《HSE现场总线协议系统管理的分析与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《HSE现场总线协议系统管理的分析与实现（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、塑垩查兰坠兰些堡壅里：! 星2 压9 2摘要f f 随着计算机技术、微电子技术以及通信技术的发展，在工业领域中的信号 传输从模拟信号传输转换到了数字信号传输，这使得现场设备之间传输信息的能力大大增强。也因此诞生了一门新的技术一一现场总线技术。现场总线是应用在工业生产现场，用于实现在智能测量仪表、控制单元、执行机构和其他现场设备之间进行数字信息交换的通信网络。现场总线的出现使基于传统的现场仪表所构成的工业控制系统的体系结构发生了根本的变革。现场总线技术最大的特点有两个，一是实现了现场仪表的数字通信和智能处理，二是它的全开放性。这些特点 、 都促进了工业控制系统的发展。y本论文主要是从通信协议的角
2、度论述了F F ( F o u n d a t i o nF i e l d b u s ) H S E 现场总线协议系统管理模块的实现，并对在开发协议过程中遇到的一些技术难点作了详尽的分析。论文第一章介绍了现场总线发展的历史、现状、趋势和几种流行的现场总线。第二章讨论了基于F F 的现场总线控制系统的体系结构，并对其中的H 1 和H S E 标准进行了比较，并详细介绍了我的工作的重点，H S E 现场总线的系统管理。在第三章中分析了在现场总线通信协议开发中遇到的一些难点，其中一些在一般的协议的开发中也会经常遇到的。第四章就是具体的介绍系统管理的实现了。第五章讨论了协议测试方面的内容。最后第六
3、章是总结，描述了现场总线与嵌入式系统的关系，即如何在嵌入式系统上开发现场总线。关键字：现场总线，系统管理，通信协议，嵌入式系统浙江人学硕士学位论文A b s t r a c tW i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , m i c r o e l e c t r o n i c sa n d c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h es i g n a lt r a n s m i s s i o ni nt h ei
4、 n d u s t r yh a st r a n s f o r m e d f r o mt h ea n a l o go n et ot h ed i g i t a lo n e T h i se n h a n c e st h ei M e r d e v i c e c o m m u n i c a t i o n ，a n dt h e r e f o r eaN e Wt e c h n o l o g v f i e l d b u sc o m ej n t oe x i s t e n c e F i e l d b u si sac o m m u n i c
5、a t i o nn e t w o r ku s e dt oi n t e r c o n n e c tf i e l dd e v i c e ss u c ha si n t e l l i g e n tm e a s u r e m e n ti n s t r u m e n t s ，c o n t r o Id e v i c e s e x e c u t i v em a c h i n e s T h ep r e s e n c eo ff i e l d b u sc h a n g e st h es y s t e mf r a n l e w o r kf
6、o r m e db yt h et r a d i t i o n a lf i e l d i n s t r u m e n t s 0 n eo ft w om a i nc h a r a t e r i s t i c so ff i e l d b u si si t sr e a l i z a t i o no fd i g i t a l c o m m u n i c a t i o n 。t h eo t h e r0 1 0 ei si t sf u l lo p e n n e s st oa 1 1 T h e yh a v ep r o m o t e dt h
7、 ed e v e l o p m e n to f t h ei n d u s t r i a lc o n t r o ls y s t e m sg r e a t l y T h i st h e s i sp u t sf o r w a r dt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ef i e l d b u sp r o t o c o Ii nt h ev i e wo ft h eg e n e r a lc o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 A n dt h et e c h n o l
8、o g i c a ld i f f i c u l t i e sd u r i n go u rw o r ka r ep a r t i c u l a r l yd i s c u s s e d I nt h ef i r s tc h a p t e r , t h eh i s t o r y , t h es t a t u sa n dt h et r e n do ft h eF i e l d b u st e c h n o l o g ya r ei n t r o d u c e d a n ds o m eo ft h eF i e l d b u sa r ed
