【正文】 — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 9 1112 現(xiàn)場總線的發(fā)展與趨勢（ 1） ?歷史的回顧 – 具備簡單測量控制功能的就地式氣動儀表 – 氣動、電動單元組合式儀表和集中控制室 – 集中式計算機控制系統(tǒng) – 計算機集散控制系統(tǒng) DCS ?現(xiàn)場總線的提出 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 10 1112 現(xiàn)場總線的發(fā)展與趨勢（ 2） ?現(xiàn)場總線是企業(yè)綜合自動化的發(fā)展需要 – 企業(yè)綜合自動化是企業(yè)必然的選擇與趨勢 – DCS在實施企業(yè)綜合自動化時的缺陷 ?通信是專用網(wǎng)絡的封閉系統(tǒng)，無互換性 – 現(xiàn)場總線的解決方案 ?基于公開化、標準化，遵守同一協(xié)議規(guī)程的產(chǎn)品具有互換性，可組成在同個系統(tǒng)中 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 11 1112 現(xiàn)場總線的發(fā)展與趨勢（ 3） ?智能儀表為現(xiàn)場總線的出現(xiàn)奠定了基礎 – 智能化設備的提出 – 模擬通信式的智能設備 – 模擬 數(shù)字混合的智能設備 – 現(xiàn)場總線的出現(xiàn) ?現(xiàn)場總線標準化的現(xiàn)狀 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 12 1113 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的技術(shù)特點 ?系統(tǒng)的開放性 ?互可操作性與互換性 ?現(xiàn)場設備的智能化與功能自治性 ?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 ?對現(xiàn)場環(huán)境的適應性 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 13 1114 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)點 ?節(jié)省硬件數(shù)量與投資 ?節(jié)省安裝費用 ?節(jié)省維護開銷 ?用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán) ?提高了系統(tǒng)的準確性與可靠性 ?提高了系統(tǒng)的可控性和可維護性 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 14 1115 現(xiàn)場總線與計算機控制系統(tǒng)、 DCS ?現(xiàn)場設備 ?現(xiàn)場總線技術(shù)將基本控制功能已完全下放到現(xiàn)場 ?現(xiàn)場控制系統(tǒng) FCS ?FCS未來的趨勢 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 15 1116 現(xiàn)場總線標準化組織及標準 (1) ? 國際電工委員會 （ IEC） 和美國儀表協(xié)會 （ ISA） – IEC/ISA標準 ? 現(xiàn)場總線基金會 （ 簡稱 FF） – 采用 IEC/ISA標準 ， 未定義的采用自己的 FF協(xié)議 ? 歐洲智能化作用和測量用戶集團 （ EIAMUG） — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 16 1116 現(xiàn)場總線標準化組織及標準 (2) ? LonWorks（ Local Operating Network， 局部 操作網(wǎng)絡 ) ? Profibus（ Process Field Bus， 過程現(xiàn)場總線 ） ? HART（ Highway Addressable Remote Transducer， 可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù) 通路 ） ? CAN（ Controller Area Network， 控制器局域 網(wǎng) ） — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 17 第二節(jié) Unit 2 現(xiàn)場總線標準 Standard of Field Bus — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 18 本節(jié)主要內(nèi)容 ?現(xiàn)場總線的七層模型 ?現(xiàn)場總線物理層標準簡介 ?現(xiàn)場總線其它層次協(xié)議簡介 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 19 1121 現(xiàn)場總線的七層模型 ?ISO/OSI七層參考模型 – 物理層 （ Physical Layer） – 數(shù)據(jù)鏈路層 （ Data Link Layer） – 網(wǎng)絡層 （ Network Layer） – 傳輸層 （ Transport Layer） – 會話層 （ Session Layer） – 表示層 （ Presentation Layer） – 應用層 （ Application Layer） — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 20 1122 現(xiàn)場總線物理層標準簡介（ 1） ?IEC定義的現(xiàn)場總線物理層標準 – 傳輸線媒介 – 媒介的主要區(qū)別 – 物理層提供選擇 ?現(xiàn)場總線是一種實時網(wǎng)絡 ?現(xiàn)場總線物理層的作用是實現(xiàn)最終的信號收發(fā) — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 21 1122 現(xiàn)場總線物理層標準簡介（ 2） ? 物理層的編碼方法 ? 曼徹斯特 Ⅱ （ ManchesterⅡ ） 編碼方法 ? 本層的控制信號為：前導碼 、 幀前定界碼 、 幀 結(jié)束碼 – 前導碼 – 幀前定界碼 – 幀結(jié)束碼 ? 現(xiàn)場總線分為高速和低速兩類規(guī)范 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 22 1123 現(xiàn)場總線其它層次協(xié)議簡介（ 1） ?數(shù)據(jù)鏈路層 （ DLL） – 負責總線控制權(quán)的獲取 ， 出錯檢查 ， 出錯恢復以及仲裁 、 規(guī)劃 、 消息裝幀等 – 鏈接活動調(diào)度器 （ Link active scheduler， LAS） – 允許一個網(wǎng)絡上有三種功能類型的設備存在 ?基本設備 ?橋 ?鏈接主機 — 計算機控制系統(tǒng) — 浙江大學控制科學與工程學系 — 計算機控制技術(shù) — 2021/11/10 第十一章 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介 23 1123 現(xiàn)場總線其它層次協(xié)議簡介（ 2） ?應用層 （ Application Layer） – 負責與用戶層的交互并負責對消息內(nèi)的命令的解釋 ， 應用層取得數(shù)據(jù)并決定它們的組織和意義 – 定義了每個消息的內(nèi)容和支持它們的服務 ，定義了消息中的每一個比特 – 應用層還完成地址的自動分配 ?用戶層 – 定義了數(shù)據(jù)的類型以及如何使用這些數(shù)據(jù) — 計算機控制技術(shù) — 20