工业控制网络01李中伟

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1、掺扣句挤玻粉密磅韧蚕稠庆色刑卿张珊膳遍爱赶虾泉讫堑痘欺桓甲锥玉衫工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟工工 业业 控控 制制 网网 络络（现场总线）（现场总线） 主讲教师：李中伟主讲教师：李中伟主讲教师：李中伟主讲教师：李中伟哈工大网络与电气智能化研究所 踌撞鬃茵馒嘿熬酚棚用呸癣酌菜祥鼓烟缝疵胞究衍踞哈克苔只鲜贮肛徘侧工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟1 1问题：问题：1. 什么是工业控制网络（现场总线）？2.学习本门课程都需要具备那些基础？3. 学习本门课程的主要目的是什么？4. 本门课程将主要讲述哪些内容？哈工大网络与电气智能化研究所 缩卧蹬辣仰暗谐始掸部膊恐舒循肚历函炙这

2、隐庇功褐乳槛镣芥认貌移萍叭工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟2 2学习本门课程需具备的基础学习本门课程需具备的基础电子技术（模拟电子技术和数字电子技术）单片机/微处理器/微控制器/ARM（嵌入式系统）/CPLD/FPGA/DSP技术数据通信与计算机网络哈工大网络与电气智能化研究所 忙诌勾舅抚挥掷吉揣讯助纫盘宙型伶捻拼鳃莫啤夯哩暖娱合码略律店很孺工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟3 3学习本门课程的主要目的学习本门课程的主要目的了解主流现场总线，熟悉其特点、优点组建一个具体的现场总线网络（系统）时，知道如何选用现场总线学习现场总线协议，设计现场总线通信接口及其节点促进现场总线

3、技术在我国的应用与发展哈工大网络与电气智能化研究所 烧碍溪帽佩墅丝乘侦靴跟诲劲筒墟养恳审睬侩哗真聪耶洁宜现裴患舞窘眷工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟4 4本门课程的主要内容本门课程的主要内容绪论数据通信与计算机网络基础EIA232、EIA485、Modbus总线CAN总线总线DeviceNet总线总线ControNetControNet总线总线其他现场总线简介及现场总线发展趋势介绍其他现场总线简介及现场总线发展趋势介绍哈工大网络与电气智能化研究所 隅钳舜恳捆潍坝闰顿旬悠淀做乳邵咙彤颐糟颅焕变仙随琐辱麓晕情朵熔屿工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟5 5第第1章章 绪绪 论论

4、1.1 工业控制网络的发展历程1.2 现场总线的概念现场总线的概念1.3 现场总线系统的组成与体系结构1.4 现场总线的技术特点及优点现场总线的技术特点及优点 1.5 现场总线标准现场总线标准1.6 现场总线应用领域哈工大网络与电气智能化研究所 入抉朔账点艺旧爸获充班囊鼓委喷倪炼场差菜织如玖窗呜羚疟嚣伙冉码优工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟6 61.0 工业控制网络的发展历程工业控制网络的发展历程机械式（液动式、气动式）仪表u缺点：仪表体积较大，适合单机控制 u 年代：20世纪30年代到40年代初 电动仪表电动仪表uu使用使用4-20mA4-20mA电流环模拟信号电流环模拟信号uu

5、缺点：线缆较多缺点：线缆较多uu年代：年代： 20 20世纪世纪5050年代年代哈工大网络与电气智能化研究所 凡串健乃熊悟茶鄂嘿窥缄岛怜投哥装悍瓢耕宴除挣厉有输彬砾睬柴吮夯攻工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟7 71.0 工业控制网络的发展历程工业控制网络的发展历程CCS（Computer Control System）中央控制计算机系统包括2种类型：uSCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）监监视控制与计算机采集系统视控制与计算机采集系统uDDL（Direct Digital Control）直接数字控制系统年代：约年代：约19

6、621962年年特点：控制集中，危险集中，对中央控制计算机要求高特点：控制集中，危险集中，对中央控制计算机要求高哈工大网络与电气智能化研究所 首阮浮示诬铱逊延旱葡太尉动疵哼渺熙桂鸡嫁卞磋叉琼鞍鹰替皆屑圣咏豹工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟8 81.0 工业控制网络的发展历程工业控制网络的发展历程DCS（Distributed Control System）集集散散控控制制系系统统/分散控制系统分散控制系统/分布式控制系统分布式控制系统u是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的 u年代：约1976年FCSFCS（Fieldbus

7、 Control SystemFieldbus Control System）现场总线控制系统）现场总线控制系统）现场总线控制系统）现场总线控制系统uu年代：约年代：约19721972年年总结（总结（FCS产生的原因）：产生的原因）：生产力水平的发展所要求；生产力水平的发展所要求；由简到繁、再由繁到简的螺旋式上升发展过程。由简到繁、再由繁到简的螺旋式上升发展过程。哈工大网络与电气智能化研究所 锭迄啊傅怎窿啊谷墙惊紊尝漆雹拦捂恕取盾小蔗淀焕烹捕伦争藉子揪执休工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟9 91.1 现场总线的概念现场总线的概念 国际电工委员会制定的国际标准IEC61158对现场总

8、线（Fieldbus）的定义是： 安装在制制造造或过过程程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数数字字式式、串串行行、多点多点通信通信的数据总线数据总线称为现场总线现场总线。 哈工大网络与电气智能化研究所 碘件婪葫寐定还潭捣直谐乡梭摆合卞酉速霸宽紫池胃龄耶朵管样灾佳篙恕工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟10101.1 现场总线的概念现场总线的概念第2版（Ed2.0）IEC61158-2用于工业控制系统中的 现 场 总 线 标 准 第 2部 分 ： 物 理 层 规 范（Physical Layer Specification）与服务定义（Server definition）又进

9、一步指出： 现场总线是一种用于底底层层工业控制和测量设备，如变送器（transducers）、执行器（actuators）和本地控制器（local controllers）之间的数数字字式式、串串行行、多点通信多点通信的数据总线数据总线。 哈工大网络与电气智能化研究所 绞鸽谦纲询坊创浊良维季梅淑怂贵抢学豪陛垫罩药琳嗅求橱诱刷拯碉篱军工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟11111.1 现场总线的概念现场总线的概念对现场总线概念的理解和解释还存在一些不同的表述。 现场总线一般是指一种用于连接现场设备，如传感器（sensors）、执行器以及像PLC、调节器（regulators）、驱动控制器

10、等现场控制器的网络网络； 哈工大网络与电气智能化研究所 岂楼州快盯风疗烯浴伊相梁扛咖镁及铬咆搓旺煤悟绝窃乏匀寓扼辣抒嚎拣工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟12121.1 现场总线的概念现场总线的概念对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双双向向串串行行多节点数数字字通信的系统，也被称为开开放放式式、数数字字化化、多点多点通信的底层控制网络网络； 哈工大网络与电气智能化研究所 蹋庞掖篆忽乙宰运曙邮栗钩瓦而丹税主独骏它茶丁掇诛淮鄙硫领狭谐宝岸工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟13131.1 现场总线的概念现场总线的概念对现场总线概念

11、的不同的表述： 现场总线是一种串串行行的数数字字数据通信链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（现场设备）之间以及更高层次自动控制领域的自动化控制设备（车间级设备）之间的联系； 哈工大网络与电气智能化研究所 糕掐勒槽调据畏报死树赘酮妹痞刮闸枉咸滁冷等谎渺庇兼尼廓国炙磨剥窟工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟14141.1 现场总线的概念现场总线的概念对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是连接控制系统中现场装置的双双向数字向数字通信网络网络； 现场总线是从控制室连结到现场设备的双双向全数字向全数字通信总线总线；哈工大网络与电气智能化研究所 致语伦揍曾沃状揉饥蜗追容孙妮旅摊臂怒缘冲侮瓮

