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1、现场总线控制系统现场总线控制系统第第1讲讲Fieldbus Control System，FCS 信息学院自动化系信息学院自动化系凌志浩凌志浩 圆莫旅绰茧熬椒斡装嗽季副荔裙济皇丰唱法自煤辫痢提聂鄂纲肇拙酥悟柄现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS0 0 绪论绪论0.1 0.1 微机测控技术主要研究对象微机测控技术主要研究对象 微机测控技术主要研究如何将检测与传感技术、计算机微机测控技术主要研究如何将检测与传感技术、计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程并设计出所需要的技术和自动控制理论应用于工业生产过
2、程并设计出所需要的微机测控系统。微机测控系统。 0.2 0.2 微机测控系统的组成与特点微机测控系统的组成与特点0.2.1 0.2.1 微机测控系统的一般概念微机测控系统的一般概念 微机测控系统就是利用微型计算机来实现生产过程的自微机测控系统就是利用微型计算机来实现生产过程的自动测试与控制的动测试与控制的系统。系统。微机测控系统典型结构图种哩淋献闭皖餐滞朵爵墓仿圈萎仪逼梁传绩秦凛预挞名籍讫波弯京屡肄疼现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS微机测控系统的微机测控系统的工作原理工作原理可归纳为以下可归纳为以下
3、3步：步：实实时时数数据据采采集集：通通过过测测量量变变送送装装置置完完成成被被控控量量的的瞬时值的检测和输入。瞬时值的检测和输入。实实时时控控制制决决策策：对对采采集集的的数数据据进进行行分分析析和和处处理理，按预定的控制策略决定采取何种控制行为。按预定的控制策略决定采取何种控制行为。 实时控制输出实时控制输出：根据控制决策，向执行机构发出：根据控制决策，向执行机构发出实时控制信号，完成系统控制任务。实时控制信号，完成系统控制任务。实时实时的含义是指信号的输入、计算、输出都要在一定的的含义是指信号的输入、计算、输出都要在一定的时间间隔内完成。时间间隔内完成。（软实时（软实时RTOSRTOS、
4、硬实时、硬实时RTOSRTOS）在线在线是指：在微机测控系统中，生产过程与计算机直接是指：在微机测控系统中，生产过程与计算机直接连接并受计算机的控制，有时也称为联机方式。连接并受计算机的控制，有时也称为联机方式。 0.2.20.2.2微机测控系统的组成微机测控系统的组成 微机测控系统主要由被控对象、过程输入输出通道微机测控系统主要由被控对象、过程输入输出通道及计算机系统三部分组成。及计算机系统三部分组成。睦筷抉订佃埋桨少旗唁薛铰排投瘸剃占呐射撬姿呀闰看买学玄咸埃过带螟现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS
5、 过程输入输出通道也叫生产过程通道，包括模拟量过程输入输出通道也叫生产过程通道，包括模拟量输入输出通道、数字量输入输出通道、测量变送、执行输入输出通道、数字量输入输出通道、测量变送、执行机构、电气开关等装置。机构、电气开关等装置。0.2.3 0.2.3 微机测控系统的微机测控系统的软件组成软件组成 系统软件系统软件（RTOS） 应用软件应用软件（组态、先控）（组态、先控）0.2.4 0.2.4 微机测控系统的微机测控系统的特点特点灵活性灵活性（规模、复杂度）（规模、复杂度）适应性适应性（嵌入式）（嵌入式）微机测控系统组成结构框图 编预煞逐改吐福袜耙捂巨助摩抠泌涧镑胡绽频育宜喝狐辉重舵婆厅抛涯矩
6、现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS0.3 0.3 微机测控系统的典型形式微机测控系统的典型形式 0.3.1 0.3.1 操作指导控制系统操作指导控制系统这种形式的系统属于开环系统，计算机按照一定的时间这种形式的系统属于开环系统，计算机按照一定的时间间隔对生产现场的参数进行采样、处理、显示、打印或报警，间隔对生产现场的参数进行采样、处理、显示、打印或报警，操作人员根据这些结果进行设定值的修改操作人员根据这些结果进行设定值的修改或必要的操作。或必要的操作。 操作指导控制系统原理图 鞭炯侮袜终涯闲霜腥鉴涉院
