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1、2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 东北大学秦皇岛分校 几种流行的现场总线 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 主要内容 通用串行端口数据通信 EIA-232-D接口标准 EIA-485-D接口标准 控制器局域网 基金会现场总线 Profibus现场总线 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 通用串行端口数据通信 EIA-232-D接口标准 EIA-485-D接口标准 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-232-D接口标准 美国电子工业协会EIA制订的物理接口标 准，也是目前数据通信中应用最广泛的 一种标准。 前身是RS-232-C
2、物理接口标准。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-232-D机械特性 DB25连接器 DB9连接器 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 电气特性 EIA-232-D电气特性采用负逻辑。 515V，表示逻辑“1”； 515V，表示逻辑“0”。 EIA-232-D的逻辑电平与TTL电平不兼容 ，必须进行电平转换。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 电气特性ext 非平衡电气连接方式 地线 信号线 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 电气特性ext 发送端接收端 噪声 地线 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 接口特性
3、 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 近距离通信 最简接线（3线制） 标准接线 （7线制） 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 最简接线 无硬件握手方式 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 近距离通信 最简接线（3线制） 标准接线 （7线制） 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 标准接线 全握手方式 甲乙 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 通用串行端口数据通信 EIA-232-D接口标准 EIA-485-D接口标准 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485与EIA-232 EIA-232最大传输距离
4、15m，最大传输速 率19.2Kbps，最多2个节点。 EIA-485最大传输距离1200m，最大传输 速率10Mbps，最多32个节点。 EIA-485更适合工业通讯。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的电气特性 EIA-485-D电气特性采用正逻辑。 26V，表示逻辑“1”； 26V，表示逻辑“0”。 接口信号电平比EIA-232-D降低了，不易 损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL 电平兼容，可方便与TTL 电路连接。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的电气特性ext 平衡差分电路，能够抑制噪声。 串音 2011年05月1
5、8日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的电气特性ext RS485的信号发送端会先分解成正负的两 条线路；当到达接收端后，再将信号相 减还原成原来的信号。 这种方式可以有效的抑制噪声，适用于 工业数据通讯。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的电气特性ext 发送端信号： DT=(D+)(D-) DT：发送端原始信号； D+、D-：差分后信号。 如果无噪声干扰，接收端信号： DR(D+)(D-) = DT 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的电气特性ext 如果存在噪声干扰，传输线上信号电压分别成为 (D)Noise和(D-)
6、Noise； 如果接收端接收此信号，并计算电压差： DR(D)+Noise-(D-)Noise(D+)-(D-) DT 与发送端信号相同 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的端口连接 EIA-485的全双工连接 EIA-485的半双工连接(重要) EIA-232到EIA-485端口的转换 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的全双工连接 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的半双工连接（重点） 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-232到EIA-485端口的转换 主要用于将PC机接入EI
7、A-485网络 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 EIA-485的网络连接 网络拓扑 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 网络拓扑 半双工通信时，采用总线形或树形拓扑 。 EIA-485规定，每个网段最多连接32个负 载。如果超过32个，需要添加中继器。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 主从式介质访问控制方式 网段的一个节点被指定为主节点，其他节点为从 节点。 由主节点负责控制网段上所有的通信连接。从节 点不能主动发起通信。 为保证每个从节点都有机会传送数据，主节点需 要对从节点依次逐一轮询。 主节点不停地传送报文给从节点，并等待从节点 的应答报
8、文。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 主从通讯示例 Controller Drive1 Sensor Drive3Drive2 Data Acquisition HMI Analog I/O 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 示例：DF1主从通讯配置 计算机和MicroLogix1000控制器处于同一 EIA-485网络，通过配置实现PC机与多台 MicroLogix1000的主从通讯。 计算机作为主设备 MicroLogix1000作为从设备 在水处理、冶金等行业得到广泛应用 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 网络结构 DF1 Slave D
9、F1 Slave DF1 Master DF1 Slave 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 MicroLogix1000作为从节点的配置 1、建立已知类型(如DF1全双工)的通讯，并启动 RSLogix500软件，在线MicroLogix1000控制器 。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 第二步 2、选择Channel Configuration（通道组态 ） 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 第三步 3、将程序下载到MicroLogix控制器中，此时与 PC机的原有通讯丢失，等待建立新通讯。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术
10、 计算机作为主设备的配置1 1、启动RSLinx软件，选择组态驱动. 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 计算机作为主设备的配置2 2、选择驱动类型为DF1 Polling Master Driver. 协议类型 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 计算机作为主设备的配置3 3、设置计算机的节点地址为1。 PC机节点地址 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 计算机作为主设备的配置4 4、定义轮询列表，将从节点地址加入。 从节点地址 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 计算机作为主设备的配置5 5、设置计算机串口，定义物理层。 2011年0
11、5月18日 工业网路技术工业网路技术 计算机作为主设备的配置6 6、设置DF1主从协议规定部分，超时和差 错检测模式。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 通讯建立 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 习题 详述EIA-232和EIA-485在抗噪声干扰方 面的不同点，并分析原因。 详述主从通讯过程。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 主要内容 通用串行端口数据通信 EIA-232-D接口标准 EIA-485-D接口标准 控制器局域网 基金会现场总线 Profibus现场总线 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 CAN-控制器局域网 背
12、景与应用 CAN与ISO 7层模型 物理层 数据链路层 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 CAN - 控制器局域网络 由欧洲 Bosch 开发 要求来自 BMW 与 Mercedes 应用于汽车内部的通讯 减少配线的数量 衔接各个分布式控制器 可靠 通过EMC测试 可靠的错误检测机制 应用于工业领域 不仅仅是汽车行业 过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器 人、数控机床 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 CAN - 控制器局域网络ext 车尾灯 发动机 控制 门 车前灯 ABS 仪表板 CAN 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 CAN -
13、控制器局域网络ext ISO 道路交通运输工具数据信息交换 高速通信控制器局域网（CAN）国际标 准ISO 11898。 CAN总线仅定义物理层和数据链路层， 基于CAN总线又开发了新的协议：如 DeviceNet、SDS、CANopen等。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 CAN-控制器局域网 背景与应用 CAN与OSI 7层模型 物理层 数据链路层 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 CAN 与 OSI 7 层模式 逻辑链路控制子层 超载通知 接收滤波 介质访问控制子层 故障限定 错误检测 确认 报文帧 仲裁 物理层 位定时 同步 位编码/解码 ISO OS
14、I 7 层模型 CAN 层次结构 表述层 应用层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 CAN-控制器局域网 背景与应用 CAN与OSI 7层模型 物理层 数据链路层 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 物理层 CAN组网 CAN总线速率与距离的关系 电气特性 位编码 位定时 同步 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 CAN组网 CAN总线常用物理介质为UTP。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 物理层 CAN组网 CAN总线速率与距离的关系 电气特性 位编码 位定时 同步 2011年05月18
15、日 工业网路技术工业网路技术 速率与距离的关系 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 速率与距离的关系ext CAN的直接通信距离最远可达10km（传 输速率为5kbps）；最高通信速率可达 1Mbps（传输距离为40m）。 CAN的节点数最多为110个。 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 物理层 CAN总线的速率与距离的关系 电气特性 位定时 位编码 同步 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 电气特性 采用差分传输的方式。 双绞线中一根为CAN-H,另一根为CAN-L. 地线 1 0 2011年05月18日 工业网路技术工业网路技术 电气特性ext 逻辑“1” 时，总线呈现“隐性”状态。 VCAN -H和VCAN-L固定在平均电压2.5V，即Vdiff 近似为0。 逻辑“0” 时，总线呈现“显性”状
