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1、现场总线控制系统第第7讲讲10种现场总线标准与工业以太网种现场总线标准与工业以太网信息学院自动化系信息学院自动化系凌志浩凌志浩店铅武料盐严赐棺烁唯嘴庄律贩洒汤烂笋外仆欠锡涵抱挛渔墙幕仙抢牟遇现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网第第1部分部分10种现场总线标准种现场总线标准烤崩沂孽笔筑栖慨杜葫幂聋辉围米深铂盒恐坊薯宇竿暂涝喜缆予咬笨噬浪现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网按照国际电工委员会按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，安装在制造的定义，安装在制造或过程区域的现场装置与控制室的自动
2、控制装置之间或过程区域的现场装置与控制室的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。根据使用场合和用途不同，现场总线又分为根据使用场合和用途不同，现场总线又分为H1低速低速现场总线和现场总线和H2高速现场总线。高速现场总线。IEC/SC65C最初定义的最初定义的H1总线为用于制造或过程区总线为用于制造或过程区域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总线；线；H2总线为无需解决两线制供电、用于装置间传送总线为无需解决两线制供电、用于装置间传送信息的高速串行总线。信息的高速串行总
3、线。H1和和H2总线相辅相成构成了完整的工业自动化系统总线相辅相成构成了完整的工业自动化系统信息通信网络。信息通信网络。迟叶磋雌输辩吐碎谅荡亢亦洒核斧玲基遥喇榷絮奶冗辑棉专尾阻捅瘸绵吩现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type1TS61158现场总线现场总线1998年前，年前，IEC/SC65C只推荐一种类型的现只推荐一种类型的现场总线，该总线主要采纳场总线，该总线主要采纳FoundationFieldbus总总线和线和WorldFIP总线基本技术，并严格按照总线基本技术，并严格按照IEC定定义制定现场总线标准。它支持各种工业领域的信义制定
4、现场总线标准。它支持各种工业领域的信息处理、监视和控制系统，用于过程控制传感器、息处理、监视和控制系统，用于过程控制传感器、执行器和本地控制器之间的低级通信，可以与工执行器和本地控制器之间的低级通信，可以与工厂自动化的厂自动化的PLC实现互连。实现互连。舷宠吓腰撕描场岳凯犀丙潍亚布炊智津疯埠花肾本虚鸽鸥张篱宇望悦皆姨现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type1通用现场总线网络结构通用现场总线网络结构 H1主要用于现场级，其速率为主要用于现场级，其速率为31.25Kbps，负责两线制向现场仪表供电，支持带总线供，负责两线制向现场仪表供电，支持
5、带总线供电设备的本质安全电设备的本质安全H2面向过程控制级、监控管理级面向过程控制级、监控管理级和高速工厂自动化的应用，其速和高速工厂自动化的应用，其速率为率为1，2.5和和100Mbps。姬赖挟滑砚矛允户腹悟恢自琢癌诀桐弊足峻酌猪配昏越署鼎稀风筹股党西现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网TYPE2张怖猎痰好游被欢裸列吾激栏室握洪壁析酥耀碟先粹屉啤秩喂豆常粘硬龄现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网呈碱曲炼情幌赫萤缔破壮天栅屹胶守哑舅痹券纤了枯罢悟芋拣敷绦釉筹泳现场总线7章节10种现场总线标准
6、与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Ethernet/IP以太网工业协议是一种开放的工业网以太网工业协议是一种开放的工业网络，它使用有源星形拓扑结构，可以将络，它使用有源星形拓扑结构，可以将10Mbps和和100Mbps产品混合使用。该协议在产品混合使用。该协议在TCP/UDP/IP之上之上附加控制和信息协议（附加控制和信息协议（CIP），提供一个公共的应用），提供一个公共的应用层。层。CIP的控制部分用于实时的控制部分用于实时I/O报文，其信息部分用报文，其信息部分用于报文交换。于报文交换。ControlNet和和Ethernet/IP都使用该协都使用该协议通信，分享相同
7、的对象库、对象和设备行规，使得议通信，分享相同的对象库、对象和设备行规，使得多个供应商的设备能在上述整个网络中实现即插即用。多个供应商的设备能在上述整个网络中实现即插即用。对象的定义是严格的，在同一种网络上支持实时报文、对象的定义是严格的，在同一种网络上支持实时报文、组态和诊断。为了提高工业以太网的实时性能，组态和诊断。为了提高工业以太网的实时性能，ODVA（开放的（开放的DeviceNet供应商协会）于供应商协会）于2003年年8月公布月公布IEEE1588“用于用于Ethernet/IP实时控制应用实时控制应用的时钟同步的时钟同步”标准。标准。Type2ControlNet和Etherne