9、 e s c r i b e d I nt h es e c o n dc h a p t e r , t h ea r c h i t e c t u r eo ft h eF Ff i e l d b u si sd i s c u s s e d a n dw ec o m p a r et h eH 1a n d H S Es t a n d a r da n da n a l y z et h eS y s t e mM a n a g e m e n to fH S EF i e l d b u sc a r e f u l l y I nt h et h i r dc h a p
10、 t e r , s o m ed i f f i c u r i e se n c o u n t e r e di no u rw o r ka r ed i s c u s s e d I nt h ef o u r t hc h a p t e r t l l es o f t w a r ed e v e l o p m e n to ft h ep r o t o c o li sp r e s e n t e d I nt l l ef i f mc h a p t e r , t h em e t h o d st ot e s tt h ep r o t o c o l sa
11、 r ed i s c u s s e d A n di nt h el a s tc h a p t e rw ed i s c u s st 1 1 er e l a t i o n so ff i e l d b u sa n de m b e d d e ds y s t e m s K e y w o r d s ：F i e l d b u s ，S y s t e mM a n a g e m e n t ，C o m m u n i c a t i o nP r o t o c o l ，E m b e d d e dS y s t e m浙江大学顾I ：学位论文第一章绪论1
12、1 综述：现场总线的发展现场总线( F i e l d b u s ) 是应用在工业生产现场，用于智能测量仪表、控制单元、执行机构和其他现场设备之问进行数字信息交换的通信网络。从六十年代开始控制室和现场仪表之间采用电气信号( I I 或型) 传输，电动组合仪表如控制器、显示仪表、记录仪开始大量使用，工厂自动化控制体系基本形成，但这时还处于模拟信号传递时期。7 0 年代中期开始出现的集散控制系统( D C S ) ，是自动控制体系结构的一次大变革，它实现了控制分散、管理集中的理念。随着企业综合自动化C I M S 、C I P S技术的发展，以管理与控制一体化为目标，要求有更多的非控制信息参与到
13、工厂管理中去，而数字通信技术的运用支持了现场仪表提供这些信息。在八十年代，随着计算机技术、微电子技术以及通信技术的进一步发展，现场总线技术最早在欧洲产生了。现场总线就是将数字通信总线一直延伸到现场仪表，使许多现场仪表，如变送器、调节阀、记录仪、显示器、P L C 及其它自动化设备等可通过一条总线进行双向、多点、多种信息的数字通信，从而取代以前使用的4 2 0 m A 单变量、单向模拟传输方式。但数字通信技术的运用又带来了控制系统和仪表通信标准的兼容问题。由于智能现场仪表的通信协议各不相同，用户在使用不同制造商生产的智能仪表时就会有很大的困难。因此在进入九十年代以后，一些企业集团和标准化组织开始
14、了制定行业标准，地区性标准和国际标准的工作。由于标准化工作牵涉到巨大的经济和政治利益，国际上的现场总线标准之争相当激烈。在工业自动化领域，各制造厂商分化成以I S P 和W o r l dF I P 为代表的两大派别。两大派别极力维护自身利益，长期不能统一。迫于用户压力和市场需求，在1 9 9 4 年9 月，I S P 和W o r l dF I P 北美分部握手言和，成立了现场总线基金会F F ( F i e l d b u sF o u n d a t i o n ) 。F F 的宗旨浙江大学顾l 二学位论文是促进产生一个单一的国际现场总线标准。另一个方面，国际电工委员会( I E C )
15、 也极为重视现场总线标准的制定，1 9 8 4 年就筹备成立了I E C f r C 6 5 S C 6 5 C W G 6 工作组，开始起草现场总线标准。1 9 9 3 年I E C6 1 1 5 8 2 现场总线物理层成为国际标准，1 9 9 8 年2 月I E C 6 1 1 5 8 3 链路层服务定义和I E C 6 1 1 5 8 4 链路层协议规范，1 9 9 7 年1 0 月I E C 6 1 1 5 8 5 应用层服务定义和I E C6 1 1 5 8 6 应用层协议规范相继成为F D I S ( F i n a lD r a f to f I n t e r n a t i
16、o n a lS t a n d a r d ) 。但因为实质上它只包括了F F 一种协议，在1 9 9 8 年9 月，对I E C6 1 1 5 6 这四个F D I S 进行最后一轮投票，决定是否其成为国际标难。投票结果是支持率6 8 ，反对率3 2 。由于反对票大于2 5 ，这四个现场总线F D l s 未获通过。在这种情况下，在1 9 9 9 年7 月，I E C S C 6 5 C W G 6 工作组在加拿大召开工作会议，修改I E C6 1 1 5 8 中T y p e 3 一T y p e 6 ( 就是上面的6 1 1 5 8 3 - - 6 1 1 5 8 6 ) 四个技术规范，着手制定一个多功能( m u l t i f u n c t i o n a l ) 单一标准的现场总线。即将原来的I E C 6 11 5 8 T y p e 3 - - T y p e 6 的技术规范的内容并入T y p e l ，其它的总线标准作为T y p e 3 1 卯e 6 进入I E C
