[信息与通信]控制仪表及装置第八章.ppt

HART HART总线的特点 HART使用OSI参考模型的第1、2、7三层, 传输速率较低，一般为1200bps，新版本6.0已提高到9600bps，通信距离可达3000 m。 HART总线采用基于Bell 202 通信标准的FSK技术，在4~20mA的模拟信号上叠加了一个频率信号, 因此能同时传送模拟和数字信号而不相互干扰。 HART支持多主站通信, 在一根总线上也可连接多个现场智能仪表, 它能实现总线供电和本质安全防爆。 HART总线的通信模型 HRAT命令 内 容 数据链路层 物理层 模型分层 应用层 HART通信协议规则 电气特性，介质 物理层规定了信号传输方式、电气特性、介质等； 数据链路层定义了HART 通信协议规则，包括信息格式及信息的接收与发送处理； 应用层规定了三类HART命令： 通用命令、普通应用命令和专用命令，为解决不同厂家设备的互换性及互操作问题，HART也采用设备描述语言。 基本主设备 安全栅 现场仪表 HART总线的网络结构 现场仪表 现场仪表 副主设备 HART至少需要一个主设备和一个现场仪表； 现场仪表和副主设备均为并联，连接点可置于网络的任意位置； 网络工作时，现场仪表可被更换，副主设备也可被连到网上。 小结 上述几种现场总线均可构成现场控制系统, 但只有 FF-H1、Profibus-PA、HART 三种总线可用于过程控制 (总线供电和本安防爆)。从发展趋势看，EPA有良好的应用前景。 能用现场仪表(变送器、执行器) 构成就地控制回路的只有FF-H1总线，因其功能模块具有变送、调节、计算、报警、故障诊断等功能。 适用于过程控制的现场总线 现场总线的选择 从性能和成本综合考虑、是否要求由现场仪表实现就地控制以及控制设备来源(欧洲或美日)。 现场设备比较分散、需要就地控制。这是使用现场总线技术的关键，因为其优势是可节省大量现场布线开支，系统易于维护。 系统对信息集成有较高的要求。在底层使用现场总线技术可将大量现场数据集成到管理层，为管理系统(CIMS)提供底层数据。 在实时性要求高的场合，应使用较高的数据传输率。根据防爆要求选用相应等级的总线供电方案。 FCS的应用场合 Ethernet的特点 以太网是IEEE 802.3支持的局域网标准，它只定义了物理层和数据链路层, 其上是网络层和传输层(TCP/IP) 。 以太网传输介质与速率分别为： 10BASE - 5 (粗缆，10Mbps)； 10BASE - 2 (细缆，10Mbps)； 10BASE-T、F(双绞线、光纤，10Mbps)；100BASE-X(双绞线、光纤, 100Mbps)；1000BASE-T(双绞线，1000Mbps) 1000BASE-X (光纤，1000Mbps) 第三节 实时工业以太网 以太网是目前应用最为广泛的计算机网络技术, 几乎所有的编程语言都支持Ethernet的应用开发。 以太网的硬件产品价格低廉,其网卡的价格只有Profibus、FF等现场总线的十分之一。 人们对以太网的设计、应用积累了许多经验,软硬件资源丰富，技术十分成熟。 工业界对以太网的发展予以高度重视， 并给以大量的 技术投入，保证了以太网技术的持续向前发展。 以太网易于与Internet连接, 能实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接。 Ethernet用于工控网要解决的关键技术 通信的实时性即确定性。 以太网采用介质控制方式为CSMA/CD, 在网络负荷较重时, 将影响数据的传输效率。可通过提高通信速率, 限制通信负荷以及采用交换式集线器和全双工通信, 使碰撞机率大大降低。 通信的稳定性和可靠性。以太网所用的接插件、集线器、交换机、电缆等是为办公室应用而设计的，不符合工业现场恶劣环境的要求。应设计用于工业现场、抗干扰性能好的产品。 总线供电和本质安全防爆问题。目前以太网设备功耗都比较大, 只能采用非总线供电(或利用通信电缆中的另一对双绞线)和隔离防爆的方法, 应尽力研制低功耗的设备。 网络的安全性问题。 以太网有可能受到病毒、黑客的入侵与非法操作的威胁，应采用网络隔离方法将控制网络与外部信息网分开，同时可采取用户密码、防火墙等多种安全措施。 通信的一致性和互可操作性。以太网只定义了物理层、数据链路层以及其上的 TCP/IP, 而没有工业控制现场设备通信所需的高层协议，应当建立完整的、有效的应用层与用户层规范，以满足开放系统互操作的要求。 FTP,SMTP,HTTP Ethernet用于工控网络的几种技术方案 Ethernet/IP (the