7、津裹玄疽然磊阐感屑韶硬堑簧仙采战桐挣歧尹现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS0.3.2 0.3.2 直接数字控制系统直接数字控制系统 直接数字控制（简称直接数字控制（简称DDCDDC）系统的基本思想是：）系统的基本思想是：利用微型计算机对多个被控参数进行巡回检测，并与利用微型计算机对多个被控参数进行巡回检测，并与给定值比较，然后按照预定的控制规律进行计算，最给定值比较，然后按照预定的控制规律进行计算，最后发出控制信息完成对生产过程的控制，使被控参数后发出控制信息完成对生产过程的控制，使被控参数稳定在给定
8、值上。稳定在给定值上。直接数字控制系直接数字控制系统是是计算机在工算机在工业生生产过程控制中最普遍的一种程控制中最普遍的一种应用方式。它要求用方式。它要求实时性好、可靠性高、适性好、可靠性高、适应性性强。 直接数字控制系统原理框图 房窝川憋胳绰纯堪孩四给虏姜尹本乍肋乐俩吹岿构阶啡剃捎蚕喂抑丁甫絮现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS0.3.3 0.3.3 监督计算机控制系统监督计算机控制系统 监督计算机控制（简称监督计算机控制（简称SCCSCC）系统的基本思想是：微）系统的基本思想是：微型计算机根据原始工
9、艺信息和其它参数，按照描述生产型计算机根据原始工艺信息和其它参数，按照描述生产过程的数学模型，自动改变模拟调节器或过程的数学模型，自动改变模拟调节器或DDCDDC微型计算机微型计算机的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。 监督计算机控制系统原理框图a) SCC+模拟调节器系统 b) SCC+DCC系统 它它有两种不同的有两种不同的结构形式：一种是构形式：一种是SCC+模模拟控制器控制器，另一种是，另一种是SCC+DDC控制系控制系统。它是操作指它是操作指导控制系控制系统和和DDC系系统的的综合和合和发展展，SCC系系统较DDC系系统更接近生更接近生
10、产变化化实际情况，它不情况，它不仅可以可以进行定行定值控制，控制，还可以可以进行行顺序控制、最序控制、最优控制等。控制等。窑账皂筒酝坠滩诣允焊饲镑援笋垣傲悼兰慑孽笔韶耐凄糖抽现甘保抨大弘现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS0.3.4 0.3.4 分散控制系统分散控制系统 分散控制系统（简称分散控制系统（简称DCSDCS）的基本思想是：利用分）的基本思想是：利用分散控制、集中操作、分而自制、综合协调的原则，将测散控制、集中操作、分而自制、综合协调的原则，将测控系统分为控系统分为分散过程控制级分散过程控制级
11、、集中操作监控级集中操作监控级和和综合信综合信息管理级息管理级等三级，构成一分级形式的分布式控制系统。等三级，构成一分级形式的分布式控制系统。 分散控制系统原理框图 萝赌现当彰犯吻郎洽敌岸普贷官峰媳娥大奖援忽讶钧受全藩丸畏池喉加状现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS0.3.5 0.3.5 现场总线控制系统现场总线控制系统 现场总线控制系统（简称现场总线控制系统（简称FCSFCS）其结构模式为）其结构模式为“工工作站作站现场总线智能仪表现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠二层结构，成本低、可靠性高，可
12、实现真正的开放式互连系统结构。性高，可实现真正的开放式互连系统结构。 FCS控制层原理图 牵缠灰辞础公拉矾慧拽裴燎搀湘冤绣在蚜渔姜瓣揍霓样开拟器缩沁胰兔茫现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS1 现场总线的概述（FieldBusFieldBus） 传统控制系统传统控制系统传统控制系统传统控制系统现场仪表现场仪表现场仪表现场仪表(I/O)(I/O)控制器控制器控制器控制器一对一连接一对一连接一对一连接一对一连接420mA420mA010mA010mA24VDC24VDC8080年代开始年代开始年代开始年代开
13、始智能现场设备普遍应用智能现场设备普遍应用智能现场设备普遍应用智能现场设备普遍应用a.a.a.a.包含包含包含包含CPUCPUCPUCPUb.b.b.b.能直接数字通信能直接数字通信能直接数字通信能直接数字通信c.c.c.c.具有很强的功能具有很强的功能具有很强的功能具有很强的功能例如，智能化变送器除了具有例如，智能化变送器除了具有例如，智能化变送器除了具有例如，智能化变送器除了具有常规意义上的信号测量和变送常规意义上的信号测量和变送常规意义上的信号测量和变送常规意义上的信号测量和变送功能以外，往往它还具有自诊功能以外，往往它还具有自诊功能以外，往往它还具有自诊功能以外，往往它还具有自诊断、报
