【正文】 )的簡稱，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的 德國 BOSCH 公司開發(fā)了的，并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)（ ISO118?8）。 4）使用專用的通信網(wǎng)等。控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信以引發(fā)物質(zhì)或能量的運(yùn)動為最終目的?？刂凭W(wǎng)絡(luò)技術(shù)源于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與一般的信息網(wǎng)絡(luò)有許多相 同之處。 服務(wù)器和網(wǎng)橋：服務(wù)器下接 Hub、上接 LAN，網(wǎng)橋連接在 Hub 之間。用于過程自動化構(gòu)成 FCS 的基本設(shè)備如下： 變送器：常用的變送器有溫度、壓力、流量、物位和分析五大類，每類又有多個(gè)品種。企業(yè)通過開放式結(jié)構(gòu)可將不同廠商制造的儀表、裝置進(jìn)行集成。功能模塊、監(jiān)控、資源管理等軟件是系統(tǒng)軟件平臺的關(guān)鍵?，F(xiàn)場總線使系統(tǒng)最底層傳輸聯(lián)絡(luò)數(shù)字化，從而使自動化系統(tǒng)傳輸實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。微處理機(jī)引入現(xiàn)場儀表，促進(jìn)了儀表的智能 化和功能多樣化，現(xiàn)場總線的智能化儀表不再是基于現(xiàn)場總線的硬件、軟件的結(jié)合體。當(dāng)然，工業(yè)自動化通信標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一可能還需要一個(gè)過程，在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)將是多種總線并存的局面。 三、現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢 （ 1）進(jìn)一步改善網(wǎng)絡(luò)性能 眾多廠家在保證數(shù) 據(jù)傳輸高可靠性的基礎(chǔ)上盡量簡化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在保證較高性能價(jià)格比的基礎(chǔ)上不斷增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬，加大傳輸?shù)木嚯x，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)由單一主從式向多主從方式進(jìn)化，并采用同一根傳輸電纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和現(xiàn)場儀表 /裝置的供電。 （ 4）用戶有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán) 用戶可 以自由地選擇不同廠商提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)。在典型實(shí)驗(yàn)工程中，可以節(jié)約安裝費(fèi) 60%以上。 二、現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn) 由于現(xiàn)場總線具有以上特點(diǎn)，特別是現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到 正常生產(chǎn)運(yùn)行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出以下優(yōu)越性。控制設(shè)備可以很便捷地從現(xiàn)場設(shè)備獲取所需的信息，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息的快速傳送，完成對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制及故障的診斷工作。通過現(xiàn)場儀表和裝置就可以構(gòu)成控制回路，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制，提高了控制系統(tǒng)的可靠性和靈活性。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS(FieldBus Control System)是繼繼電式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單 元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng) DCS 后的新一代控制系統(tǒng)。因此，現(xiàn)場總線是面向工廠底層自動化及信息集成的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。所以在組低層次上，確實(shí)需要設(shè)計(jì)出一種造價(jià)低廉而又能經(jīng)受住工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的通信系統(tǒng)，于是現(xiàn)場總線就在這種背景下產(chǎn)生了。2 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線技術(shù)概述 ． 1 現(xiàn)場總線簡介 現(xiàn)場總線是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的產(chǎn)物。 access 做為一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它被集成在 microsoft office 中。在本系統(tǒng)中，做為圖書倉庫管理系統(tǒng)是一個(gè)比較小的應(yīng)用系統(tǒng)，它所產(chǎn)生和處理的數(shù)據(jù)量也比較小。數(shù)據(jù)庫的作用在于組織和表達(dá)信息，簡而言之，數(shù)據(jù)庫就是信息的集合。 