杭电总线技术重点杭总线技术重点.doc

– 7、基金会现场总线的特点 8、基金会现场总线的三种虚拟通信关系 客户/服务器型；报告分发型；发布/预订接收型。 基金会现场总线 FFFF ?FF以ISO开放系统互联模型为基础，取物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言规定了通用的功能块集。 ?FF总线包括FF通信协议、ISO模型中的2～7层通信协议的通栈、用于描述设备特性及操作接口的DDL设备描述语言、设备描述字典，用于实现测量、控制、工程量转换的应用功能块，实现系统组态管理功能的系统软件技术以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。 ?FF分为低速H1和高速H2两种通信速率：H1通信速率为31.25Kbps，通信距离可达1900m，支持总线供电；H2通信速率为1Mbps和2.5Mbps，通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持双绞线、光缆和无线，采用曼彻斯特编码。 9、PROFIBUS的通信参考模型、采用的传输技术以及总线访问方式 ?DP略去了第3到7层，数据传输快速高效。第1层提供RS485传输技术和光纤。第2层采用主从分时轮询协议，完成总线访问和数据传输。用户层规定可以调用的应用功能，说明不同DP设备的行为。 ?FMS定义了1，2，7层。1、2层使用和DP相同的传输技术和统一的总线协议。第7层为现场报文规范FMS。 ?PA的第1层采用IEC1158标准。曼彻斯特编码，总线供电，本质安全。与DP网段通过耦合器相联。 ★提供三种不同的物理层选择： RS 485：用于DP和FMS（对称传输，称H2） IEC 1158-2：用于PA（位同步协议，称H1） 光纤：用于DP和FMS ★PROFIBUS 总线访问方式：多主令牌环，主从通信 混合总线访问协议:主站间的逻辑令牌环,主从站间的主从协议; 主站: 主站在一个限定时间内（Token Hold Time)对总线有控制权 从站: 从站只是响应一个主站的请求，它们对总线没有控制权 10、工业以太网的基本概念、应用分类、TCP/IP分层模型 工业以太网是普通以太网技术在控制网络延伸的产物,是工业应用环境下信息网络与控制网络的结合体 工业以太网的应用分类 ?作为工业环境中的计算机网络 ?作为其他现场总线网段的上层（高速）网络 ?基于普通以太网技术的控制网络 –E网到底，在实时性要求不严格的场合用作控制网络 ?基于实时以太网技术的控制网络 11、以太网技术在工控领域应用受限的原因 在工控领域，以太网技术应用受限的原因 ?CSMA/CD的媒体访问控制方式不能满足一些控制场合的实时性要求 ?接插件、集线器、交换机等是为办公应用设计的，不适应工业现场恶劣环境的要求 ?抗电磁干扰能力差 ?本质安全 尚未解决 ?总线供电 在控制网络中，现场控制设备的位置分散性使得它们对总线有提供工作电源的要求。现有的许多控制网络技术都可以利用网线对现场设备供电。工业以太网目前没有对网络节点供电做出规定 12、以太网技术为适应工业应用环境的解决方案 适应工业应用环境的解决方案 ?可安装在DIN导轨上的导轨式收发器、集线器、交换机系列 –Synergetic Micro System(美)、Hirschmann(德)公司开发的系列产品 ?工业级接插件 –特殊封装的工业以太网接插件，如WoodheadConnectivity公司的RJ-LnxxIP67 –采用DB-9结构的接插件 ?冗余电源供电 13、以太网技术针对通信实时性的解决方案 通信实时性的问题 –以太网采用的CSMA/CD随机访问、平等竞争的介质访问控制方式具有不确定性（nondeterministic） –不能满足工业自动化领域某些数据对通信实时性的要求 ?解决方案 –利用以太网现有的技术优势，扬长避短 –开发实时以太网技术，如研制实时以太网通信接口芯片 ?Net Silicon等 扬长避短的措施 ?利用通信速率高的优势 –相同通信量的条件下，高通信速率可以减少通信信号占用传输介质的时间，可减少信号的碰撞冲突，为提高通确定性提供了途径 –以太网的通信速率从10MbpS，100MbpS到千兆 –控制网络传统通信速率的几十、几百Kbps，1M、5Mbps –通信量一定的条件下，利用以太网的高通信速率有效减少碰撞冲突 ?采取控制网络负荷的措施 –减轻网络负荷也可有效减少信号碰撞冲突的几率，提高网络通信的确定性。 –控制网络的通信量不大，随机性、突发性通信的机会也不多，其网络通信大都可以事先预计并作出相应的通信调度安排 –如在网络设计时能合理分布各现场设备的节点位置，控制或减少各网段的负荷量，可有效避免冲突 –研究表明，在网络负荷低于满负荷的30％时，以太网基本可以满