工业数据通信和控制网络(现场总线).pptVIP

现场总线技术;控制系统应用图例如;使用控制系统分布确定现场总线的接线;现场总线定义;1996年到1998年，国际性组织FF〔现场总线基金会〕和PNO〔Profibus国际组织〕先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2(HSE)和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。

1999年底，包含8种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。

Profibus较适合于工厂自动化，

CAN适用于汽车工业，

FF总线〔FoundationFieldbus〕主要适用于过程控制;现场总线的网络结构;现场总线的星形网络结构;现场总线的网络结构特点;;现场总线的特点;IEC61158现场总线标准;控制网络要求;现场总线通常采用以下二种技术来保证其实时性：

一是简化技术。

简化网络结构，现场总线一般将网络形式简化成线形；

简化通信模型，一般只利用了OSI/RM中的2～3层；

简化节点信息，通常简化到只有几字节。

经过以上简化，可以极大地提高通信传递速度。

二是采用网络管理技术来实现实时性，并保证其可预知性。

例如:采用主-从访问方式，只要限制网络的规模，就可以将响应时间控制在指定的时间内。

总而言之，实时性要求是现场总线区别于一般计算机通信的主要因素。改善现场总线的实时性，减少响应时间的不确定性是现场总线的重要开展趋势。;网络结构;现场总线网络模型(普遍性);基金会现场总线FF;二、基金会现场总线的通信模型

采用简化的ISO/OSI三层结构，即：物理层〔PHL〕、数据链路层〔DLL〕、应用层〔APL〕;

与参考模型的不同点：制定了通行标准、对用户应用进行了独有标准——加用户应用层〔用户层〕，用于实现各厂商设备的独有特性，提高各设备间的相互操作性；

应用层设有两个子层——总线访问子层〔FAS〕、总线报文标准子层〔FMS〕;物理层的功能;将分支连接至主干线

1个接线盒支持2/4/8/10和12台设备

短路保护带故障指示

可选，内置/可拨码终端器

可插拔的分支接线接口

全球危险区域认证

密封式结构可以抵御环境影响

内置T型连接结构;其它现场接线器;基金会现场总线的链路层;;受调度设备

LAS按预???调度设备时间周期性一次发起通信活动，用于在设备之间周期性地传送控制数据。例：现场变送器与执行器之间传送测量或控制信号。

非调度设备

在预定调度时间表之外，由LAS发出传送令牌，得到令牌者可以发送信息。;LAS功能归纳——5种根本功能

设备发送强制数据CD(Compeldata),只是受调度设备传送信息；

向设备发送传递令牌PT(Passtoken),为设备提供发送非周期数据的时机；

为新入网的设备探测未被采用过的地址，用于参加活动表；

定期性总线段发布数据链路时间和调度时间同步；

监视设备对传递令牌设备的响应，不随令牌顺寻进入和不返还令牌的设备被删除。;现场总线设备的分类——共分为3类

链路主设备：有能力成为LAS的设备；

网桥：两个总线〔网〕段之间的连接设备，网桥属于链路主设备；

根本设备：不具备LAS能力，只能接受令牌做出响应〔所有网络设备都具备这种能力〕。;测控回路中受调度通信的实质

连接不同现场设备内的功能块。一个功能块输出为“参数发布者”，其他功能块作为“订阅者”。LAS利用网络调度表周期性地传送控制数据。

周期性通信过程〔最高优先级！〕：

①LAS根据内部周期性调度表按时发出强制数据〔CD〕PDU至发布者端点〔DLCEP〕；

②发布者收到CD向总线播送缓冲区数据，第一个数据作为LAS的返回令牌和订阅者的接受令牌；

③订阅者将下一个数据作为实际数据，所有数据将存入缓冲区。;周期性通信过程;非周期性通信过程

需要非周期性通信的原因

①过程报警或异常故障需占用总线，属非周期性操作

②非周期性操作用多主结构和“令牌循环机制”

③非周期性操作按非周期性度量传送的间隙或剩余时间

非周期性通信过程〔以下图说明〕

非周期性通信的优先级:〔分为3级〕

最高级——发送强制报文CD走遍所有端点后降级

一般级

最低级;非周期性通信过程;FF应用层;功能：

为用户程序访问现场总线通信环境提供必要手段或与相关应用程序之间的”窗口”。

分层：

现场总线报文标准子层(FMS用户命令的编解码)；

现场总线访问子层(FAS管理数据传输);1、现场总线访问子层FAS

FAS功能：

为报文标准层提供逻辑通信通道(称为应用关系AR)，是虚拟通信关系管理的最重要局部。

虚拟通信关系：