作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)， Visual Basic 是一個(gè)非常理想 的 選擇。 利用 VB 的可視性特點(diǎn)，可方便的設(shè)計(jì)了程序的窗體界面，并在各個(gè)窗體中的合適位置繪制所需的每種控件。 VB 的另一重要特點(diǎn)是事件驅(qū) 動。至今以升級到了 版。其中倉庫的庫存管理是整個(gè) 貨物 管理系統(tǒng)的核心。由于所掌握的物資種類眾多， 入庫 、管理、 出庫 的 方式 各有差異，各個(gè) 物流中心 之間的管理體制不盡相同，各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表繁多，因此倉庫的管理必須編制一套 倉庫 管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化操作，而且必須根據(jù)企業(yè)的具體情況制定相應(yīng)的方案。信息已成為繼勞動力、土地、資本之后的又一大資源，誰控制的信息越多，誰利用信息資源的效率越高，誰就會在各方面的競爭中，占 有一席之地，誰就會更有優(yōu)勢，這一點(diǎn)已得到舉世公認(rèn)。因此， 經(jīng)濟(jì)管理是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域。 40多年來，計(jì)算機(jī)在處理管理信息方面發(fā)展迅速。例如， 60 年代美國計(jì)算機(jī)在管理中應(yīng)用項(xiàng)目不到 300 項(xiàng)，到了 1975 年達(dá)到 2670 項(xiàng)。當(dāng)然，由于庫存管理在經(jīng)濟(jì)管理中占重要地位，其計(jì)算機(jī)化在發(fā)達(dá)國家中也已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。隨著WTO 的加入和我國工業(yè)的迅猛發(fā)展，為了抓住機(jī)遇，在競爭中占得先機(jī)，作為生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié) — 庫存管理的信息化、計(jì)算機(jī)化也就迫在眉睫了。 根據(jù)當(dāng)前的企業(yè)管理體制，一般的庫存管理系統(tǒng)，總是根據(jù)所掌握的物資類別，相應(yīng)分成幾個(gè)科室來進(jìn)行物資的計(jì)劃， 分類 ，核銷托收，驗(yàn)收入庫，根據(jù) 企業(yè)各個(gè)部門的需求來發(fā)送物資設(shè)備，并隨時(shí)按期進(jìn)行庫存盤點(diǎn) ，根據(jù)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和自身管理的需要按月、季度、年度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，產(chǎn)生相應(yīng)報(bào)表。因此有必要開發(fā)一套獨(dú)立的庫存管理系統(tǒng)來提高企業(yè)工作效率 , 而所使用的這套 倉庫 管理系統(tǒng)是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理活動中的核心，此系統(tǒng)必須可以用來控制合理的 庫位使用 、適時(shí)適量的庫存數(shù)量，使企業(yè)生產(chǎn)活動效率最大化。 VB 的重要特點(diǎn)之一是可視性。當(dāng)窗體或控件上發(fā)生一個(gè)事件時(shí)， VB 立即把控制權(quán)交給程序員。如要修改窗體或控件的某項(xiàng)屬性，只需在相應(yīng)的窗體或控件的屬性窗口修改相應(yīng)的參數(shù)便可達(dá)到需要的設(shè)計(jì) 效果。數(shù)據(jù)庫是 MIS 中的重要支持技術(shù)，在 MIS 開發(fā)過程中，如何選擇數(shù)據(jù)庫管理是一個(gè)重要的問題，目前 ，數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品較多，每種產(chǎn)品都具有各自的特點(diǎn)和適用范圍，因此，在選擇數(shù)據(jù)庫時(shí)，應(yīng)考慮數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的特點(diǎn)及適用范圍，本系統(tǒng)選用的數(shù)據(jù)庫語言 Visual Basic 語言，該開發(fā)工具具有很多長處： Visual Basic 是一種可視化的、面對對象和條用事件驅(qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計(jì)，可用于開發(fā) Windows 環(huán)境下的種類應(yīng)用程序。計(jì)算機(jī)的數(shù) 據(jù)庫可以分為兩類：非關(guān)系數(shù)據(jù)庫（ flatfile）和關(guān)系數(shù)據(jù)庫（ relational）。因此，沒有必要使用像 sql server 和 oracle 這 樣的大型數(shù)據(jù)庫。 access 數(shù)據(jù)庫處理的基本結(jié)構(gòu)，采取關(guān)系型數(shù)據(jù)庫模式。在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域內(nèi)，長期以來使用的是 RS232 等通信標(biāo)準(zhǔn)，盡管它們被廣泛地使用，但卻有一種低數(shù)據(jù)速率和點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，無能力支持更高層次的計(jì)算機(jī)之間的功能操作。 現(xiàn)場總線（ FieldBus），根據(jù) IEC1158 定義，可定義為一種“安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè) 備 /儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置 /系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、雙向傳輸和多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)”。