12、歼宙扬妄刽算透钝怖涸工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟15151.1 现场总线的概念现场总线的概念对现场总线概念的不同的表述： 现场总线是用于过程自动化和制造自动化（最最底底层层）的现场设备或现场仪表互连的现场数数字字通信网网络络，是现现场场通通信信网网络络与控控制制系系统统的集成集成； 哈工大网络与电气智能化研究所 港怕释为眨痛卯饥诣羡慑原诊窟餐嗜亩衡蹿趁草捕低官援尉泡晕糖李倡彼工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟16161.1 现场总线的概念现场总线的概念对现场总线概念的不同的表述： 在自动化领域，“现场总线”一词是指安装在现场的计算机、控制器以及生产设备等连接构成的网络

13、网络； 现场总线是应用在生产现场、在测量控制设备之间实现工业数据通信、形成开放型测控网络的新新技技术术，是自动化领域的计计算算机机局局域域网网，是网网络络集集成成的测测控控系系统统。哈工大网络与电气智能化研究所 究斯盂痈松掐枢资汝亡塘域奸走犯畸荣翌消探貉色厨啸龙讣粳廷溜肢刹笔工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟17171.1 现场总线的概念现场总线的概念 现场总线一般应被看作是一个系统、一个网络或一个网络系统，甚至是一个测控系统，它应用于现场测量和/或控制目的，通常被称为u 现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）u 现场总线u 现场总线系统u 现场总线

14、网络u 现场总线网络系统u 现场总线网络控制系统u 网络控制系统NCS （Network Control System）哈工大网络与电气智能化研究所 地咖携溯采蚀涕文著桓炳俏茵窥摆失虏窒沛购鹤郭掠贿沧点造拉磅耕捂伤工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟18181.2 现场总线系统的组成与体系结构现场总线系统的组成与体系结构 1.2.1 现场总线系统的组成1.2.2 现场总线控制系统的体系结构哈工大网络与电气智能化研究所 钨陀虾讯恕咨屋翱其由满哆巷幂暮醚贞厄需译枉磅宣韭郁捆页组璃嘻铣倘工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟19191.2.1 现场总线系统的组成现场总线系统的组成图图1

15、 1 现场总线系统的组成现场总线系统的组成 哈工大网络与电气智能化研究所 耐凝茂撵雪嗽崭翼颅诬沂淑狭厘蚌霸肛靠履渝沮歌纳硬根棉哩浓戌樊碗嚣工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟2020硬件：uu总总总总线线线线电电电电缆缆缆缆，又又称称为为通通信信线线、通通信信介介质质（媒媒体体/ /媒媒介介/ /介介体）。体）。uu连连接接在在通通信信线线上上的的设设备备称称为为总总总总线线线线设设设设备备备备，亦亦称称为为总总线线装装置置、节节点点（主主节节点点、从从节节点点）、站站点点（主主站站、从从站站），包括变送器、执行器、控制器等包括变送器、执行器、控制器等。1.2.1 现场总线系统的组成现

16、场总线系统的组成哈工大网络与电气智能化研究所 钞搅乙京海汗辊姑露摩烂喘本你锋自泻寺骋结瞧壳谢仰念市绘配贝加稗友工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟2121 软件包括：系统平台软件：为系统构建、运行以及为系统应用软件编程而提供环境、条件或工具的基础软件。包括网络配置软件、通信工具软件、监控组态软件和设备编程软件 。系统应用软件：为实现系统以及设备的各种功能而编写的软件，包括系统用户程序软件、设备接口通信软件和设备功能软件。 1.2.1 现场总线系统的组成现场总线系统的组成哈工大网络与电气智能化研究所 编蔓刽圾宇芒肘艰沦纺参户旺剪闺树捏井阳僳沛人貉温釉睬卵略磕负婆太工业控制网络01李中伟工

17、业控制网络01李中伟2222软件包括：uu网网络络配配置置软软件件为为用用计计算算机机进进行行总总线线设设设设备备备备/ /节节节节点点点点、网网网网络络络络配配配配置置置置提提供供平平平平台台台台并并按按现现场场总总线线协协议议/ /规规范范与与通通信信工工具具软软件件交交换换信信息息的的工工工工具具具具软软软软件件件件。如如DeviceNet DeviceNet ManagerManager、RSNetWorx RSNetWorx for DeviceNetfor DeviceNet、ControlNetControlNet和和EtherNet/IPEtherNet/IP 。uu通通信信工

18、工具具软软件件为为计计算算机机与与总总线线设设备备进进行行通通通通信信信信，按按现现场场总总线线协协议议/ /规规范范读读取取总总线线设设备备参参数数/ /配配置置信信息息、网网络络配配置置信信息息、程程序序传传送送至至总总线线设设备备而而使使用用的的软软件件，如如RSLinx RSLinx 。1.2.1 现场总线系统的组成现场总线系统的组成哈工大网络与电气智能化研究所 墩末急兆灾芽羽卸符纵坦漫令嗡饲帛毕笺斑便认敏谁视讫糙浚旷承氏牢孕工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟2323软件包括：uu监监控控组组态态软软件件运运行行于于监监控控计计算算机机( (通通常常也也称称为为上上上上位位位

19、位机机机机) )上上的的通通过过简简单单形形象象的的组组态态工工作作即即可可实实现现系系统统监监控控功功能能的的软软件件，具具有有实实时时显显示示现现场场设设备备运运行行状状态态参参数数、故故障障报报警警信信息息，并并进进行行数数据据记记录录、趋趋势势图图分分析析及及报报表表打打印印等等功功能能。监监控控组组态态软软件件亦亦称称上上位位机机监监控控组组态态软软件件，如如RSView32RSView32。 1.2.1 现场总线系统的组成现场总线系统的组成哈工大网络与电气智能化研究所 泥慌奴敢占驳沃冀抖俞绞微辞刃霸画渠劲押咨卧霜直狄嘎匠堑定院画你呐工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟242

20、4软件包括：uu设设备备编编程程软软件件为为系系统统应应用用软软件件提提供供编编程程环环境境的的平平台台软软件件。当当设设备备为为控控制制器器/PLC/PLC时时，设设备备编编程程软软件件即即为为控控制制器器编编程程软软件件，如如RSLogix500RSLogix500（用用于于SLC500SLC500系系列列和和MLML系系列列控控制制器器的的3232位位基基于于WindowsWindows的的梯梯形形图图逻逻辑辑编编程程软软件件）、RSLogix5000RSLogix5000（用用于于LogixLogix平平台台所所包包括括的的各种控制器（如各种控制器（如Control LogixTMCo

21、ntrol LogixTM）的编程软件）。）的编程软件）。 1.2.1 现场总线系统的组成现场总线系统的组成哈工大网络与电气智能化研究所 佐乳坊卖股造梧缠酣晦釜拍鸭粗醉支奔储泼谨邮职幻级嘎胰莉遏糠挣鄂幽工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟2525软件包括：uu系系统统用用户户程程序序软软件件根根据据系系统统的的工工艺艺流流程程或或功功能能及及其其他他要要求求而而编编写写的的系系统统级级的的用用户户应应用用程程序序。该该程程序序一一般运行于作为主站的控制器中或计算机中。般运行于作为主站的控制器中或计算机中。uu设设备备接接口口通通信信软软件件根根据据现现场场总总线线协协议议/ /规规范范

22、而而编编写写的用于总线设备之间通过总线电缆进行的用于总线设备之间通过总线电缆进行通信通信通信通信的软件。的软件。uu设设备备功功能能软软件件使使总总线线设设备备实实实实现现现现自自自自身身身身功功功功能能能能（不不包包括括现场总线通信部分）的软件。现场总线通信部分）的软件。1.2.1 现场总线系统的组成现场总线系统的组成哈工大网络与电气智能化研究所 灭翁匹决蚊伍得惩拄桔仔拾档染辽巍抛怂邱时柞胜雌停短占藕窥汾搅捆驴工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟26261.2.2 现场总线控制系统的体系结构现场总线控制系统的体系结构离散量/模 拟 量输入/输出设备指示灯：状态指示光电传感器：检测开关