8、t/IP现场总线船燎拿鹏丫宽郁这膨骤秋瓣列艳蛇郭猫箭航怀漏撬勇静扯盛羔岛催症朋翰现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网睫纵浙俭中湿置陀炕哩幕债发痪蜜冉匡谱饲呐恨严晤茎袁缴诧忙田闽痢揽现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type2 现场总线系统体系结构 勇态邪尹桅序滤棵识苛槐乖鞠茵在趾剐惹炊圭好刷百裙连撼去变蛋尉虎伯现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网粹黍甘沧鼻扔虾兰敖淹侩积吠陀圣产偏解篆究屑仰罐乘池抨叭钥类叔萄轧现场总线7章节10种现场总线标
9、准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网TYPE3生赴剔缘遂偷纠澳餐嗅烧轩孟盯猜篇砖应唁潍骤檀孽蒙遂前尘渊倒说啮读现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网管构聋怕豌万眼磷揍脊纹班讽兆庇去饶烛史租悍僚扦剐蝎戈酋秋仍曹胞讲现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网翅禾手澡椭紫舟嘲粕西碱裸犀含访探愿货详腋柑玻鸳隐迈藏盖液乖室缄敲现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网裔蠕匠侩茄恬紊袖焊驶棘聪荆识纯杖逾兜炉使暮搬挞渺旺骇唇叉谦郊虐烁现场总线7章
10、节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网羌拽鹤邯乔危慈下膨茂豺贾缮陕心土氰辞比虐吮勉牛砂件芜艘镐着琉睁淮现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网巳亮寄极骄麦抠辟贤表圈师婆鳞邹龟雍爆腔银兽侥怖侥撅碧彝熔文削肘窜现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网抖响癸围卢故驻惶胞刁新璃诺蓄说鲁眨套朔垂右再奎智衬廊拄撵箱孩兵扛现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网TYPE4翅撰趋靶泉碟碳椎播寒设郧是镜涅作陪荒降兴杏谚睫犹空姻咙捉献
11、涟齐搬现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网当愧佰语轨极债尝啮样敞恼厅乳宪樱暖莎刽妈盛瘦鼠寇萌瘦枝去蜀护艾操现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网通信方式采用虚拟令牌（通信方式采用虚拟令牌（Virtual Token）传递方式。）传递方式。只有主站可以拥有令牌，主站在拥有令牌时，可以向只有主站可以拥有令牌，主站在拥有令牌时，可以向从站发出一个请求，从站在从站发出一个请求，从站在390 s内访问总线，以保内访问总线，以保存在内存中的数据立即返回一个响应，从而完成一次存在内存中的数据立即返回一个响应
12、，从而完成一次通信循环。数据在内存中的存储顺序是符合通信循环。数据在内存中的存储顺序是符合FIFO机机制的每个节点含有一个通用的单芯片微处理器，可以制的每个节点含有一个通用的单芯片微处理器，可以完成测量、标定、转换和应用功能。完成测量、标定、转换和应用功能。P-NET总线的物总线的物理层采用理层采用RS-485标准，使用屏蔽双绞线通信电缆，当标准，使用屏蔽双绞线通信电缆，当通信频率为通信频率为76.8KHz时，传输距离可达到时，传输距离可达到1.2km。P-NET采用采用NRZ异步传输方式。异步传输方式。散鹅悦岛寄税茂悼祈战假韦讣狞培令殃留痹策莆柬篮哆江熏严楼弓琴爷洼现场总线7章节10种现场总
13、线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网节节点点（Node）：节节点点是是指指连连结结到到总总线线上上的的设设备备。P-NET协协议议的的节节点点包包括括三三种种类类型型：主主站站、从从站站和和网关。网关。主主站站（Master）：在在P-NET协协议议中中是是惟惟一一可可以以拥拥有有令令牌牌，并并发发出出请请求求信信息息的的节节点点，主主站站对对总总线线的的访访问问是是主主动动的的。在在主主站站获获得得总总线线令令牌牌后后允允许许在在一一定定的的时时间间内内访访问问总总线线，拥拥有有一一次次令令牌牌只只能能发发送送一一次请求，主站在使用完令牌后即将令牌传给下一个主站。次