人們把基于這項(xiàng)技術(shù)的自動化 系統(tǒng)稱為基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng) FCS（ Fieldbus Control System）。 一、現(xiàn)場總線的特點(diǎn) （ 1）用數(shù)字化通信取代 4~20mA 模擬儀表 傳統(tǒng)的自動化控制技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備與控制設(shè)備是通過一對一的方式（一個(gè) I/O 點(diǎn)對現(xiàn)場設(shè)備的一個(gè)測控點(diǎn)）連接，即所謂 I/O接線方式，信號以 4~20mA（傳送模擬信號）或 24VDC（傳送開關(guān)量信號）傳遞。 （ 3）具有互操作性 由于功能分散在多臺現(xiàn)場儀表中，并且可以統(tǒng)一組態(tài)，供用戶靈活地選用各種功能模塊。 （ 5）真正的開放式系統(tǒng)現(xiàn)場總線為開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 所有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)都是公開的，用戶可以自由地集成不同廠商的通信網(wǎng)絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 （ 1）節(jié)省硬件數(shù)量與投資 由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在設(shè)備前端的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感控制報(bào)警和計(jì)算功能，因而可以減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器、計(jì)算單元等，也不再需要 DCS 系統(tǒng)的信號條理、轉(zhuǎn)換、隔離技術(shù)等功能單元及其復(fù)雜接線，還可以用工控 PC 機(jī)作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，可以減少控制室的面積。 （ 3）節(jié)省維護(hù)費(fèi)用 由于現(xiàn)場控制設(shè)備具有自診斷與處理簡單故障的能力，并通過工薪將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室。避免因?yàn)檫x擇了某一品牌的產(chǎn)品而被限制了使用設(shè)備的選擇范圍，因此不存在系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議和接口等，最終使系統(tǒng)集成過程中，主動權(quán)牢牢掌握在用戶手中。 （ 2）相容共存、拓寬應(yīng)用范圍 與前幾年出現(xiàn)的各種現(xiàn)場總線都企圖獨(dú)霸天下的格局不同，現(xiàn)今許多廠商都致力于使自己的產(chǎn)品可以接納不同種類的總線信號。 總之，現(xiàn)場總線屬于尚在發(fā)展之中的技術(shù)，我國在這以技術(shù)領(lǐng)域還剛剛起步，了解國際上該項(xiàng)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向，對我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對自動化技術(shù)、設(shè)備更新無疑具有重要的作用。現(xiàn)場總線規(guī)范是智能儀表開發(fā)者的共同準(zhǔn)則，符合同一現(xiàn)場規(guī)范的智能儀表是可互聯(lián)的。 3．系統(tǒng)開放化 ? 采用國際標(biāo)準(zhǔn)，通過標(biāo) 準(zhǔn)化促進(jìn)開放化。 ? 通過網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)進(jìn)行不同總線系統(tǒng)的互聯(lián)，可更大地發(fā)揮各種總線資源的優(yōu)勢，滿足用戶的要求。 4．應(yīng) 用綜合化 綜合自動化（ CIMS）是當(dāng)代自動化發(fā)展的方向，它將過程控制與企業(yè)調(diào)度、管理、經(jīng)營和決策有機(jī)的集成，這種集成已經(jīng)從單項(xiàng)的局部集成向多項(xiàng)綜合集成發(fā)展，從而可以提高企業(yè)的整體效益。變送器既有檢測、變換和補(bǔ)償功能，又有 PID 控制和 運(yùn)算功能。 輔助設(shè)備：總線電源、便攜式編程器等。但又有一些差異和獨(dú)特的地方。用于控制的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)上要求如下： 1）允許對實(shí)時(shí)響應(yīng)的事件進(jìn)行驅(qū)動通信。 從工業(yè)自動化與信息化層次模型來說，控制網(wǎng)絡(luò)可分為面向設(shè)備的現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)和面向自動化的主干控制網(wǎng)絡(luò)。是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總 線之一。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一 ,被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) 。而利用 RS485 只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng) ,通信方式也只能以主站輪詢的方式進(jìn)行 ,系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性較差 。而且 ,CAN 具有的完善的通信協(xié)議可由 CAN 控制器 芯片及其接口芯片來實(shí)現(xiàn) ,從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度 ,縮短了開發(fā)周期 ,這些是僅有電氣協(xié)議的RS485 所無法比擬的。