14、警、在线标定甚至断、报警、在线标定甚至断、报警、在线标定甚至断、报警、在线标定甚至PIDPIDPIDPID运运运运算等功能算等功能算等功能算等功能智能现场设备与主机系智能现场设备与主机系智能现场设备与主机系智能现场设备与主机系统间待传输的信息量急统间待传输的信息量急统间待传输的信息量急统间待传输的信息量急剧增加。剧增加。剧增加。剧增加。现场总线技术的初始想法：现场总线技术的初始想法：现场总线技术的初始想法：现场总线技术的初始想法：设想全部或大部分现场设备都设想全部或大部分现场设备都设想全部或大部分现场设备都设想全部或大部分现场设备都具有直接进行通信的能力，并具有直接进行通信的能力，并具有直接进
15、行通信的能力，并具有直接进行通信的能力，并具有统一的通信协议，只需一具有统一的通信协议，只需一具有统一的通信协议，只需一具有统一的通信协议，只需一根通信电缆就可将分散的现场根通信电缆就可将分散的现场根通信电缆就可将分散的现场根通信电缆就可将分散的现场设备连接起来，完成对现场设设备连接起来，完成对现场设设备连接起来，完成对现场设设备连接起来，完成对现场设备的监控。备的监控。备的监控。备的监控。 3C技术的发展技术的发展微机化仪器仪表的成熟和应用微机化仪器仪表的成熟和应用锐弓盯池痞奶类驴足盏邱涕帖椿鲜致暂妙拆板惶颐池燎蜗扎瘟寸低来禹鞋现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS
16、现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS1.1.现场总线概述现场总线概述 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的之一，被誉为自动化领域的计算机局域网计算机局域网。它的。它的出现标志着工业控制技术领域又一个新时代的开出现标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始。始。 现有的多数现场设备，为提高其性能价格比，现有的多数现场设备，为提高其性能价格比，在实现其内部操作时都采用了微处理器和数字化在实现其内部操作时都采用了微处理器和数字化元件，于是就提出了必须在这些领域的数字设备元件，于是就提出了必须在这些领域的数字设备
17、之间实现数字通信的要求。采用现场总线的目的之间实现数字通信的要求。采用现场总线的目的就是为了满足这种要求，为工业领域中的测量和就是为了满足这种要求，为工业领域中的测量和调节控制设备提供实现串行数字通信的手段。调节控制设备提供实现串行数字通信的手段。鞭叹逞鞋专省敞陀晃贿悬呆腰偶塞锚悠尺枉糜悦莆赠语阑耳实笑棚陋孜膜现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS1.1.现场总线概述现场总线概述现场总线现场总线(Fieldbus)的概念：的概念：是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双是连接智能现场设备和自动化系统的全
18、数字、双向、多站的通信系统。向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题之间的信息传递问题。主要用于：主要用于：制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中。系统中。 窃瘁爪忻卒紊垒瞩翅涌显吝牵吊屡牌已用写崖蚂嘱履甚易敖沙亥此雏睁在现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSyst
19、em，FCS现场总线定义现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的向传输、多分支结构的向传输、多分支结构的向传输、多分支结构的通信网络通信网络通信网络通信网络。 它的关键标志是能支持它的关键标志是能支持它的关键标志是能支持它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的双向、多节点、总线式的双向、多节点、总线式的双向、多节点、总线式的全数字全数字全数字全数字通讯通讯通讯通讯。 网网络络节节点点包括包括IPCIPC、PLCPL