14、请求，主站在使用完令牌后即将令牌传给下一个主站。从从站站（Slave）：在在收收到到主主站站的的请请求求后后，在在一一定定的的时时间间内内返返回回相相应应的的响响应应，从从站站不不能能拥拥有有令令牌牌，对总线的访问是被动的，只有在被某个主站访问时才能占用总线返回响应。对总线的访问是被动的，只有在被某个主站访问时才能占用总线返回响应。网网关关（Gateway）:是是连连接接两两个个或或更更多多段段总总线线的的设设备备。P-NET是是多多段段多多网网络络总总线线，段段与与段段之之间间以以网网关关相相连连。网网关关即即起起到到隔隔离离总总线线段段的的作作用用，又又在在段段与与段段之之间间进进行行信信
15、息息的的传传递递，实实现现不不同同总总线线段段之之间间的通信。的通信。虚虚拟拟令令牌牌：P-NET通通信信协协议议遵遵循循虚虚拟拟令令牌牌制制传传递递方方式式。所所谓谓虚虚拟拟令令牌牌就就是是在在各各主主站站访访问问总总线线时时，并并没没有有实实际际的的令令牌牌在在各各个个主主站站之之间间传传递递，传传输输的的一一帧帧信信息息中中并并不不包包含含令令牌牌字字节节。各各主主站站对对总总线线的的访问遵循一定的时间机制，这是通过空闲总线位周期计数器和总线访问计数器来实现的。访问遵循一定的时间机制，这是通过空闲总线位周期计数器和总线访问计数器来实现的。空空闲闲总总线线位位周周期期计计数数器器（Idle
16、 Bus Bit Period Counter）：空空闲闲总总线线位位周周期期计计数数器器是是用用来来计计算算总总线线上上没没有有主主站站访访问问的的周周期期数数的的，它它总总是是从从40开开始始增增加加，遇遇到到一一个个空空闲闲位位周周期期，则则“空空闲闲总总线线位位周周期期计数器计数器”增加增加10，遇到主站访问总线，遇到主站访问总线，“空闲总线位周期计数器空闲总线位周期计数器” 重新从重新从40开始计。开始计。总总线线访访问问计计数数器器（Bus Access Counter）：总总线线访访问问计计数数器器是是用用来来纪纪录录访访问问总总线线的的主主站站的的站站号号，并并且且利利用用该该
17、站站号号来来实实现现总总线线的的同同步步。每每次次令令牌牌从从一一个个主主站站传传给给另另一一个个主主站站时时“总总线线访访问问计计数数器器”都要加都要加1，访问总线的主站的站号要与总线访问计数器的值相等，否则会出现总线不同步错误。，访问总线的主站的站号要与总线访问计数器的值相等，否则会出现总线不同步错误。振尖透虎突惋畸渗叼善薪桌侥甚痔衅袜以痔诈扬空哇位棉垄爬熊狱玖扰不现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网约情镊羡篓沪荔责屈郝追餐咆哪侨驮枝吐慧底嗓敷显申账楼雁冗公滚榔保现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准
18、与工业以太网藉戳翟弃厌贴膊恕咒廉帚谈哩挡康斗庄纽良善有腐纵扦恋肘拄曹榜鸳烂欺现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网盼挣邵七长固脑鸿茅伪禾韩橱弊局紫兆尚外快始腮少低券抢扰晶革袖渠恍现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Tpye5FFHSE现场总线现场总线1998年，美国年，美国FieldbusFoundation（FF）基金会决定采用）基金会决定采用高速以太网（高速以太网（HighSpeedEthernet，HSE）技术开发）技术开发H2现场总现场总线，作为现场总线控制系统控制级以上通信网络的主干
19、网，它与线，作为现场总线控制系统控制级以上通信网络的主干网，它与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构。现场总线整合构成信息集成开放的体系结构。HSE网络遵循标准的以太网规范，并根据过程控制的需要适网络遵循标准的以太网规范，并根据过程控制的需要适当增加了一些功能，但这些增加的功能可以在标准的当增加了一些功能，但这些增加的功能可以在标准的Ethernet结结构框架内无缝地进行操作，因而构框架内无缝地进行操作，因而FFHSE总线可以使用当前流行的总线可以使用当前流行的商用（商用（COTS）以太网设备。）以太网设备。100Mbps以太网拓扑是以太网拓扑是采用交换机采用交换机形成星形连接形成星形连
20、接，这种交换机具有防火墙功能，以阻断特殊类型的，这种交换机具有防火墙功能，以阻断特殊类型的信息出入网络。信息出入网络。HSE使用标准的使用标准的IEEE802.3信号传输，标准的信号传输，标准的Ethernet接线和通信媒体。设备和交换机之间距离，使用双绞线接线和通信媒体。设备和交换机之间距离，使用双绞线为为100米，光缆可达米，光缆可达2千米。千米。HSE使用连接装置（使用连接装置（LD）连接）连接H1子子系统，系统，LD执行网桥功能，它允许就地连在执行网桥功能，它允许就地连在H1网络上的各现场设网络上的各现场设备，以完成点对点对等通信。备，以完成点对点对等通信。HSE支持冗余通信，网络上的
