06现场总线技术概述全解.ppt

第6章?? 现场总线技术概述 现场总线（Fieldbus）是20世纪90年代发展形成的。 用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化、家庭自动化等领域的现场设备互连的通信网络。 是现场通信网络与控制系统的集成，并由此产生新一代的现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的现场局域网。 一、总线的分类 二、现场总线的定义和分类 三、现场总线控制系统FCS的体系结构 四、现场总线控制系统的技术特点 五、FCS与DCS的比较 六、现场总线通信协议模型 七、现场总线的国际标准 八、几种典型的现场总线 九、现场总线的现状 （1）按其传送数据的通信宽度来分: ①传感器总线 (sensor bus)：数据宽度为位 (bit)，如AS-i和Seriplex等； ②设备总线 (device bus)：数据宽度为字节 (byte)，如Interbus和Device Net等； ③全服务的现场总线（fieldbus）：数据宽度为数据流或模块 (block)。以报文通信为主，除了对装置进行读取数据外，还包括一些对装置的操作和控制功能。如FF总线、Lonworks总线、Hart总线等。 可以把FCS分为三类: ①一类是由现场设备和人机接口组成的两层结构的FCS； ②一类是由现场设备、控制站和人机接口组成的三层结构的FCS； ③一类是由DCS扩充了现场总线接口模件所构成的FCS。 （一）具有两层结构的FCS （二）具有三层结构的FCS （三）由DCS扩充而成的现场总线控制系统 在DCS系统的I/O总线上挂接现场总线接口模件，通过现场总线接口模件扩展出若干条现场总线，然后经现场总线与现场智能设备相连。 5.现场设备的智能化与功能自治性 6.系统结构的高度分散性 7.对现场环境的适应性 FCS相对于DCS具有如下优越性： 1．FCS实现全数字化通信 2．FCS实现彻底的全分散式控制 3．FCS实现不同厂商产品互联、互操作 4．FCS增强系统的可靠性、可维护性 5．FCS降低系统工程成本 （二）现有的现场总线国际标准 ※IEC61158 (IEC/TC65/SC65C/WC6制定) 测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线，由以下6部分组成： 第1部分:导则； 第2部分:物理层规范和服务定义； 第3部分:数据链路层服务定义； 第4部分:数据链路层协议规范； 第5部分:应用服务定义； 第6部分:应用层协议规范。 IEC61158目前包括10种技术类型，其中类型9与类型10是后来加的。 ①类型1：IEC技术报告 (即相当于FF的H1，美国Fisher-Rosemount公司支持)； ②类型2：Control Net(美国Rockwell公司支持)； ③类型3：Profibus(德国Siemens公司支持)； ④类型4: P-Net(丹麦Process Data公司支持)； ⑤类型5: FF HSE(High Speed Ethernet 美国 Fisher-Rosemount公司支持)； ⑥类型6: Swift Net(美波音公司支持)； ⑦类型7: World FIP(法国Alstom公司支持)； ⑧类型8: Interbus(德国Phoenix Contact公司支持)； ⑨类型9: FF应用层 (Application Layer)； ⑩类型10: Profinet。 ※ISO11898与ISO11519 CAN ISO11898 (lMbit/s) CAN ISO11519 (125Kbit/s) CAN由德国Robert Bosch公司支持，还由IEC/TC22分管电力电子的分技术委员会列为国际标准。 ※现场总线的国际标准共有12种 IEC61158有7种，IEC62026有4种再加上ISO的CAN 1种，有12种，至于Lonworks则仅是美国ANSI国家标准。　 （二）LonWorks LonWorks：局部操作网络 (Local Operating Network)。 由美国Echelon公司研制、于1990年正式公布。 采用ISO/OSI模型中完整的七层通信协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置 最高通信速率 1.25Mbps(通信距离不超过13Om)，最远通信距离为27000m(通信速率为78kbps)，节点总数达32000个 网络传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等。 信号传输采用可变长帧结构。每帧的有效字节可由0～288个。 采用的Lon Talk通信协议被封装在Neuron神经元芯片中。 （三）PRO