工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)第1章現(xiàn)場總線技術(shù)概述(編輯修改稿)
2025-01-19 16:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 時(shí)進(jìn)行以及通信如何進(jìn)行等內(nèi)容的一組規(guī)則 。 – 參與通信的各方需要根據(jù)通信協(xié)議 控制 數(shù)據(jù)通信過程，理解 通信報(bào)文中數(shù)據(jù)的含義 ? 總線協(xié)議 (Bus Protocol) – 總線上的現(xiàn)場設(shè)備如何使用總線的一整套 規(guī)則 – 是一套事先規(guī)定的、 必須共同遵守的規(guī)約 報(bào)文與協(xié)議 圖 現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)示例 現(xiàn)場總線 傳感器總線、設(shè)備總線和現(xiàn)場總線 ? 傳感器總線 屬于 位 (Bit)級(jí) 總線，其通信幀的長度只有幾個(gè)數(shù)據(jù)位或十幾位 – 如 ASI（ Actuator Sensor Interface，執(zhí)行器傳感器接口）總線 ? 設(shè)備總線 屬于 字節(jié) (Byte)級(jí) 總線，其通信幀的長度一般為幾個(gè)到幾十個(gè)字節(jié) – 如 CAN（ Control Area Network）總線 ? 現(xiàn)場總線 則屬于 塊 (Block)級(jí) 的總線 ,其 通信幀的長度 可達(dá)到幾百個(gè)字節(jié)，可 支持分包傳送 。 – 如 Foundation Fieldbus、 Control、 Profibus ? 傳感器總線、設(shè)備總線可統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 控制器 被控過程執(zhí)行器測量變送給定值 被控參數(shù)圖 單回路控制系統(tǒng)框圖 Networkbased control system 控制器 1執(zhí)行器 1 測量變送 1測量變送 n執(zhí)行器 m生產(chǎn)過程……現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)圖 控制系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)之間的網(wǎng)絡(luò)連接 網(wǎng)絡(luò)化連接 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的 一對(duì)一 連接 網(wǎng)絡(luò)化連接 M ul t i C ont r ol l er sAOP I DAIPI DAOAI圖 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較 早期的現(xiàn)場總線技術(shù) ? 早期 的現(xiàn)場總線（工業(yè)電話線），把傳感器、按鈕、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等測量控制部件接到某種類型的 控制器 上，例如 PLC或者是工業(yè)計(jì)算機(jī)。 – 對(duì)控制器的 輸入 包括按鈕、傳感器、接觸器的位置狀態(tài)與數(shù)值， – 控制器的 輸出 用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈、接觸器、開關(guān)、調(diào)節(jié)閥門等。 ? 第一個(gè)設(shè)備層 現(xiàn)場總線： – 上世紀(jì) 70年代，在 PLC出現(xiàn)的同時(shí)， CulterHammer推出了第一個(gè)設(shè)備層現(xiàn)場總線系統(tǒng)。 ? 早期 (80年代 )出現(xiàn)至今還在應(yīng)用的幾種現(xiàn)場總線 Genius I/O ? 在 PLC之間 、 PLC與人機(jī)界面 之間傳遞數(shù)據(jù)信息 ? 令牌總線 ,采用分支受限制的總線拓?fù)洌? ? 網(wǎng)段節(jié)點(diǎn)數(shù) 32個(gè)；每個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入、輸出 均為 1024位， ? 傳輸距離約 1000米 /傳輸速率 時(shí) 。2250米 /傳輸速率 ； ? 屏蔽雙絞線，光纜； ? 采用 FSK （ Frequencyshift keying）頻移鍵控調(diào)制信號(hào) Interbus 在物理連接方式屬于 直線總線 ，數(shù)據(jù)傳輸屬于 數(shù)據(jù)環(huán) 的方式 總線最多帶有 64個(gè)節(jié)點(diǎn) ,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入、輸出數(shù)據(jù)為 16位 覆蓋距離最遠(yuǎn)可達(dá) 典型傳輸速率為 500Kbps 物理信號(hào)連接遵循 EIA－ 485標(biāo)準(zhǔn) 采用 單總幀結(jié)構(gòu) ,數(shù)據(jù)幀中有效位的比率高 Sensoplex 最初用于德國科隆 福特 汽車公司機(jī)器人的焊接臂上。工作環(huán)境靠近電磁場 ,抗噪聲 、 抗電磁干擾 方面的能力很強(qiáng)，在上述惡劣環(huán)境中的工作狀態(tài)良好 Sensoplex系統(tǒng)采用 主從結(jié)構(gòu) ； 連接采用 75歐姆 同軸電纜 ； 使用 FSK頻移鍵控調(diào)制信號(hào)； 采用總線拓?fù)?，支持總線供電和本質(zhì)安全 。 節(jié)點(diǎn)總數(shù)為 32/64/120個(gè) 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)輸入、輸出位均為 8位。 主節(jié)點(diǎn)與最遠(yuǎn)從節(jié)點(diǎn)之間的距離為 200米 ，使用中繼器可使該距離增加至 400米 。 傳輸速度為 187K PNet 用于 動(dòng)物飼養(yǎng)系統(tǒng) ，奶制品廠，啤酒廠，農(nóng)業(yè)環(huán)境控制等 可以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的系統(tǒng) EIA485標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽雙絞線 傳輸速率為 最大傳輸距離為 1200m 每段最多可以連接 125個(gè)設(shè)備。 每幀數(shù)據(jù)為 56位，當(dāng)數(shù)據(jù)大于 56位時(shí)將自動(dòng)分割成幾個(gè)連續(xù)的幀來傳輸。 PNet采用分段結(jié)構(gòu)的 多主 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,網(wǎng)絡(luò)中可以連接多至 32個(gè)主節(jié)點(diǎn)。 圖 PNet多主網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 早期總線技術(shù)小結(jié) ? 從早期總線技術(shù)可以看出工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。 – 它在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)種類、通信幀的長度、所處的 工作環(huán)境 、各種通信技術(shù)參數(shù)、需要考慮解決的問題等方面，都具有區(qū)別于話音通信、計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的顯著特征。 ? 早期總線技術(shù)的缺點(diǎn) – 大多是 專有通信技術(shù) ，自成系統(tǒng)， 不具備開放性 。不同生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品之間不能相互通信，通信幀一般較短
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