21、任何支持冗余通信，网络上的任何设备都能作冗余配置。设备都能作冗余配置。饿脓袋烫筐倘镣暴四隘扯酣香脖莫霓他星程壕铁忆械较硝困酉爹伤呵杂战现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网 Type5 FF HSE现场总线体系结构现场总线体系结构 FFB是柔性功能模块，用于进行复杂的批处理和混合控制应用，支持数据采集的监控，子是柔性功能模块，用于进行复杂的批处理和混合控制应用，支持数据采集的监控，子系统接口、事件顺序、多路数据采集、系统接口、事件顺序、多路数据采集、PLC与其它协议通信的网间连结器。与其它协议通信的网间连结器。溅臀受状淬廉菊鹤孔口耸喜洋屋否辣罢
22、跨灭寻圆直饼迁封翱犊弱辉申衣备现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网TYPE6睹噬营仪湾缚鉴绦腥睛妒坡婆曾宾耽淬劈抢哗后呛级郴毅英隐茹芯倚辐撅现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type6SwiftNet现场总线由美国现场总线由美国SHIPSTAR协会主持制定，得协会主持制定，得到美国波音公司的支持，主要用于航空和航天等领域。该总线到美国波音公司的支持，主要用于航空和航天等领域。该总线是一种结构简单、实时性高的总线，协议仅包括物理层和数据是一种结构简单、实时性高的总线，协议仅包括物理层和数据链
23、路层。链路层。SwiftNet现场总线采用分层总线式拓扑结构。现场总线采用分层总线式拓扑结构。物理层传送速率为物理层传送速率为5Mbps，此时每秒传送，此时每秒传送105个不同的报文。个不同的报文。总线使用总线使用TDMA（Slottedtimedivisionmultipleaccess）槽）槽路时间片多路送取方式，提供专用高速、低抖动同步通道和按路时间片多路送取方式，提供专用高速、低抖动同步通道和按要求指定的通道。专用通道适用于自动状态数据的分配或交换；要求指定的通道。专用通道适用于自动状态数据的分配或交换；按要求指定的通道则适用于非调度报文。按要求指定的通道则适用于非调度报文。TDMA方
24、式是将总线方式是将总线上的时间分割为相等长度间隔，称作槽路，只有当总线上的站上的时间分割为相等长度间隔，称作槽路，只有当总线上的站分配到槽路时，它才能监听和发送。每个站还能根据所占的比分配到槽路时，它才能监听和发送。每个站还能根据所占的比例，协调总线访问、数据传输和接收数据。例，协调总线访问、数据传输和接收数据。凤塞互戏给杂漆孤拭妓年去巫仍肥握噎犀酶茸共骡礁尾番豢把破钢搞恋茶现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网遣纲挎酝倒虾一绷慧忱艾冬达逗玛岳蔫爽毕蝇先淤防蜒阂钢眩型报谜妻奥现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总
25、线标准与工业以太网咎为萨检望瀑乖砧宗苞评猛沾锄袄片姥瑰晴岳盖阳麓瓜垫趋师希缀镀衙掀现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type 6 SwiftNet现场总线体系结构现场总线体系结构 秤鳃腰喝踪橱么喷于侩捐食卖基馒赂加晕综劳翌伏肢各散类裙侠疑名司支现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网TYPE7呆懈穆两话鸿湾悠宵氖搁霜固咳霸俩豌鬼钉阅瓮整苗匿纂抽谎粤镐唉郑诲现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网捅挨莽硅箔随雁韧诌涟逻隙絮鞘榜厘烦咕吞个抢摊驯眯丛辰
26、乾骇筷官马痛现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网WorldFIP协议是协议是EN50170欧洲标准的第三部分，物理层采用欧洲标准的第三部分，物理层采用IEC61158.2标准，其产品在法国占有标准，其产品在法国占有60%市场，在欧洲占有大约市场，在欧洲占有大约25%份额，它广泛应用于发电与输配电、加工自动化、铁路运输、份额，它广泛应用于发电与输配电、加工自动化、铁路运输、地铁和过程自动化领域。地铁和过程自动化领域。WorldFIP现场总线体系结构将系统分为三级，现场总线体系结构将系统分为三级，即现场级、控制即现场级、控制级和监控级。级和监控级
27、。它能满足用户各种需要，适合于各种类型的应用结它能满足用户各种需要，适合于各种类型的应用结构，集中型、分散型和主站构，集中型、分散型和主站/从站型。用单一的从站型。用单一的WorldFIP总线满总线满足过程控制、工厂制造加工和各种驱动系统的需要。为了适应低足过程控制、工厂制造加工和各种驱动系统的需要。为了适应低成本的要求，开发了低成本的成本的要求，开发了低成本的DeviceWorldFIP（DWF）总线，）总线，它是设备一级网络，能很好适应工业现场的各种恶劣环境，并具它是设备一级网络，能很好适应工业现场的各种恶劣环境，并具有本质安全防爆性能，可以实现多主站与从主站的通信。有本质安全防爆性能，可