與一般的通信總線相比 ,CAN 總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈 活性。 CAN 已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn) ,并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。 隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個(gè)分支，并取得了巨大進(jìn)步。它在適應(yīng)范圍、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性以及抗故障能力等方面，較之分散型儀表控制系統(tǒng)和集中型 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 都具有明顯的優(yōu)越性。盡管目前對現(xiàn)場總線的研究尚未能提出一個(gè)完善的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)場總線的高性能價(jià)格必將吸引眾多工業(yè)控制系統(tǒng)采用。為此， 1991 年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS 制訂并發(fā)布了 CAN 技術(shù)規(guī)范（ VERSION ）。 CAN總線特點(diǎn) CAN 總線是德國 BOSCH 公司從 80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行 數(shù)據(jù)通信協(xié)議 ，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識碼可由 11 位或 29 位二進(jìn)制 數(shù)組成，因此可以定義 2 或 2 個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。 CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。 CAN 總線插卡可以任意插在 PC AT XT兼容機(jī)上，方便地構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)時(shí)處理通過 網(wǎng)絡(luò)交換 的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同?？偩€讀取中的沖突可通過位仲裁解決。所有標(biāo)識符都有相同的兩位 01,直到第 3 位進(jìn)行比較時(shí) ,站 1 的報(bào)文被丟掉 ,因?yàn)樗牡?3 位為高 ,而其它兩個(gè)站的報(bào)文第 3 位為低。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點(diǎn)在于 ,在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪一個(gè)站的報(bào)文被傳送以前 ,報(bào)文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。 對于主站的可靠性 ,由于 CAN 協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制 ,所有主要通信 ,包括總線讀取 (許可 )控制 ,在系統(tǒng)中分幾次完成。由此 ,總線可被分配給每個(gè)站并且是唯一的站 ,而不論其是立即進(jìn)行總線存取或在一特定時(shí)間進(jìn)行總線存取。為了分配總線 ,多于一個(gè)總線存取是必要的。甚至當(dāng)總線在重負(fù)載情況下 ,以消息內(nèi)容為優(yōu)先的總線存取也被證明是一種有效的系統(tǒng)。 CAN 協(xié)議支持兩種報(bào)文格式 ,其唯一的不同是標(biāo)識符 (ID)長度不同 ,標(biāo)準(zhǔn)格式為 11位 ,擴(kuò)展格式為 29 位。它還包括一個(gè)保留位 (ro),為將來擴(kuò)展使用。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平(邏輯 1),這時(shí)正確接收報(bào)文的接收站發(fā)送主控電平 (邏輯 0)覆蓋它。 CAN總線可靠性 為防止汽車在使用壽命期內(nèi)由于數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤而對司機(jī)造成危險(xiǎn) ,汽車的安全系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸具有較高的安全性。它描述了傳送數(shù)據(jù)被破壞和這種破壞不能被探測出來的概率。例如 ,CAN 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率最大為 1Mbps,如果數(shù)據(jù)傳輸能力僅使用 50%,那么對于一個(gè)工作壽命 4000 小時(shí)、平均報(bào)文長度為 80位的系統(tǒng) ,所傳送的數(shù)據(jù)總量為 91010 。 CAN總線開發(fā)測試工具 CAN總線多用于工控和汽車領(lǐng)域，在 CAN 總線的開發(fā)測試階段，需要對其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)功能，網(wǎng)路整合等進(jìn)行開發(fā)測試，需要虛擬、半虛擬、全實(shí)物仿真測試平臺，并且必須測試各節(jié)點(diǎn)是否符合 ISO11898 中規(guī)定的錯(cuò)誤響應(yīng)機(jī)制等，所以CAN總線的開發(fā)需要專業(yè)的開發(fā)測試工具，并且在生產(chǎn)階段也需要一批簡單易用的生產(chǎn)線測試工具。 LonWorks 技術(shù)為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可互操作的控制網(wǎng)絡(luò)提供了一套完整、開放、成品化的解決途徑。應(yīng)用處理器完成用戶現(xiàn)場控制應(yīng)用。這些 I/O口可根據(jù)需求不同來靈活配置與外圍設(shè)備的接口 ,如 RS