【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖擴(kuò)大自己的影響、得到更多的市場(chǎng)份額。比如 PROFIBUS 以 Siemens 公司為主要支持，并成立了 PROFIBUS 國(guó)際用戶組織 WorldFIP 以 Alstom 公司為主要后臺(tái)，成立了 WorldFIP 國(guó)際用戶組織。 4． 多種總線成為國(guó)家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn) 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 3 為了加強(qiáng)自己的競(jìng)爭(zhēng)能力，很多總線都爭(zhēng)取成為國(guó)家或者地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，比如PROFIBUS 已成為德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)， WorldFIP 已成為法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等。 5． 設(shè)備制造商參與多個(gè)總線組織 為了擴(kuò)大自己產(chǎn)品的使用范圍，很多設(shè)備制造商往往參與不止一個(gè)甚至多個(gè)總線組織。 6． 各個(gè)總線彼此協(xié)調(diào)共存 由于競(jìng)爭(zhēng)激烈，而且還沒有哪一種或幾種總線能一統(tǒng)市場(chǎng)，很多重要企業(yè)都力圖開發(fā)接口技術(shù)，使自己的總線能和其他總線相連，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中也出現(xiàn)了協(xié)調(diào)共存的局面。 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，要求也千變?nèi)f化，使用一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)也很難滿足所有行業(yè)的技術(shù)要求；現(xiàn)場(chǎng)總線不同于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，人們將會(huì)面對(duì)一個(gè)多種總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)實(shí)世界。技術(shù)發(fā)展很大程度上受到市場(chǎng)規(guī)律、商業(yè)利益的制約；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不僅是一個(gè)技術(shù)規(guī)范，也是一個(gè)商業(yè)利益的妥協(xié)產(chǎn)物。而現(xiàn)場(chǎng)總線的關(guān)鍵技術(shù)之一是彼此的互操作性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線技 術(shù)的統(tǒng)一是所有用戶的愿望。 主流現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 1． 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（ FoundationFieldbus 簡(jiǎn)稱 FF） 這是以美國(guó) FisherRousemount 公司為首的聯(lián)合了橫河、 ABB、西門子、英維斯等 80 家公司制定的 ISP 協(xié)議和以 Honeywell 公司為首的聯(lián)合歐洲等地 150 余家公司制定的 WorldFIP 協(xié)議于 1994 年 9 月合并的。該總線在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 的開放化系統(tǒng)互聯(lián) OSI 的簡(jiǎn)化模型（ 1， 2， 7 層），即物理層、 數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，另外增加了用戶層。 FF 分低速 H1 和高速 H2 兩種通信速率，前者傳輸速率為 ，通信距離可達(dá)1900m，可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。后者傳輸速率為 1Mbit/秒和，通信距離為 750m 和 500m，支持雙絞線、光纜和無(wú)線發(fā)射，協(xié)議符號(hào) IEC11582 標(biāo)準(zhǔn)。 FF 的物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼切斯特編碼。 2． CAN（ ControllerAreaNetwork 控制器局域網(wǎng)） 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 4 最早由德國(guó) BOSCH 公司推出，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被 ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 組織制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，得到了 Intel、 Motorola、 NEC 等公司的支持。 CAN協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。 CAN 的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 CAN 支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來(lái)避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達(dá) 40M /1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá) 110 個(gè)。目前已有多家公司開發(fā)了符合 CAN 協(xié)議的通信芯片。 3． Lonworks 它由美國(guó) Echelon 公司推出，并由 Motorola、 Toshiba 公司共同倡導(dǎo)。它采用ISO/OSI 模型的全部７層通訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)，通訊速率從 300bit/s 至 ，直接通信距離可達(dá) 2700m（ 78Kbit/s），被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。 Lonworks 技術(shù)采用的 LonTalk 協(xié)議被封裝到 Neuron（神經(jīng)元）的芯片中，并得以實(shí)現(xiàn)。采用 Lonworks 技術(shù)和神經(jīng)元芯片的產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)輸、 工業(yè)過程控制等行業(yè)。 4． DeviceNet DeviceNet 是一種低成本的通信連接也是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，有著開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。 DeviceNet 具有的直接互聯(lián)性不僅改善了設(shè)備間的通信而且提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)陣地功能。 