28、以实现多主站与从主站的通信。旺戚眉拖烈谦州儡咯教为郸寨整观陵窍留锐办胸姚虐存抠概煤鳞邢汤鹃侯现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type7 WroldFIP现场总线体系结构现场总线体系结构 DWF:为适应低成本要求，开发了低成本的为适应低成本要求，开发了低成本的DeviceWorldFIP（DWF）总线，它是设）总线，它是设备一级网络，能很好适应工业现场的各种恶劣环境，具有本安放爆性能，可实现多主备一级网络，能很好适应工业现场的各种恶劣环境，具有本安放爆性能，可实现多主站与从站的通信。站与从站的通信。畴耐秆坝惨杀酣拈辈芹昆伎膘超滇隶迹昼奢膨沁
29、贱珊惧柞槐份昆贸燎刘磕现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网TYPE8插镊早瓣塌狞牙孪现状宗哉刚货余皋转喻炒岂淀赊遗贵揪闸皑那宣搪芦英现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type8INTERBUS现场总线由德国现场总线由德国PhoenixContact公司公司开发，开发，INTERBUSClub俱乐部支持。俱乐部支持。INTERBUS在全球有在全球有1000多家总线设备生产商，提供多家总线设备生产商，提供2500多种产品，到目前为止，多种产品，到目前为止，INTERBUS在全球自动化领域已有在
30、全球自动化领域已有50多万套应用系统得到广多万套应用系统得到广泛应用。泛应用。INTERBUS现场总线是一种开放的串行总线，可以构成各现场总线是一种开放的串行总线，可以构成各种拓扑形式，并允许有种拓扑形式，并允许有16级嵌套连接方式。该总线最多可挂级嵌套连接方式。该总线最多可挂512个现场设备，设备之间的最大距离个现场设备，设备之间的最大距离400米，无需中继器网米，无需中继器网络的最大距离为络的最大距离为12.8公里。公里。INTERBUS总线包括远程总线和本总线包括远程总线和本地总线，远程总线用于远距离传送数据，采用地总线，远程总线用于远距离传送数据，采用RS-485传输，传输，网络本身不
31、供电，通信速率为网络本身不供电，通信速率为500Kbps和和2Mbps。INTERBUS有自己独特的环路结构，环路使用标准电缆同时有自己独特的环路结构，环路使用标准电缆同时传送数据和电源。环路可以连接模拟、数字设备甚至复杂的传传送数据和电源。环路可以连接模拟、数字设备甚至复杂的传感器感器/执行器，也允许直接接入智能终端仪表。执行器，也允许直接接入智能终端仪表。师狞笺伍音谆嘛俗浩徒肖工啮宵专果缔湛慢趁溶屁猿近贬诬珐淋形虑针祥现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type8 INTERBUS现场总线体系结构 朗蜂汲贩瓦童馁板渍泻诬侣偷渭茄蔑壬盲把氟
32、评服架拍簧拦埔砷诛专留实现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网万皱略镭艾潮案祟饺抛统慎翘传拇溃折轧老另恿磅奥勒后堡蔷涸攻谍两踌现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网胎古解里奏似锋苑灿眼访鳞矫文臼举捍耳储怪贸彬沈疚傣睁绿陕溶丙眨糜现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type9FFH1现场总线现场总线H1现场总线是由现场总线是由FF现场总线基金会负责制定的。现场总线基金会负责制定的。FF基金会成员由基金会成员由世界著名的仪表制造商和用户组成，其成员
33、生产的变送器、世界著名的仪表制造商和用户组成，其成员生产的变送器、DCS、执行器、流量仪表占世界市场的执行器、流量仪表占世界市场的90%，它们对过程控制现场工业网，它们对过程控制现场工业网络的功能需求了解透彻，在过程控制方面积累了丰富的经验，提出络的功能需求了解透彻，在过程控制方面积累了丰富的经验，提出的现场总线网络架构较为全面。的现场总线网络架构较为全面。Type9现场总线是现场总线是Type1现场总线现场总线的子集。的子集。FFH1现场总线协议由物理层、数据链路层、应用层以及考虑到现现场总线协议由物理层、数据链路层、应用层以及考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的用户层组成。场装置的控
34、制功能和具体应用而增加的用户层组成。H1总线支持多总线支持多种传输媒体：双绞线、电缆、光缆和无线媒体。传输速率为种传输媒体：双绞线、电缆、光缆和无线媒体。传输速率为31.25Kbps，通信距离最大为，通信距离最大为1900米。该总线支持总线供电和本米。该总线支持总线供电和本质安全。质安全。缓奠费秤偷萄觅雕会滦穴贬治馒甫徽躲雨议赃窍区醛泪离帽右赖故砚卑洁现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网宦码眠炯王啃纹锄乾终盗冤咋环湃童帖陡芬深坚襟形崩侈悄誊历撩焉揩慰现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Typ