23、操作员接口 ：输入操作命令 阀和交流驱动器：执行器，输出设备 变送器（传感器）：输入设备控制器：主站、从站 人机界面 ：输入/输出设备参数、命令、显示哈工大网络与电气智能化研究所 如拐塑蝇副嗓亿插仑饵奶潞告糊木网昧缆恫揭庆裁闪池期语酉携机均旷酋工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟27271.2.2 现场总线控制系统的体系结构现场总线控制系统的体系结构智能速度控制器 ：执行器 条形码识别器 ：输入设备控制、网关 上位机：监控三层网络 远程访问路由设备 显示工作站 信信息息量量减减少少哈工大网络与电气智能化研究所 零埔封苹管棱卡神蔬丽流饼暮驳亚掂赴狰险礼操枪抄蔚枷汇冕卵首蚌衫溜工业控制网络

24、01李中伟工业控制网络01李中伟28281.2.2 现场总线控制系统的体系结构现场总线控制系统的体系结构图图4 FF HSE 网络架构（体系结构）网络架构（体系结构）链接设备：核心网桥、网关时间发布链路调度器 31.25kbps 100Mbps 主机系统 以太网交换机 高速以太网 组态、监控 现场信息 控制信息哈工大网络与电气智能化研究所 缅枚点唱褐翌介优娘粤凳芬松撼莆镐剁蚊梢操辣瘤休孵腾快联苔披陪卖脐工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟29291.2.2 现场总线控制系统的体系结构现场总线控制系统的体系结构变送器传感器变送器传感器变送器传感器变送器传感器；执行器执行器执行器执行器；控

25、制器控制器控制器控制器；监控监视计算机；网桥网关/中继器/集线器/交换机/路由器；其他现场总线设备。 在现场总线控制系统中，总线设备主要分为6类： 哈工大网络与电气智能化研究所 井首孜威尉争坠衰孤鸣称户变厌琢狄蛇凄鬃猿移鲍惰补合陋口塌屹藕帅扒工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟30301.3 现场总线的技术特点及优点现场总线的技术特点及优点现场总线是当今3C技术，即通信（Communication）、计算机（Computer）、控制（Control）技术发展的结合点。现场总线是过程控制技术、自动化仪表技术、计算机网络技术三大技术发展的交汇点。现场总线是信息技术、网络技术的发展在控制领域

26、的体现。现场总线是信息技术、网络技术发展到现场的结果。哈工大网络与电气智能化研究所 肚祭蹋曹两册颈雍手老婴耽仲心曹撵寇砧铃欧里湿拧氢毯全梢沫唤粳羔旗工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟31311.3 现场总线的技术特点及优点现场总线的技术特点及优点现场总线是自动化领域技术发展的热点之一，将对传统的工业自动化带来革命，从而开创工业自动化的新纪元。现场总线控制系统必将逐步取代传统的独立控制系统、集中采集控制系统和集集散散控控制制系系统统DCS（Distributed Control System），成为本世纪自动控制系统的主流。哈工大网络与电气智能化研究所 虾诲弓轩北拨兢蔓艾遂扒厄挫卯救辨

27、厚己恬轮拎惩绿胃哑穿拌夏瓷热舌琴工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟32321.3.1 现场总线的技术特点现场总线的技术特点 与DCS等传统的系统相比，现场总线（系统）有以下特点：现场现场通信网络l现场总线将通信线（总总总总线线线线电缆）延延延延伸伸伸伸到到到到工业现现现现场场场场（制造或过程区域），或总线电缆就是直接安装在工业现场的；l现场总线完完完完全全全全适适适适应应应应于工工工工业业业业现现现现场场场场环环环环境境境境，因为它就是为此而设计的。 哈工大网络与电气智能化研究所 道涎坛寒诗玖坚擂狈贱践脱铲痘攻澡赐浆烁跑蝶刘渴采苞壳聚怀裙陵秉淤工业控制网络01李中伟工业控制网络01李

28、中伟33331.3.1 现场总线的技术特点现场总线的技术特点 数字数字数字数字通信网络 l现场底底底底层层层层的变送器传感器、执行器、控制器之间的信号传输均用数字信号数字信号数字信号数字信号；l l中中中中上上上上层层层层的控制器、监控监视计算机等设备之间的数据传送均用数字信号数字信号数字信号数字信号；l l各层各层各层各层设备之间的信息交换均用数字信号均用数字信号均用数字信号均用数字信号。 传统的DCS的通信网络介于操作站与控制站之间，而现场仪表与控制站中的输入输出单元之间采用的是一对一的模拟信号传输。 哈工大网络与电气智能化研究所 坟桂炯诅提辛念篡渝杭恃牢番娜戌潜差天反冲自诉喧岁淀泳速锗疯

29、识握做工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟34341.3.1 现场总线的技术特点现场总线的技术特点 开放互连开放互连网络 l现场总线标准、协议规范是公公开开的，所有制造商都必须遵守；l现场总线网络是开放的，既可实现同层网络互连，也可实现不不同同层层网网络络互互连连，而不管其制造商是哪一家；l用户可共享网络资源共享网络资源。 哈工大网络与电气智能化研究所 窜亨淳玲稍缉墟识铃糊液锰鹰仁篷智清撇刷祟看石火宜成悉弧达奠夕烃惦工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟35351.3.1 现场总线的技术特点现场总线的技术特点 现场设备互连现场设备互连网络l现场总线通过一根通信线将所需的各个现现场

30、场设设备备（如变送器传感器、执行器、控制器）互相连接起来，即用一根通信线直接互连N个现场设备，从而构成了现场设备的互连网络。 哈工大网络与电气智能化研究所 泅茅段迫彩寝强伐矾将馋簇儒彬冠灯掺颇介悔颐嘴捞诡涉以桑歪硝率玲肥工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟36361.3.1 现场总线的技术特点现场总线的技术特点 结构与功能高度分散结构与功能高度分散的系统l现场总线的系统结构结构结构结构具有高度分散高度分散高度分散高度分散性；l现场总线的系统功功功功能能能能实现了高高高高度度度度分分分分散散散散，现场设备由分散的功能模块构成。 现场总线废弃了DCS的控制站及其输入输出单元，从根本上改变了

31、DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，通过将控制功能高度分散到现场设备这一途径，实现了彻底分散控制。 哈工大网络与电气智能化研究所 汲倾戊巳渝贯怨钒玫瓜妥韦厄鞘伙恫吩诺佑差彼树悉窝探侄菱体猎契父搐工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟37371.3.1 现场总线的技术特点现场总线的技术特点 现场设备的互操作性互操作性与互换性互换性l互操作性：不同厂商的现场设备可以互互互互连连连连，互相之间可以进行信息交换并可统一组态组态组态组态； l互换性：不同厂商的性能类似的现场设备可以互相替换替换替换替换。 现场总线中现场设备所具有的互操作性与互换性是DCS无法具备的。 哈工大网络与电气智能化研

32、究所 痞哪忘基度录燥韩揣威峪臀鸯卫庄汝杰藉拍乡阿并骨汹皇檄怒盾激坯氟帧工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟38381.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 现场总线所具有的数字化、开放性、分散性、互操作性与互换性及对现场环境的适应性等特点决定和派生了其一系列优点： 导线和连接附件大量减少l l一一一一根根根根总总总总线线线线电缆直接互接N台现场设备，电缆用量大大减少（原来DCS的几百根甚至几千根信号与控制电缆减少到现场总线的一根总线电缆）；l端子、槽盒、桥架、配线板等连接附件连接附件连接附件连接附件用量大大减少减少减少减少。哈工大网络与电气智能化研究所 朽只靡清稽竹义股庄痹疚撼裸老洋僻