DebiceNet 基于 CAN 技術(shù)，傳輸率為 125Kbit/s 至500Kbit/s,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點(diǎn)為 64 個(gè)，其通信模式為：生產(chǎn)者 /客戶（ Producer/Consumer），采用多信道廣播信息發(fā)送方式。位于 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以自由連接或斷開，不影響網(wǎng)上的其他設(shè)備，而且 其設(shè)備的安裝布線成本也較低。 DeviceNet 總線的組織結(jié)構(gòu)是 Open DeviceNet Vendor Association（開放式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱 “ ODVA” ）。 5． PROFIBUS PROFIBUS 是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（ DIN19245）和歐洲標(biāo)準(zhǔn)（ EN50170） 的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。由 PROFIBUSDP、 PROFIBUS－ FMS、 PROFIBUS－ PA 系列組成。 DP 用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域。 FMS 適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。 PA 用于過程自動(dòng)化的總線類 型，服從 IEC1158－２內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 標(biāo)準(zhǔn)。 PROFIBUS 支持主 從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。 PROFIBUS 的傳輸速率為 ，最大傳輸距離在 為 1200m，在 12Mbit/s 小為 200m，可采用中繼器延長(zhǎng)至 10km，傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜，最多可掛接 127 個(gè)站點(diǎn)。 6． HART HART 是 Highway Addressable Remote Transducer 的縮寫，最早由 Rosemount公司開發(fā)。其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字 信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品。其通信模型采用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層三層，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式。由于它采用模擬數(shù)字信號(hào)混和，難以開發(fā)通用的通信接口芯片。 HART 能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。 7． CCLink CCLink 是 Controlamp。Communication Link（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的縮寫，在1996 年 11 月，由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出，其增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其系 統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同是以 10Mbit/s 高速傳送至現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，具有性能卓越、使用簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配線復(fù)雜的問題，同時(shí)具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。 CCLink 是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。 2020 年7 月 CCLink 被中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件。 8． WorldFIP WorkdFIP 的北美部分與 ISP 合并為 FF 以后， WorldFIP 的歐洲部分仍保持獨(dú)立，總部設(shè)在法國(guó)。其在歐洲市場(chǎng)占有重要地位，特別 是在法國(guó)占有率大約為 60%。WorldFIP 的特點(diǎn)是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來(lái)適用不同的應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且沒有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋，用軟件的辦法來(lái)解決高速和低速的銜接。 WorldFIP 與 FFHSE 可以實(shí)現(xiàn) “透明聯(lián)接 ”，并對(duì) FF 的 H1 進(jìn)行了技術(shù)拓展，如速率等。在與 IEC61158 第一類型的連接方面， WorldFIP 做得最好，走在世界前列。 9． INTERBUS INTERBUS 是德國(guó) Phoenix 公司推出的較早的現(xiàn)場(chǎng)總線， 2020 年 2 月成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC61158。 INTERBUS 采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 的開放化系統(tǒng) 互聯(lián) OSI 的簡(jiǎn)化模型（ 1， 2， 7 層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，具有強(qiáng)大的可靠性、內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 6 可診斷性和易維護(hù)性。其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信，具有低速度、高效率的特點(diǎn)，并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛裕辉摽偩€的實(shí)時(shí)性、抗干擾性和可維護(hù)性也非常出色。 INTERBUS 廣泛地應(yīng)用到汽車、煙草、倉(cāng)儲(chǔ)、造紙、包裝、食品等工業(yè)，成為國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線的領(lǐng)先者。 此外較有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線還有丹麥公司 ProcessData A/S 提出的 PNet，該總線主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、食品等行業(yè)； SwiftNet 現(xiàn)場(chǎng)總線主要使用在航空航天等領(lǐng)域，還有一些其他的現(xiàn)場(chǎng)總線這里就不再贅述了。 