参 考 文 献 19 前言部分 现场总线技术是自动化领域发展的热点，是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的串行通信系统，被誉为自动化领域的局域网，它是计算机技术、通信技术、控制技术的集成。 现场总线控制系统打破了传统控制技术的结构形式。传统模拟控制系统采用一对一的物理连接，而现场总线控制系统FCS是继基地式仪表控制系统、电动气动单元组合仪表模拟控制系统、直接数字控制系统DDC、集散控制系统DCS之后的新一代智能控制系统，它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，将每个网络节点连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统和控制系统。现场总线中的传感器、变送器、执行机构均置入了微处理器，使它们具备了数字计算和数字通信的能力，信息的传输不再依赖于控制室内的计算机或控制仪表，直接在现场的各网络节点完成，实现了彻底的分散，有力的推动了测控系统向数字化、网络化、智能化方向发展。 发展现场总线的初衷是建立开放的控制通信网络，其通信协议理应趋于统一，但由于历史原因，已有众多公司与技术部门在开发现场总线与产品方面投入了大量的人力和财力，至今在不同领域形成的现场总线已有几十种，并在特定的领域内得到了应用。然而，进入IEC标准的现场总线只有8种，本报告着重介绍国内外常用的几种现场总线及其应用技术。 一、现场总线概述 1.现场总线的现状与发展 （1）现状 国际电工技术委员会/国际标准协会自1984年起着手现场总线的标准工作，但统一的标准至今仍未完成。同时，世界上许多公司也退出了自己的现场总线技术。但太多存在差异的标准和协议，会给实践带来复杂性和不便，影响开放性和互操作性。因而在最近几年里开始标准统一工作，减少现场总线协议的数量，以达到单一标准协议的目的。各种协议标准合并的目的是为了达到国际上统一的总线标准，以实现各家产品的互操作性。 多种总线共存 每种总线各有其应用领域 每种总线各有其国际组织 每种总线均有其支持背景 设备制造商参加多个总线组织 多种总线均作为国家和地区标准 协调共存 工业以太网引入工业领域 现场总线技术的发展趋势 自动化系统的网络化是发展的大趋势，现场总线技术受计算机网络技术的影响是十分深刻的。现在网络技术日新月异，发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中，这些具有发展前景的现场总线技术有: 智能仪表与网络设备开发的软硬件技术； 组态技术，包括网络拓扑结构、网络设备、网络互连等； 网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输； 人机接口、软件技术； 现场总线系统集成技术。 现场总线属于尚在发展的技术，我国在这一技术领域还刚刚起步。了解国际上该项技术的现状与发展动向，对我国相关行业的发展，对自动化技术、设备的更新，无疑具有更重要的作用。 有理由认为：在从现在起的未来十年内，可能出现几大总线的标准共存，甚至在一个现场总线系统内，几种总线标准的设备通过路由网关互连实现信息共享的局面。 自动控制系统的发展及其体系结构 回顾自动控制系统的发展历史，可以看到它与工业生产过程本身的发展有着极为密切的联系。工业生产本身的发展，诸如工艺流程的变革，设备的更新换代，生产规模的扩大，以及快速反应，临界稳定工业，能力综合平衡工艺的开发成功，均对自动化提出更高的要求，经济全球化，激烈的市场竞争又给自动化提出新的目标。 另一方面，微电子、自动控制、计算机、通信及网络等技术的发展，又为新型控制系统的出现提供了技术的保证。 可以说自动控制系统经历了一个从简单到复杂，从局部到全局，从非智能、低智能到高智能的发展过程。 模拟仪表控制系统ACS 20世纪50年代以前，系统采用基地式气动仪表、单元组合式仪表，这些仪表采用统一的模拟信号 直接数字控制DDC 20世纪6