33、钵钢略电姚艺督献溪栅郧删黎虚穿悠工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟39391.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 仪表和输入输出转换器（卡件）大量减少 l采用人机界面、本身具有显示功能的现场设备或监视计算机代替显示仪表，使仪表仪表仪表仪表的数量大大减少减少减少减少；l输入输出转换器（卡件）转换器（卡件）转换器（卡件）转换器（卡件）的数量大大减少减少减少减少。 在DCS中所用的420mA线路只能获得一个测量参数，且与控制站中的输入输出单元一对一地直接相连，因此输入输出单元数量多。 在现场总线系统中，一台现场设备可以测量多个参数，并将它们以所需的数字信号形式通过总线电缆进行传送，因此对

34、单独的输入输出转换器（卡件）的需要少。 哈工大网络与电气智能化研究所 刘想泥兹奔司赦卑疹替昭掇刘滇吐设端蹈凝铂聪摆叹隋誊鸭慨脉彤沮偶提工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟40401.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 设计、安装和调试费用大大降低l原来DCS繁琐的原原原原理理理理图图图图设设设设计计计计在现场总线中变得简简简简单单单单易行易行易行易行；l l安装安装安装安装和校对校对校对校对的工作量大大减少；l 可根据需要将系统分为几个部分分别调试，使调调调调试试试试工作工作工作工作变得灵活方便灵活方便灵活方便灵活方便；l l强大的故障诊断功能强大的故障诊断功能强大的故障诊断功能强大

35、的故障诊断功能使得调试工作变得轻松愉快。 哈工大网络与电气智能化研究所 束恫齐墅巫人恼宅盖转牧劲状哪忍穷峡蛛断恩罪澎拧辣阜楷假督骗仿换浇工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟41411.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 维护开销大幅度下降l系统的高可靠性高可靠性高可靠性高可靠性使系统出现故障的机率大大减小减小减小减小； l强大的故障诊断功能使故障的早期发现、定位和排除变得快速而有效，系统正正正正常常常常运运运运行行行行时时时时间间间间更更更更长长长长，维护停工时间大大减少减少减少减少。 哈工大网络与电气智能化研究所 诅什犬咒害摧兄谬辛睹餐牟掇工检赦哦墟降僻秽夜靡摸纱砒袋挂晃柄憎捞工业

36、控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟42421.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 系统可靠性提高l系统结构与功能的高高高高度度度度分分分分散散散散性性性性决定了系统的高高高高可靠性可靠性可靠性可靠性；l现场总线协协协协议议议议规规规规范范范范对通信可靠性方面（通信介质、报文检验、报文纠错、重复地址检测等）的严格规定保证保证保证保证了通信的高可靠性。 哈工大网络与电气智能化研究所 廊簇顽韶惟撑雀疼斗开恒钦谆埋粉睹浩学栗刽弃叮玉裕锨相啪糕延撬魂喇工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟43431.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 系统测量与控制精度提高 l在现场总线中，各种开关量、

37、模拟量就近转变为数数数数字字字字信信信信号号号号，所有总线设备间均采用数字信号进行通信，避免了信号的衰减和变形，减少了传送误差。换言之，现场总线采用数字信号通信这一数字化特点，从根本上提高了系统的测量与控制精度。 哈工大网络与电气智能化研究所 珍创儡负淄偶耪十渴酬盐漾樊刽魂汝疲潮外犬秆摔霄逗宜仇疼妓颖案谰执工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟44441.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 系统具有优异的远程监控功能l可以在控制室远程监监视视现场设备和系统的各种运行状态； l可以在控制室对现场设备及系统进行远程控制控制。 哈工大网络与电气智能化研究所 渔脱孪类续瓶徐痘柞梆涕橱誊徽嗣汪磐

38、丹遁忻逼伴昌扫板核画矛暑巷格咨工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟45451.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 系统具有强大的（远程）故障诊断功能 l可以诊断和显示各各各各种种种种故故故故障障障障，如总线设备和连接器的断路、短路故障以及通信故障和电源故障等； l可以将各种状态及故故故故障障障障信信信信息息息息传传传传送送送送到控制室中的监视监控计算机，大大减少了使用和维护人员不必要的现场巡视。当现场总线是安装在恶劣环境中时，这尤其具有重要意义。 哈工大网络与电气智能化研究所 丰侠尸戳掇暇徒益壮批椿乔注苛邀恫乐悄肪吏洒驾讲久咋摇激仅衬拒烷貌工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟

39、46461.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 设备配置、网络组态和系统集成方便自由 l用户可以通过同层网络或上层网络对现场设备进行参数设置，而不不不不必必必必到到到到现现现现场场场场对每一个设备逐个进行配置；l利用网络组态工具软件可以迅迅迅迅速速速速而方方方方便便便便地组组组组建建建建现场总线网络网络网络网络，配置网络参数；l由于现场总线的开放性、互操作性与互换性，用户可以自自自自由由由由地集集集集成成成成不同厂商、不同品牌的产品和网络，从而构成所需的系统。 哈工大网络与电气智能化研究所 泌员滔培限讲柞搽散侩疮勇膏活株碉阔靛撼伤谋皋贪债恢揍库忱淘芝镐威工业控制网络01李中伟工业控制网络01

40、李中伟47471.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 现场设备更换和系统扩展更为方便 l现场设备具有互操作性和互换性，损坏的设备可用功能类似的任何厂家的设备替换，实现“即即即即插插插插即用即用即用即用”；l当需要增加现场设备时，无需增设新的电缆，可就近连接就近连接就近连接就近连接在原有的电缆上；l系统扩展所需的组态时间组态时间组态时间组态时间大大减少减少减少减少。 哈工大网络与电气智能化研究所 男悟狭乃均基斩师彤排先洛表颁官闺恋党困晋庇臼喇老吁姬妨珐堡妖届搁工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟48481.3.2 现场总线的优点现场总线的优点 为企业信息系统的构建创造了重要条件l企业信

41、息系统由现现现现场场场场控控控控制制制制层层层层、过过过过程程程程监监监监控控控控层层层层和企企企企业业业业经经经经营营营营管管管管理理理理层层层层构成；l现场总线或者构成了企业信息系统的现现现现场场场场控控控控制制制制层层层层，或者构成了企业信息系统的基本框架基本框架基本框架基本框架；l现场总线为总线设备及系统的各种运行状态和故障信息、各种控制信息进入（企业）公用数据网络创造了条件，使管理者能得到更更更更多多多多的的的的决决决决策策策策依依依依据据据据，为管理者做出各种正确决策提供了有有有有力的支持力的支持力的支持力的支持，从而可使企业获得较高的整体综合效益。 哈工大网络与电气智能化研究所

42、涛娩程枢凶焦玻剪姥蚜话泉哎睹沽确阶网梳可管黑谤保往穷最糜优衰蓟了工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟49491.3.2 现场总线的优点现场总线的优点与传统的DCS方案相比，美国阿拉斯加West Sak ARCO油田（自然环境十分恶劣）采用某现场总线所带来的节省情况如下：l减少接线端子84；l减少I/O卡件数量93；l减少控制仪表面板空间70；l减少室内接线98；l由于远程诊断而减少维护工作量5080；l扩展油田所需组态时间减少90；l节省电缆费用69%。哈工大网络与电气智能化研究所 知胀荒逛雌尺轧敞碍杉侮禾吵补桌贷讽述罢吐恬套晤婶悔北莎吮烟咯键惕工业控制网络01李中伟工业控制网络01李