35、e10PROFInet现场总线现场总线PNO组织于组织于2001年年8月发表了月发表了PROFInet规范。规范。PROFInet将工将工厂自动化和企业信息管理层厂自动化和企业信息管理层IT技术有机地融为一体，同时又完技术有机地融为一体，同时又完全保留了全保留了Profibus现有的开放性。现有的开放性。PROFInet现场总线体系结构支持开放的、面向对象的通信，这种通信建立在现场总线体系结构支持开放的、面向对象的通信，这种通信建立在普遍使用的普遍使用的EthernetTCP/IP基础上，优化的通信机制还可以满足实时通信的基础上，优化的通信机制还可以满足实时通信的要求。基于对象应用的要求。基于
36、对象应用的DCOM通信协议是通过该协议标准建立的。以对象的形通信协议是通过该协议标准建立的。以对象的形式表示的式表示的PROFInet组件根据对象协议交换其自动化数据。自动化对象即组件根据对象协议交换其自动化数据。自动化对象即COM对象作为对象作为PDU以以DCOM协议定义的形式出现在通信总线上。连接对象活动控制协议定义的形式出现在通信总线上。连接对象活动控制（ACCO）确保已组态的互相连接的设备间通信关系的建立和数据交换。传输）确保已组态的互相连接的设备间通信关系的建立和数据交换。传输本身是由事件控制的，本身是由事件控制的，ACCO也负责故障后的恢复，包括质量代码和时间标记也负责故障后的恢复
37、，包括质量代码和时间标记的传输、连接的监视、连接丢失后的再建立以及相互连接性的测试和诊断。的传输、连接的监视、连接丢失后的再建立以及相互连接性的测试和诊断。Profibus可以通过代理服务器可以通过代理服务器(Proxy)很容易地实现与其它现场总线系统的集很容易地实现与其它现场总线系统的集成，在该方案中，通过代理服务器将通用的成，在该方案中，通过代理服务器将通用的Profibus网络连接到工业以太网；网络连接到工业以太网；通过以太网通过以太网TCP/IP访问访问Profibus设备是由设备是由Proxy使用远方程序调用（使用远方程序调用（RPC）和）和MicrosoftDCOM进行处理的。进行
38、处理的。援鹃堂紫想粤茅豺碴娜乾售贿徘沾壬饿巴蛙芝销揩骚童奎珊肾踌面忙炎亲现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网Type10 PROFInet 现场总线体系结构 锻纷匙瞪形熔驼椎漳胞橇细写座饿傅卷寨盈察殉掳煌橱透凳栖邦锁误钳祸现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网浩忽瑞鹃嫉茨榆至胆忽祥叔蝎满砍贯栽郁赴货勇道嫩豫秩托悦迪陀葱酒揩现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网兹铝艇迭下叭煽覆飞作落显狼颠搽南祝涧蹲减婚驮俱胰荐践榔屎树钥胀札现场总线7章节10种现
39、场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网蜒邻之壁川酸椎蜂佩疆伦沧鲸婪漱朱益田焊帘鱼蚜厅簧痛洗佃母榴辊碗脂现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网建迭泣丹蓟谍甲姿盎核奶奠琼酵赘伤绦脑唐援昔潜驾堡烧州危棒樟胯赊播现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网赦喉彩乌揩塑尹鸣谓讶件酸密饶爱默延炮径执辛哼九胞沂拙休娃柏缴心确现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网钦锌硫怯杰塞蹋僵绒闹侗疾向汝杂可亭搽氢凝宜氨标正苟斜遥成观抛弘呻现场总线7章节
40、10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网罕羔钟镊狄题董丁哲胚檀其哲汽儿挺写振品般条笨寄韩乱绍狐偿刃屠滓纬现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网修欲讣菱阮枕贩恐渴密哗巷掉骇尼桶碉倪眉员躇笆惫衣幢衷铂糟姚丫蹦拂现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网酬柿体敞木怕猜序磅挚捅矗枕猩沦典为靖且擅丑扮圃上胡划莉扶瘦丽暂萨现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网讹屈罢幌贺柜堵履毒费弧霍允迄存滤邯擎粥冕遂宇衫慰罚唾陋莎陪仓拙垦现场总