CAN 總線的 簡(jiǎn)介 CAN 總線是德國(guó) BOSCH 公司從 80 年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)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。通信速率可達(dá) 1MBPS。 CAN 總線通信接口中集成了CAN 協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。 CAN 協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。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(shí)碼可由 11 位或 29 位二進(jìn)制數(shù)組成，因此可以定義 211 或 229 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。數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度最多為 8 個(gè)字節(jié)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測(cè)試數(shù)據(jù)的一般要求。同時(shí)， 8 個(gè)字節(jié)不會(huì)占用總線時(shí)間過長(zhǎng)，從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。 CAN 協(xié)議采用 CRC 檢驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。 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(lái)越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 另外， CAN 總線采用了多主競(jìng)爭(zhēng)式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運(yùn)行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點(diǎn)。 CAN 總線上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信。 CAN 總線協(xié)議已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證，技術(shù)比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價(jià)比高，特別適用于分布式測(cè)控系統(tǒng)之間的數(shù)通訊。 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)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 7 CAN 總線與其他通信方式的比較 在實(shí)踐中 ,有兩種重要的總線分配方法 :按時(shí)間表分配和按需要分配。在第一種方法中 ,不管每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否申請(qǐng)總線 ,都對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)按最大期間分配。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。這將保證在總線存取時(shí)有明確的總線分配。在第二種方法中 ,總線按傳送數(shù)據(jù)的基本要求分配給一個(gè)站 ,總線系統(tǒng)按站希望的傳送分配 (如 ： Ether CSMA/CD)。因此 ,當(dāng)多個(gè)站同時(shí)請(qǐng)求總線存取時(shí) ,總線將終止所有站的請(qǐng)求 ,這時(shí)將不會(huì)有任何一個(gè)站獲得 總線分配。為了分配總線 ,多于一個(gè)總線存取是必要的。 CAN 實(shí)現(xiàn)總線分配的方法 ,可保證當(dāng)不同的站申請(qǐng)總線存取時(shí) ,明確地進(jìn)行總線分配。這種位仲裁的方法可以解決當(dāng)兩個(gè)站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的碰撞問題。不同于Ether 網(wǎng)絡(luò)的消息仲裁 ,CAN 的非破壞性解決總線存取沖突的方法 ,確保在不傳送有用消息時(shí)總線不被占用。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)。雖然總線的傳輸能力不足 ,所有未解決的傳輸請(qǐng)求都按重要性順序來(lái)處理。在 CSMA/CD 這樣的網(wǎng)絡(luò)中 ,如 Ether,系統(tǒng)往往由 于過載而崩潰 ,而這種情況在 CAN 中不會(huì)發(fā)生。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 第二章 燒結(jié)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 高爐控制系統(tǒng) 燒結(jié)配料控制系統(tǒng)采用流量配料法，流量配料就是按原料的重量乘以速度計(jì)算出流量來(lái)配料 ， 采用電子皮帶秤對(duì)物料進(jìn)行連續(xù)計(jì)量 ， 通過調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)或皮帶的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)定量給料，流量配料易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料 ， 配料精度較高。 該 自動(dòng)稱重配料控制 由下列五大部分：電子皮帶稱、稱重控制儀表、變頻控制柜、監(jiān)控計(jì)算機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)操作箱部分。 如圖 。 圖 自動(dòng)稱重配料控制組成圖 監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)自動(dòng) 配料控制過程；燒結(jié)機(jī)的配料系統(tǒng)由 1 個(gè)主控器和 14 個(gè)配料控制器組成，它們通過現(xiàn)場(chǎng)控制總線 CAN 總線協(xié)同工作，完成對(duì)燒結(jié)配料的自動(dòng)控制。為提高皮帶配料秤的計(jì)量精度和配料系統(tǒng)給料精度，所有給料機(jī)的皮帶配料秤均采用變頻調(diào)速的方式進(jìn)行控制。配料自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)燒結(jié)用的原料如混勻礦、燃料、熔劑白云石、生石灰、冷返礦按照工藝要求的配比進(jìn)行自動(dòng)給料，能夠判斷下料堵料和失控故障、變頻器故障，并報(bào)警。 系統(tǒng)工作流程圖 自動(dòng)配料監(jiān)控系統(tǒng)是將幾種原煤由料倉(cāng)經(jīng)圓盤給料機(jī)輸送給皮帶輸送機(jī)，當(dāng)物料流內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 經(jīng)配料皮帶時(shí)，由配料皮帶秤進(jìn)行計(jì)量。 整個(gè)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)等控制下按一定的比例進(jìn)行混合，然后進(jìn)行燒結(jié)，得到焦炭。系統(tǒng)工藝流程如圖 所