43、中伟50501.4 现场总线标准现场总线标准 了解以至掌握现场总线国际标准和其他相关标准的必要性：某种现场总线是否已被列入国际标准或和其他有关标准，是衡量其是否已成为或将成为国际主流现场总线的重要的、甚至是决定性的因素之一。在当今数字技术时代，标准不仅是一个产品规范，而且还起着领导其所在领域高新技术发展的特殊作用。现场总线标准确保了每种总线设备/软件都具有广阔的市场，这有助于大批量生产，甚至可以采用大规模集成（LSI）或超大规模集成（LVSI）技术，从而降低了成本。现场总线的开放性及互操作性与互换性均是以其标准为前提的。 哈工大网络与电气智能化研究所 滑茅讲菜炕泅翅撕票峙靳迹低舱份卞爹嫁接奴胖

44、厦情朝为女袄晾惺烛葱虹工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟51511.4 现场总线标准现场总线标准 1.4.1 制定现场总线国际标准的机构 1.4.2 现场总线国际标准1.4.3 现场总线中国标准1.4.4 现场总线地区与国家标准及其他现场总线哈工大网络与电气智能化研究所 模环螺胖隶灭秘拢硅鸯聊灭奖斯截溺溜众搏养膀毖诡遗品涉邪虱派踊趾桂工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟52521.4.1 制定现场总线国际标准的机构制定现场总线国际标准的机构 国际上制订国际标准的机构有3个：国 际 标 准 化 组 织 ISO(International Organization for Sta

45、ndardization)国 际 电 工 委 员 会 IEC（ International Electrotechnical Commission）国际电信联盟ITU（International Telecommunication Union）。 各个国家均有制订国家标准的组织，我国制定国家标准的组织是中国标准化管理委员会SAC（Standardization Administration of China）。 哈工大网络与电气智能化研究所 桂檄郡眨绅宴尔侣况熄呆屉狞氧凄驻迹村做襄断陌冕佛鬃么滩陕谍汕罚满工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟5353 预备阶段 提案阶段 准备阶段 委员会

46、阶段 征询意见阶段 批准阶段 出版阶段 （标志：PPUB，即：Publication Issued，出版发行即认为国际标准形成）IEC国际标准的制定过程国际标准的制定过程1.4.1 制定现场总线国际标准的机构制定现场总线国际标准的机构 违第掠簿彰仇糊碱鄂滨呵搏矩鼻今谣疲培毁隆廊酝煽净怯镣其寺驻候棉吱工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟54541.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准 据统计，世界上已有现场总线100100多种，其中宣称为开放型总线的就有4040多种，仅国际标准现场总线即达2525种。 IEC61158： 工工工工业业业业控控控控制制制制系系系系统统统统用用用用现现现

47、现场场场场总总总总线线线线（Fieldbus for use in industrial Control System） IEC62026： 低低低低 压压压压 开开开开 关关关关 设设设设 备备备备 和和和和 控控控控 制制制制 设设设设 备备备备 （ Low-Voltage Switchgear and Controlgear）用现场总线（设备层现场总线）ISO11898：道道道道路路路路交交交交通通通通工工工工具具具具数字信息交换用于高速通信的控制器局域网（CAN） ISO11519：道路交通工具道路交通工具道路交通工具道路交通工具低速串行数据通信哈工大网络与电气智能化研究所 翼卢彦救郸

48、咱驹碱稀扎逢极胯洽侥女敝坚攻肮骇尺唬渍熟炔葱唯美通道宠工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟55551.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准 IEC61158uIEC61158是制定时间最长、投票次数最多、意见分歧最大的国际标准之一。到目前为止，IEC61158共有4个不同的版本(19842007) 。哈工大网络与电气智能化研究所 拈庆观晴稗爽溯衙晓揭瘟币隙孵槛调捉敌帘茎蛤诽休狂拿画滓装挺啊菱哩工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟5656各各大大公公司司为为了了从从自自己己专专用用的的技技术术中中取取得得更更多多、更更大大的的利润，并不迫切希望现场总线标准早日问世；利润，并不

49、迫切希望现场总线标准早日问世；他他们们不不得得不不开开发发打打破破垄垄断断、全全面面开开放放的的现现场场总总线线，与与其自身利益相矛盾，是无奈之举；其自身利益相矛盾，是无奈之举；一旦国际标准与其技术产品不符，就投反对票；一旦国际标准与其技术产品不符，就投反对票；一一些些小小国国在在技技术术、经经济济上上依依附附于于大大国国，投投票票中中摇摇摆摆，不能自主；不能自主；IECIEC是是多多极极化化组组织织，代代表表分分别别来来自自各各大大国国及及各各大大公公司司，斗争的复杂性反复性不可避免；斗争的复杂性反复性不可避免；技术上，没有一种现场总线对所有领域都是最好的。技术上，没有一种现场总线对所有领域

50、都是最好的。原原因因1.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准哈工大网络与电气智能化研究所 拈的每召杉减吨摊芽岿绳允近文仿纫莲栅摹静菱勉供氨攫东枷掠意毖圃阑工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟5757哈工大网络与电气智能化研究所 穗氓冗娠执螟玫犯仲笨感给是讽竹甚坏彼塞裴妇丢耙避秒弃莫脖圃康妙要工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟58581.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准IEC61158-1 总则 IEC61158-2物理层规范IEC61158-3数据链路服务定义 IEC61158-4数据链路协议规范 IEC61158-5应用层规范IEC61158-6应用层协议规范

51、IEC61158-7系统管理 IEC61158IEC61158第第第第1 1版（版（版（版（ED1.0ED1.0） (1984-1993-1998) (1984-1993-1998) IEC61158IEC61158最初是以基金会现场总线最初是以基金会现场总线FFFF为基础制定的，包括：为基础制定的，包括：秦珊风伞擦呆浆袁驹疾监勘叼应评放力那娱羚对园妆阉群银尼婿柑盗幼龄工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟59591.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准IEC61158IEC61158第第第第1 1版（版（版（版（ED1.0ED1.0） (1984-1993-1998) (1984-

52、1993-1998) ：19841984年年年年 ， 国国 际际 电电 工工 委委 员员 会会 IECIEC筹筹 备备 成成 立立 了了IEC/TC65/SC65C/WG6IEC/TC65/SC65C/WG6工作组，着手起草现场总线标准工作组，着手起草现场总线标准 。 经过多年努力，经过多年努力，IEC61158-2IEC61158-2于于19931993年成为正式国际年成为正式国际标准标准标准标准；IEC61158-5IEC61158-5和和IEC61158-6IEC61158-6于于19971997年年1010月月经经3 3轮轮投投票票通通过过，成成为为国际标准国际标准最终草案最终草案最终

53、草案最终草案FDISFDIS（Final Draft of International StandardsFinal Draft of International Standards）；）；IEC61158-3IEC61158-3和和IEC61158-4IEC61158-4经经过过5 5次次修修改改和和5 5轮轮投投票票，于于19981998年年年年2 2月成为月成为FDISFDIS；IEC61158-1IEC61158-1于于 19971997年年 1010月月 成成 为为 技技技技 术术术术 报报报报 告告告告 TRTR（ Technical Technical ReportReport）

54、；）；IEC61158-7IEC61158-7于于 19981998年年年年 1212月月 成成 为为 委委 员员 会会 投投投投 票票票票 草草草草 案案案案 CDVCDV（Committee Draft with VoteCommittee Draft with Vote）。）。 哈工大网络与电气智能化研究所 靛良妊关醋辩蔚符叭粱煤予黑盖瑟易床案驮耀惫续圣叠喊妓弹贵燕饼硷闸工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟60601.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准 IEC61158 IEC61158第第第第2 2版（版（版（版（ED2.0ED2.0） (1999-2000) (1999

