工业控制网络01李中伟vdmnah.ppt

* 今天我们学习第一章：绪论。首先我们看一下“工业控制网络”的发展过程。先问大家一个问题：最早的工业设备是不是用网络连在一起的呀？显然不是。自从瓦特发明了蒸汽机以来，人类进入了工业社会，庞大复杂的装置我们要监测它的工作状态。怎么办那？人们最先发明了机械式仪表，人们采用液压传动或者是气动信号传递信息。液压好理解，那气动是什么？气动一般指的是“压缩空气”。我们6系的很多班都会去长春一汽生产实习，那里就能见到很多“压缩空气”的应用，比如：装配工人使用的“气动扳手”就是使用“压缩空气”作为动力的。为了规范使用液压或者是气压信号传递信息，人们对信号范围进行了规定，也就是我们PPT上所列出的3-15psi，psi是气压单位，它的意思是每平方英寸多少磅，1磅是多少？1公斤等于2.2046磅，1英寸等于2.54厘米。英制换算成公制， 3-15psi对应的就是0.2-1.0千克力每平方厘米。这种液动或者是气动式的机械式仪表，一般体积都比较大，当然，那时的工业设备更大，常常是设备、仪表一占就是一间屋子甚至好几间屋子。靠这样的监测仪器要想实现多台设备的网络化监控太困难了，简直就是不可能。所以那时候的设备基本上都是单机控制。 后来人们发明了电动仪表，所谓电动仪表就是使用4-20毫安的电流环进行测量。当然，4-20毫安的规定也是为了规范化的需要。有的同学也许要问了：为什么是4-20毫安而不是0-20毫安？谁能回答这个问题？人们在这个问题上留了个心眼：就是我们怎么才能知道现在信道上是没有信号传输呢？还是信道断了？对了，信道畅通上面至少要有4毫安电流通过，要是连电流都没有，那肯定是信道发生故障了。电动仪表肯定是比机械式仪表先进了很多，首先是体积就小了很多。但也有缺点，就是它毕竟传递的是模拟信号，一个测量回路只能传递一个信号。随着工业控制系统的越来越复杂，所要测量、传递的信号成百上千，这种使用模拟信号的电动仪表常常占满整个控制大厅，成捆成捆的信号电缆造成施工和维护的成本都很大，人们不得不考虑如何改革了。（2‘48“） * 现场总线系统的组成可以和计算机系统的组成做类比 * 网络配置软件类似于计算机的操作系统 通信工具软件类似于计算机的IE * 现场总线控制系统的体系结构可以和国家的管理体系做类比，封建社会：中央集权制，现代社会：民主集中制 * 由于现场总线所具有的本质技术特点和一系列优点及其所呈现的极为诱人的发展前景，也由于在现场总线的产生和发展过程中人们对现场总线的理解有所不同，现场总线出现了杂乱纷呈的局面。 据不完全统计，世界上已有现场总线100多种，其中宣称为开放型总线的就有40多种。那么，究竟哪些现场总线是国际主流现场总线？这是被广泛关注的一个问题。 * * * 现场总线优点：（1）导线和连接附件大量减少（2）仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少（3）设计、安装和调试费用大大降低（4）维护开销大幅度下降（5）系统可靠性提高（6）系统测量与控制精度提高（7）系统具有优异的远程监控功能（8）系统具有强大的（远程）故障诊断功能（9）设备配置、网络组态和系统集成方便自由（10）现场设备更换和系统扩展更为方便（11）为企业信息系统的构建创造了重要条件 * 1.4.1 现场总线国际标准 IEC61158第3版（ED3.0）(2000-2002) IEC61158第3版（ED3.0）也包括IEC61158-2至IEC61158-6这几部分。 其IEC61158-3至IEC61158-6的标题（Title）与第2版对应部分的标题相同。 第3版IEC61158-2的标题为：IEC61158-2 TR测量与控制用数字式数据通信系统－工业控制系统用现场总线－第2部分：物理层规范。 哈工大网络与电气智能化研究所 * 1.4.2 现场总线国际标准 IEC61158第3版（ED3.0）- 10种现场总线 IEC61158第3版规定了以下10种类型的网络协议： Type1 PhL：扩展的IEC61158-2:1993 扩展的FOUDATIONTM Fieldbus 功能扩展的WorldFIP? DLL：IEC TS 61158-3，TS 61158-4 扩展的FOUDATION Fieldbus 功能扩展的WorldFIP AL ：IEC TS 61158-5，TS 61158-6 Type2 PhL：ControlNetTM