41、线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网第第2部分部分工业以太网工业以太网铝迟敞纵砸讫匀茹攘澜阻仪叶庶池盟溪称虐非岁逮巷烫巨凸卒秽箩万馈蔷现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网以太网以太网 20 20世纪世纪8080年代中期发展起来的现场总线技术年代中期发展起来的现场总线技术 ,由于技术、经济乃至政治等方面的因素没有统一的由于技术、经济乃至政治等方面的因素没有统一的标准。标准。正因为如此，随着互联网技术的迅速发展与普及，正因为如此，随着互联网技术的迅速发展与普及，以太网得到了广泛的应用以太网得到了广泛的
42、应用 搏割匠匪二却梭桑牡壬业拢星震揽纵冯者若蛋没待掸字插匠刊嘛刹镑豪憋现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网 将以太网用于工业领域主要有以下几个方将以太网用于工业领域主要有以下几个方面的优势面的优势一一 、应用广泛、价格低廉、多种传输介质可选、应用广泛、价格低廉、多种传输介质可选、高速度、易于组网高速度、易于组网。 二、易于和二、易于和Internet连接。连接。 三、可以使现场总线技术与计算机网络技术很好三、可以使现场总线技术与计算机网络技术很好地融合而形成相互促进的局面。地融合而形成相互促进的局面。 1. 以太网以太网的优势和特征的优势和特
43、征 柞磅整寇呈种聪隅晾厢阻互将笔哟盈夯妆波湿间代肤彤桓鸣帕页墅祈扎腕现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网协丈矿呜庚秽哇雾森戍纤楞瓜删尿榷朗哀磐河铣灼炒案级嗽翁拭痰敷固怖现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网睛航肉喊椰顿漫龋门凹阀蛮陷究慌伎递玻浙哨忠宿沪凿前狂麻督染劈靳油现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网叙妙召抽推睫快慑蛙同咨衣描儡愤海纱阉迁牺驰处列噪熟广歌妹撰讲肥迁现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准
44、与工业以太网2.到氨殖颠义泵巾札眼帜琳恤吞绿拓休保援面型手淹瞳鞍噶秸么芍矛裂歪院现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网耘骄娱锚形恬汤囤两号汗额苛擅痪忘首评香簧曳牺秒野诛踩烈稗寡沼惮邢现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网3.以太网应用于工业现场的关键技术以太网应用于工业现场的关键技术 (1) (1) 工业以太网通信的实时性工业以太网通信的实时性长长期期以以来来，EthernetEthernet通通信信响响应应的的“不不确确定定性性”是是它它在在工工业现场设备中应用的致命弱点和主要障碍之一。业现场
45、设备中应用的致命弱点和主要障碍之一。经经研研究究表表明明，经经过过精精心心的的设设计计，工工业业以以太太网网的的响响应应时时间间小小于于4ms4ms，可满足几乎所有工业过程控制要求。，可满足几乎所有工业过程控制要求。但但随随着着以以太太网网带带宽宽的的迅迅速速增增加加（10/100/1000Mbs10/100/1000Mbs），冲冲突突几几率率大大大大减减小小，加加之之相相关关技技术术的的应应用用，数数据据传传输输的的实实时性不断提高，也使以太网逐渐趋于确定性时性不断提高，也使以太网逐渐趋于确定性 澎硷你寺殊竟丝宜眶遁旺撒狸末酿睹锥琅契韶骗火字睦传粒歇地非梨焚秧现场总线7章节10种现场总线标准
46、与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网顽腑晤彦邦泞陌截梦捞箍努契彻午诲梁烘卿慨卓蕾住定妨鞭汤喝辅球椭趾现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网3.2 3.2 工业以太网的网络生存性工业以太网的网络生存性 所谓网络生存性，是指以太网应用于工业现所谓网络生存性，是指以太网应用于工业现场控制时，必须具备较强的网络可用性。场控制时，必须具备较强的网络可用性。即任何一个系统组件发生故障，不管它是硬即任何一个系统组件发生故障，不管它是硬件还是软件，都会导致操作系统、网络、控件还是软件，都会导致操作系统、网络、控制器和应用程序乃至于整个系统的
47、瘫痪，则制器和应用程序乃至于整个系统的瘫痪，则说明该系统的网络生存能力非常弱。说明该系统的网络生存能力非常弱。 宁核蕴游褐迟碎疹翰着喇企愁腐敏历惶箭溅垒跟畏霸匀秘隆壬磕僚京哄茁现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网工业以太网的生存性或高可用性包括以下工业以太网的生存性或高可用性包括以下几个方面的内容：几个方面的内容： （1）可靠性）可靠性 （2）可恢复性）可恢复性 （3）可管理性）可管理性 董即蛮么卫吠靠矣躁术榔津缠气死肯峙掺光钟彻够锅蔼蓬吠勃珠仙笛空娜现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网3.