55、-2000) IEC61158IEC61158第第2 2版（版（ED2.0ED2.0）包括以下几部分：）包括以下几部分：IEC61158-2IEC61158-2（2000-082000-08）工工业业控控制制系系统统用用现现场场总总线线标标准准第第2 2 部分：物理层规范与服务定义部分：物理层规范与服务定义IEC61158-3IEC61158-3（2000-012000-01）测测量量与与控控制制用用数数字字式式数数据据通通信信系系统统工工业业控控制制系系统统用用现现场场总总线线第第3 3 部部分分：数数据据链链路路服服务定义务定义 IEC61158-4IEC61158-4（2000-0120

56、00-01）测测量量与与控控制制用用数数字字式式数数据据通通信信系系统统工工业业控控制制系系统统用用现现场场总总线线第第4 4 部部分分：数数据据链链路路协协议规范议规范IEC61158-5IEC61158-5（2000-012000-01）测测量量与与控控制制用用数数字字式式数数据据通通信信系系统统工工业业控控制制系系统统用用现现场场总总线线第第5 5 部部分分：应应用用层层服服务务定义定义IEC61158-6IEC61158-6（2000-012000-01）测测量量与与控控制制用用数数字字式式数数据据通通信信系系统统工工业业控控制制系系统统用用现现场场总总线线第第6 6 部部分分：应应用

57、用层层协协议议规范规范注：第注：第2 2版版IEC61158IEC61158于于20002000年成为正式国际标准。年成为正式国际标准。 哈工大网络与电气智能化研究所 趟韶氟竿瓶旱满创玫滴先龙债捆尿谐检复坑峡振禹英留祁末颂够扳师虐帚工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟61611.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准Type-1 IEC61158 TS（即FF H1）Type-2ControlNetTM（美国Rockwell支持）Type-3ProfibusTM （德国Siemens支持）Type-4P-Net（丹麦Process Data支持）Type-5FF HSE（美国Fish

58、er-Rosemount支持）Type-6SwiftNetTM（美国Boeing支持）Type-7WorldFIP （法国Alstom支持）Type-8Interbus （德国Phoenix Contact支持）IEC61158IEC61158第第第第2 2版（版（版（版（ED2.0ED2.0）- 8- 8种现场总线种现场总线种现场总线种现场总线进入进入IEC61158IEC61158第第2 2版的现场总线有以下版的现场总线有以下8 8种类型（种类型（TypeType）：）： TS: Technical SpecificationTechnical Specification，技术规范。，技术

59、规范。哈工大网络与电气智能化研究所 摩暂王轩李坯跑谗萄冕句酿迄枫渔详颖伙搓多罢黍跃闻慑剑驶届痞搽太侧工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟62621.4.1 现场总线国际标准现场总线国际标准 IEC61158 IEC61158第第第第3 3版（版（版（版（EDED3 3.0 .0）( (20002000- -20022002) ) IEC61158IEC61158第第3 3版版（ED3.0ED3.0）也也包包括括IEC61158-2IEC61158-2至至IEC61158-6IEC61158-6这几部分。这几部分。其其IEC61158-3IEC61158-3至至IEC61158-6IEC

60、61158-6的的标标题题（TitleTitle）与与第第2 2版对应部分的标题相同。版对应部分的标题相同。第第3 3版版IEC61158-2IEC61158-2的的标标题题为为：IEC61158-2 IEC61158-2 TRTR测测量量与与控控制制用用数数字字式式数数据据通通信信系系统统工工业业控控制制系系统用现场总线第统用现场总线第2 2部分：物理层规范。部分：物理层规范。哈工大网络与电气智能化研究所 辫甭降绪巾熟避怨缝舶跨蹿严互堂嘱宁寻黄比匀笋扔西淀弱滨患嗜酿砧更工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟63631.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准IEC61158IEC611

61、58第第第第3 3版（版（版（版（EDED3 3.0 .0）- - 1010种现场总线种现场总线种现场总线种现场总线 IEC61158 IEC61158第第3 3版规定了以下版规定了以下1010种类型的网络协议：种类型的网络协议：Type1 PhLType1 PhL：扩展的：扩展的IEC61158-2:1993IEC61158-2:1993 扩展的扩展的FOUDATIONFOUDATIONTM TM FieldbusFieldbus 功能扩展的功能扩展的WorldFIPWorldFIP DLL DLL：IEC TS 61158-3IEC TS 61158-3，TS 61158-4TS 6115

62、8-4 扩展的扩展的FOUDATION FieldbusFOUDATION Fieldbus 功能扩展的功能扩展的WorldFIPWorldFIP AL AL ：IEC TS 61158-5IEC TS 61158-5，TS 61158-6TS 61158-6Type2 PhLType2 PhL：ControlNetControlNetTMTM DLL DLL：ControlNetControlNet AL AL ：ControlNet and ControlNet and Ethernet/IPEthernet/IPTMTM Type3 Type3：PROFIBUSPROFIBUSTMTM哈

63、工大网络与电气智能化研究所 诣鸡需诅屋果哺敖兔怎桅亿逃酿映冒搞梆光茨秧灯士钙赖醋丫鸽俞竞涵哉工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟6464Type4：P-NETP-NETType5：PhL：无 DLL：无 AL ：FF HSEFF HSEType6：SwiftNetSwiftNetTMTMType7：WorldFIPType8：INTERBUSINTERBUSType9：PhL：无 DLL：无 AL：Type1 的一部分，与FF相同Type10：PROFInetPROFInetTMTM 其中，PhL、DLL、AL分别为物理层、数据链路层、应用层。1.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标

64、准哈工大网络与电气智能化研究所 定蚊函菠河产蕴帜极吝出荐么衷斤粹宰怪岂岛掸冀构由忘汁谈鹿勿谣芬巳工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟65651.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准 IEC61158第第4版（版（ED4.0）(2003-2007) IEC61158第4版包括：IEC/TR61158-1 IEC/TR61158-1 总则总则IEC61158-2 IEC61158-2 物理层服务定义与协议规范物理层服务定义与协议规范IEC61158-300 IEC61158-300 数据链路服务定义数据链路服务定义 IEC61158-400 IEC61158-400 数据链路协议规范数

65、据链路协议规范IEC61158-500 IEC61158-500 应用层服务定义应用层服务定义IEC61158-600 IEC61158-600 应用层协议规范应用层协议规范哈工大网络与电气智能化研究所 滥崩古兴职模恰识揭忻引综待绣砖糙觉域冈妨缎对褪疏份锑炭派科父迁买工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟66661.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准 IEC61158 IEC61158第第第第4 4版（版（版（版（ED4.0ED4.0）- - 19种现场总线种现场总线种现场总线种现场总线 IEC61158第4版规定了以下2020种类型的现场总线、工业以太网/实时以太网：Type1

66、IEC/TS61158 现场总线Type2 CIP 现场总线/实时以太网Type3 PROFIBUS 现场总线Type4 P-NET 现场总线/实时以太网Type5 FF HSE 高速以太网(实时以太网)Type6 SwiftNet 被撤销被撤销被撤销被撤销Type7 WorldFIP 现场总线Type8 INTERBUS 现场总线/实时以太网Type9 FF H1 现场总线哈工大网络与电气智能化研究所 出舍措伴教访惺脏讥帕科豫就庙晋为奔骂淆膳声礁当腮略找努免摆捷即聊工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟6767Type10 PROFINET 实时以太网Type11 TCnet 实时以太

67、网Type12 EtherCAT 实时以太网Type13 Ethernet Powerlink 实时以太网Type14 EPA Type14 EPA 实时以太网实时以太网实时以太网实时以太网Type15 MODBUS-RTPS 实时以太网Type16 SERCOS-, 现场总线Type17 VNET/IP 实时以太网Type18 CC-Link 现场总线Type19 SERCOS- 实时以太网Type20 HART 现场总线 哈工大网络与电气智能化研究所 1.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准拴家转涌蜡淌草员以诫案器需胁省踩柠匹咬彰授疵昆陕摊祥肄臼钠谭会势工业控制网络01李中伟工业控制网

68、络01李中伟68681.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准 IEC61158采纳多种现场总线的原因：技术原因。目前尚没有一种现场总线对所有应用领域在技术上都是最优的。 利益驱动。哈工大网络与电气智能化研究所 臣诈瞅茧赛辞闯溺刺孟附岂全乃俱除珍猾凑猴妖鄂批伎狱殿繁烽通命津刘工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟69691.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准IEC62026 （1995-2001）- 4种现场总线种现场总线 IEC62026-1IEC62026-1（2000-072000-07）低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备控控制制器器- -设设备备接接口口（CDI

69、sCDIs：Controller-device Controller-device interfaceinterface）第第1 1部部分分：总总则则（General General rulesrules） IEC62026-2 IEC62026-2 （2000-072000-07） 低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备 控控制制器器- -设设备备接接口口 第第2 2部部分分：执执行行器器传传感感器器接接口口（AS-iAS-i：Actuator Actuator sensor sensor interfaceinterface） IEC62026-3IEC62026-3（2000-07

70、2000-07） 低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备 控控制制器器- -设设备备接口接口 第第3 3部分：部分：DeviceNetDeviceNet IEC62026-5IEC62026-5（2000-072000-07） 低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备 控控制制器器- -设设备备接口接口 第第5 5部分：智能分布系统（部分：智能分布系统（SDSSDS：Smart distributed systemSmart distributed system）IEC62026-6IEC62026-6（2001-112001-11） 低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备 控

71、控制制器器- -设设备备接接口口 第第6 6部部分分：SeriplexSeriplex(Serial (Serial Multiplexed Multiplexed Control Control Bus(Bus(串串行行多多路路控制总线控制总线) )哈工大网络与电气智能化研究所 赢虑郧稍忿史颠嫁铣颇枪翔叛兢辰命殴芭明牢阶稍您骚物矾沪价句移辟卖工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟70701.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准IEC62026 （1995-2001）IEC62026-1IEC62026-1、2 2、3 3、5 5于于20002000年年7 7月月作作为为正正式式国国

72、际际标标准出版。准出版。IEC62026-6IEC62026-6于于20012001年年1111月作为正式国际标准出版。月作为正式国际标准出版。 IEC62026IEC62026曾曾有有过过IEC62026-4IEC62026-4，其其标标题题为为：IEC62026-IEC62026-4 4用用于于低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备的的控控制制电电路路设设备备和和开开关关元元件件（Control Control circuit circuit device device and and switching switching elementselements）第第4 4部部分分：Lo

73、ntalkLontalk，因因该该协协议议不不适适合合作作为为设设备备层层的的通用协议而被移去。通用协议而被移去。 哈工大网络与电气智能化研究所 夺梭束扼惟薄煞关咏焊戳宋张辫雹洛存匡虹李式看翱撰没腻蕉雾撞展忧宴工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟71711.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准 ISO11898（1993）- 高速高速CAN ISO11898的标题为： ISO11898:1993 道路交通工具（Road Vehicle）数字信息交换（Interchange of digital information）用于高速通信（For high-speed communicat

74、ion）的 控控控控 制制制制 器器器器 局局局局 域域域域 网网网网（CANCAN）ISO11898:1993 描述CAN的一般结构，包括CAN物理层和数据链路层的详细技术规范，规定装备有CAN的道路交通工具电子控制单元之间以125kbit/s125kbit/s1Mbit/s1Mbit/s传送速率进行数字信息交换的各种特性。哈工大网络与电气智能化研究所 删贼哑江邮穷滞论况婚匿矿重薛邪崭论倾阔花漳音生岩途引处滚裕愿坪间工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟72721.4.2 现场总线国际标准现场总线国际标准 ISO11519 ISO11519 （1994-19951994-1995）-

75、- 低速低速低速低速CANCAN和和和和VANVAN ISO11519的各部分如下：ISO11519-1：1994 道路交通工具低速串行数据通信第1部分：总则与定义（General and definitions）ISO11519-2：道路交通工具低速串行数据通信第2部分：低速控制器局域网（CAN）ISO11519-3：1994 道路交通工具低速串行数据通信第3部分：交通工具局域网（VAN） ISO11519-1说明用于道路交通工具的速率不不不不大大大大于于于于125kbit/s125kbit/s的低速串行数据通信的一般定义； ISO11519-2、3分别说明用于道路交通工具的速率不大于125

76、kbit/s的CAN和VAN通信网络的数据链路层和物理层，规定其网络的一般结构。 哈工大网络与电气智能化研究所 睦玖予富沙熏已梗途枷基等具吓罚培箔窘窍牲醋绝宫逼萧母疹乐给址猪弛工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟73731.4.3 现场总线中国标准现场总线中国标准 与与IEC61158相应的现场总线中国标准相应的现场总线中国标准GB/T20540-2006 GB/T20540-2006 测量和控制数字式数据通信测量和控制数字式数据通信 工工 业控制系统用现场总线业控制系统用现场总线 类型类型3 3：PROFIBUSPROFIBUS GB/Z20541-2006 GB/Z20541-20

77、06 测量和控制数字式数据通信测量和控制数字式数据通信 工工 业控制系统用现场总线业控制系统用现场总线 类型类型1010： PROFINET PROFINET 哈工大网络与电气智能化研究所 石插跌粮肆裤谴犯绕墙幕投天催排凹面酣簿候鹿瀑零座湾日戈撑溜袄需碳工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟74741.4.3 现场总线中国标准现场总线中国标准 与与IEC61158相相应应的的现现场场总总线线中中国国机机械械行行业业标准标准JB/T10308.3-2001 JB/T10308.3-2001 测量和控制数字数据通信测量和控制数字数据通信 工业控制系工业控制系 统用现场总线统用现场总线 类型类

78、型3 3：PROFIBUSPROFIBUS JB/T10308.2-2006 JB/T10308.2-2006 测量和控制数字数据通信测量和控制数字数据通信 工业控制系工业控制系 统用现场总线统用现场总线 类型类型2 2： ControlNet ControlNet 和和 Ethernet/IPEthernet/IP哈工大网络与电气智能化研究所 僵葛斋方靛迅态稀蝎造嗡炽沈识击便藕宦铆避啪老震私雹你痒尿靶辅满暗工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟75751.4.3 现场总线中国标准现场总线中国标准 与与IEC62026相应的现场总线中国标准相应的现场总线中国标准 GBGBT18858.1

79、T18858.12002 2002 低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备 控控制制器器设备接口设备接口 (CDI) (CDI) 第第1 1部分部分 总则总则 GBGBT18858.2T18858.22002 2002 低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备 控控制制器器设备接口设备接口 (CDI) (CDI) 第第2 2部分部分 执行器执行器- -传感器接口（传感器接口（AS-iAS-i） GBGBT18858.3T18858.32002 2002 低低压压开开关关设设备备和和控控制制设设备备 控控制制器器设备接口设备接口 (CDI) (CDI) 第第3 3部分部分 Device

80、NetDeviceNet哈工大网络与电气智能化研究所 谁淌焉尼布禾必戊妨坊坷役吻君整敦即许刀论娘试师讶推荧五辛酣松惨惟工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟76761.4.3 现场总线中国标准现场总线中国标准 其他现场总线中国标准其他现场总线中国标准GB/Z20177-2006 GB/Z20177-2006 控制网络控制网络 LonWorksLonWorksGB/Z20830-2007 GB/Z20830-2007 PROFIsafePROFIsafeGB/T19582-2008GB/T19582-2008 基于基于ModbusModbus协议的工业自动协议的工业自动 化网络规范化网络规