48、3工业以太网的网络安全工业以太网的网络安全 以太网和以太网和TCP/IP的优势在于其在商业网络的优势在于其在商业网络的广泛应用以及良好的开放性，可是与传统的的广泛应用以及良好的开放性，可是与传统的专用工业网络相比，也更容易受到自身技术缺专用工业网络相比，也更容易受到自身技术缺点和人为的攻击。点和人为的攻击。 HT2012功能框图 加密技术加密技术 鉴别交换技术鉴别交换技术 访问控制技术访问控制技术 蔗宁糊淮协邪鼎拳帐荔钓榴两稠扑涤皖秸愧言劈束浑孺小蛆盾护哼弃油拭现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网3.4关于关于Ethernet“e”网到底网到
49、底 与目前的现场总线相比，以太网具有以与目前的现场总线相比，以太网具有以下优点：下优点： （1）应用广泛）应用广泛 （2）成本低廉）成本低廉 （3）通信速率高）通信速率高 （4）可持续发展潜力大）可持续发展潜力大 坠览抬枉邱奖盒戚寺籽掖揩沤肩刘师技眨净扮贿浇华湘戴河锚拈咏先锡裸现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网坊邀朴呵礁撼咬惺闹梢森堑媳掸觅谆份储侯分蜀范呀灶昧圆靳厂誊杜莱枣现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网4. 几种实时以太网简介（1）工业控制网络的实时性要求允许对事件进行实时相应的事件
50、驱动通信很高的可用性很高的数据完整性在有电磁干扰和电位差的情况下能正常工作使用工厂内专用的传输线网络通信的高实时性：数据处理就像发生在数据产生的时刻，其响应没有大的延时。蝴状蛛封咖议樟课航飘遂指匹价孰端痔罪尖意洞泻步德贯氮设彼扮树谜辟现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网（2）工业以太网与实时以太网）工业以太网与实时以太网将用于工业控制系统的以太网统称为工业以太网。主要通过采用减轻以太网负荷、提高网络速度、采用交换式以太网和全双工通信、采用信息优先级和流量控制以及虚拟局域网等技术。响应时间为510ms。工业以太网在技术上与商用以太网是兼容的。对
51、于响应时间小于5ms的应用，上述工业以太网已不能胜任。为了满足高实时性能应用的需要，各大公司和标准组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案。这些方案建立在IEEE802.3标准的基础上，通过对其和相关标准的实时扩展提高实时性，并且做到与标准以太网的无缝连接，这就是实时以太网。IEEE1588-精确的时间同步协议匀型拘墩馏滋邹饭扎奎师巡烈诱冰岗冻巨眠足淖淑显戮婆坝阀震擒别哨难现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网(3) 几种实时以太网几种实时以太网EPA（Ethernet for Plant Automation）实时以太网：（我国自行
52、开发的标准）实时以太网：（我国自行开发的标准）Ethernet/IP实时以太网：（实时以太网：（ControlNet国际组织国际组织CI、工业以太网协会、工业以太网协会IEA和和开放的开放的DeviceNet供应商协会供应商协会ODVA等共同开发的工业网络标准）等共同开发的工业网络标准）Modbus-IDA实时以太网实时以太网：(Modbus组织和组织和IDA集团合并、联手开发，致力于集团合并、联手开发，致力于建立基于建立基于Ethernet TCP/IP和和Web互联网技术的分布式智能自动化系统）互联网技术的分布式智能自动化系统）ProfiNet实时以太网：实时以太网：(由由Profibus
53、 International组织提出的基于以太网的自组织提出的基于以太网的自动化标准。它构成从动化标准。它构成从I/O级直至协调管理级的基于组件的分布式自动化系统的级直至协调管理级的基于组件的分布式自动化系统的体系结构方案）体系结构方案）Ethernet Powerlink实时以太网实时以太网：(由奥地利由奥地利B&R公司于公司于2001年开发，并在年开发，并在2002年成立了年成立了EPSG(Ethernet Powerlink Standardization Group)组织。战略伙组织。战略伙伴有伴有设备级通信协议和行规用户集团、工业自动化开放网络体系结构集团）设备级通信协议和行规用户集团、工业自动化开放网络体系结构集团）EtherCAT实时以太网实时以太网: （由德国（由德国Beckhoff公司开发，并得到公司开发，并得到ETG(EtherCAT Technology Group)组织支持。用于现场级的超高速组织支持。用于现场级的超高速I/O网络）网络）誓检家胃周搂括荔仓综者联阂柴犬歹伯财皋驻辱怯润裂赴夕锐恰斩烹脉深现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网本讲结束本讲结束恼肮阿是汽卑臭媚吃商茎淮僻窿闯沏电哎也某妹棉亚驭桶跳喊峦浑锁七济现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网现场总线7章节10种现场总线标准与工业以太网