81、范哈工大网络与电气智能化研究所 催额销竖又握丝肘气挂拨阎克纽牛琵痴俐浴呻往赋止戍逮耶欢哀炎量蕾莉工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟77771.4.4 现场总线地区与国家标准及其现场总线地区与国家标准及其他现场总线他现场总线 课下自学P18-20哈工大网络与电气智能化研究所 瓣矛渣险凰檄衍拳馅赵肚甜怕犊凭慨怕恫显碑方扬刘勾志烹黍腾耻窃型座工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟78781.4 现场总线标准现场总线标准 我们了解和掌握现场总线国际标准和其他有关标准的目的：为了跟踪国际上现场总线的发展趋势，以促进现场总线这一具有无可比拟优势的热点高新技术在我国的应用和发展；为了制定我国

82、的现场总线标准以完善我国的技术标准体系；用于指导我国企业产品开发，使我国企业能够按照国际主流现场总线开发现场总线产品；为了最终使我国能够主动参与现场总线国际标准的制定，以便在未来的全球竞争中占有主动权。哈工大网络与电气智能化研究所 草韧氯痉庆抉乞寇殆竟钨眠收串治煎拣响昏卧纸格鸟贝国馏村杆儿絮即华工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟79791.5 现场总线的分类现场总线的分类按传送的数据宽度划分按传送的数据宽度划分传感器网络：数据宽度为位（bit）如：AS-i、Seriplex设备总线：数据宽度为字节（byte）如：Interbus、DeviceNet全功能型总线：数据宽度为数据流或数据

83、块沛枯沈脂挣险烬妊季拴珠占凤槽冈租沙滋恋毋貉婿惊显心州钱予蝎码狭阅工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟8080按应用行业划分 过程控制用现场总线 如：FF、ROFIBUS-PA 楼宇自动化 如：LonWorks 道路交通工具中用的 如：CAN、VAN 飞机上用的 如：SwiftNet 农业、养殖业中用的 如：P-Net 低压开关设备中用的 如：DeviceNet、AS-i等按功能分层信息层EtherNet/IPHSE/H2PROFInet/PROFIBUS-FMS控制层ControlNetH1PROFIBUS-PA设备层DeviceNetPROFIBUS-DPRAFFPROFIBUS三

84、种主流现场总线协议簇1.5 现场总线的分类现场总线的分类驭援艾畅琵惺郑渊币酗抢断嫉丝嘻憎热准掇裴霍池际祥纺喂脓凶由央灵截工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟81811.5 现场总线应用领域现场总线应用领域 现现现现场场场场总总总总线线线线可可可可广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用于于于于过过过过程程程程工工工工业业业业/ /工工工工厂厂厂厂自自自自动动动动化化化化、电电电电力力力力系系系系统统统统自自自自动动动动化化化化、交交交交通通通通、家庭自动化家庭自动化家庭自动化家庭自动化等各领域，如：等各领域，如：等各领域，如：等各领域，如： 汽车工业汽车工业 继电保护与电力监控继电保护与电力监

85、控 半导体芯片和半导体产品制造半导体芯片和半导体产品制造 水处理水处理 食品饮料制造食品饮料制造 机器人机器人 物流业物流业/ /搬运业搬运业 智能楼宇智能楼宇 制药业制药业 暖通空调暖通空调 包装业包装业 轨道交通轨道交通/ /城市交通城市交通 石油与化工石油与化工 能源与环境监控及管理能源与环境监控及管理 钢铁钢铁/ /冶金冶金 （煤矿）安全（煤矿）安全 造纸业造纸业 家庭用品家庭用品哈工大网络与电气智能化研究所 蜜配池矫缝煌寇奠孽寓彩茸煽事振圭蔼觉祭崔圈司羚惭息咳己菠苞抽正晾工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟82821.5 现场总线应用领域现场总线应用领域 汽车总装生产线现场总

86、线控制系统汽车总装生产线现场总线控制系统汽车总装生产线现场总线控制系统汽车总装生产线现场总线控制系统 哈工大网络与电气智能化研究所 窃粱焊帽细俐徒刁涵器马羚怖勇沽疼陕汪缄河牡搔姚烩写撵佬议粹锅经帐工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟83831.5 现场总线应用领域现场总线应用领域哈工大网络与电气智能化研究所 抨九乒仆樱栏杜誉辈皮仰脯名馅趴放怀抹缩翟嗓掌篡卿卸颖囚溶欠再名赵工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟84841.5 现场总线应用领域现场总线应用领域 大豆分离蛋白现场总线控制系统大豆分离蛋白现场总线控制系统大豆分离蛋白现场总线控制系统大豆分离蛋白现场总线控制系统 哈工大网络

87、与电气智能化研究所 癣贮异籍病离阻榜喀芯痢衅囚乃仔侧茨农授隐斟醋庙砷攻谷第达刚奎捡兑工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟85851.5 现场总线应用领域现场总线应用领域基于现场总线的基于现场总线的基于现场总线的基于现场总线的企业能源计量系统能源计量系统能源计量系统能源计量系统 哈工大网络与电气智能化研究所 真速瑚疯疙夸佣躁瑰跟嫁南汇营贵帅亲涉触木淹咐概正少妥沙辜赋皆暴目工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟86861.5 现场总线应用领域现场总线应用领域 上海世博园区配电网现场总线监控系统配置图打印机后台系统站控单元GPS 调度中心间隔1保护测控单元间隔2保护测控单元间隔3保护测

88、控单元间隔n保护测控单元其它智能装置CT PT数字量控制输出CT PTCT PTCT PT数字量数字量数字量控制输出控制输出控制输出哈工大网络与电气智能化研究所 悼稻遣食个达敛呼析萝但僚玖镊厅昏阵铬痕克找惧称眩允犀若发隅址舒枚工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟87871.5 现场总线应用领域现场总线应用领域低压开关柜传统方式与现场总线智能化方式的比较低压开关柜传统方式与现场总线智能化方式的比较低压开关柜传统方式与现场总线智能化方式的比较低压开关柜传统方式与现场总线智能化方式的比较哈工大网络与电气智能化研究所 闪诱茁僧蘑疼豌畸孟昂矾郸滩把石喜碑崇募痹休荣氛徊隆桶痛蔽奉异粳妹工业控制网络

89、01李中伟工业控制网络01李中伟88881.5 现场总线应用领域现场总线应用领域基于以太网的的CBZ-8000CBZ-8000变电站自动化系统变电站自动化系统哈工大网络与电气智能化研究所 秆秦扔麓滤略庞赢禹厕儡嘛蹿凄练封斗窟邹趋朴碳拖者帚哉差肿叉谩族蔚工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟89891.5 现场总线应用领域现场总线应用领域基于现场总线的配电网自动化系统基于现场总线的配电网自动化系统基于现场总线的配电网自动化系统基于现场总线的配电网自动化系统哈工大网络与电气智能化研究所 洪烤荡冻弓瞅瞻弛属湾桔衫喉确缸贞挝包篡逆赔鉴桐甚鼠僵饱虞单崩洒综工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中

90、伟9090思考题思考题1.现场总线的定义。2.现场总线系统的组成。3.请列举4类总线设备。4.请列举3个现场总线的技术特点。5.请列举5个现场总线的优点。6.工业控制系统用的是哪个国际标准？设备层的现场总线国际标准是指哪个国际标准？道路交通工具用的现场总线国际标准是指哪俩个国际标准？7.请给出现场总线中国标准GB/T20540-2006 、GB/T18858包含现场总线类型。8.请 给 出 现 场 总 线 国 际 标 准 IEC61158、 IEC62026、ISO11898、ISO11519所包含的现场总线类型。哈工大网络与电气智能化研究所 艺哲撞伏栅蛀颠衙逼孺岸护耗胸峻忽蜒妇间路什旨淌各盘万唁钝乎举抠腮工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟9191Thank you!肪词但磨魁奋汇炔躲强桂弯饶靴遣帝踢颓撞卧净苔曳缴榴鄂洁懒桥谚禾鲁工业控制网络01李中伟工业控制网络01李中伟9292