20、C以及各种智能化的现场控制设备以及各种智能化的现场控制设备 基于统一、规范的通信协议基于统一、规范的通信协议 通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享 网网络络体体系系通信总线在现场设备中的延伸通信总线在现场设备中的延伸 生产控制生产控制网络结构网络结构 位于位于的底层的底层 朝脐粉函痛窄傲爽你募拧钦腻速领刑叔壶编腐硅钢俐挽霞瞬谎签啤核辙贴现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS2.2.现场总线的发展现场总线的发展（1）早期的控制系统主要是）早期的控制系统主要是模
21、拟仪表控制系统模拟仪表控制系统，设备，设备之间传输的信号为之间传输的信号为15V或或420mA的直流模拟信号，的直流模拟信号，信号的精度较低，传输过程中易受干扰。信号的精度较低，传输过程中易受干扰。（2）出现以单片机、计算机和）出现以单片机、计算机和PLC为控制器的为控制器的集中数集中数字控制系统字控制系统，其内部传输的是数字信号，克服了模拟，其内部传输的是数字信号，克服了模拟仪表中信号精度较低的缺点，提高了抗干扰能力。整仪表中信号精度较低的缺点，提高了抗干扰能力。整个系统的可靠性低，风险高度集中。另外，当任务增个系统的可靠性低，风险高度集中。另外，当任务增加时会使系统性能下降。加时会使系统性
22、能下降。（3）又出现以集中管理、分散控制为核心思想的集散）又出现以集中管理、分散控制为核心思想的集散控制系统（控制系统（DCS），在），在20世纪末期逐步占据了主导地世纪末期逐步占据了主导地位。位。嘎酋挖丑岩隐且傅糠斌扛芜吼姑大乐恿酞湘蹈沫芦焦霖跪氢谣果趋甚俱嘻现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS2.2.现场总线的发展现场总线的发展在在DCS中中管理与控制管理与控制相相分离分离，上位机用于集中监视，上位机用于集中监视管理功能，多台下位机下放分散到现场实现分布式控管理功能，多台下位机下放分散到现场实现分布
23、式控制功能，上下位机之间以控制网络互联以实现相互之制功能，上下位机之间以控制网络互联以实现相互之间的信息传递，间的信息传递，克服了集中数字控制系统克服了集中数字控制系统对控制器的对控制器的处理能力和可靠性要求很高的处理能力和可靠性要求很高的缺点缺点。由于不同的由于不同的DCS厂家出于垄断经营的目的而对其控厂家出于垄断经营的目的而对其控制通讯网络制通讯网络采用专用的封闭形式采用专用的封闭形式，不同厂家的，不同厂家的DCS系系统之间以及统之间以及DCS与上层的与上层的Intranet、Internet之间之间难以难以实现网络互联和信息共享实现网络互联和信息共享，因此，因此DCS系统实质上是一系统实
24、质上是一种专用封闭的、不能互联的分布式控制系统，且种专用封闭的、不能互联的分布式控制系统，且DCS价格昂贵，用户对此提出了价格昂贵，用户对此提出了开放性开放性和降和降低成本低成本的迫切的迫切要求。要求。椿锤歇垒酬痉限肌哭锤煎孙存捏撤与鞠唉冻萎柳签数儿容你切拭呛胆窃硼现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS2.2.现场总线的发展现场总线的发展（4）现场总线控制系统（）现场总线控制系统（FCS）正是顺应了上述的用户要求，采用）正是顺应了上述的用户要求，采用了现场总线这一开放的、可互连的网络技术将现场的各种控制器
25、了现场总线这一开放的、可互连的网络技术将现场的各种控制器和仪表设备相互连接，把控制功能彻底下放到现场，降低了安装和仪表设备相互连接，把控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。因此，成本和维护费用。因此，FCS系统实质上是一种系统实质上是一种开放开放的、可以的、可以互互连连的、的、低成本低成本的、的、彻底分散彻底分散的分布式控制系统。的分布式控制系统。1984年，年，美国仪表协会美国仪表协会（ISA）下属的标准与实施工作组中的）下属的标准与实施工作组中的ISA/SP50开始制定现场总线标准；开始制定现场总线标准；1985年，年，国际电工委员会国际电工委员会决定决定由由ProwayWor
26、kingGroup负责现场总线体系结构与标准的研究制负责现场总线体系结构与标准的研究制定工作；定工作；1986年，年，德国德国开始制定过程现场总线开始制定过程现场总线（ProcessFieldbus）标准，简称为）标准，简称为PROFIBUS，由此拉开了现场，由此拉开了现场总线标准制定及其产品开发的序幕。与此同时，总线标准制定及其产品开发的序幕。与此同时，其他一些组织或其他一些组织或机构机构（如（如WorldFip等）也开始从事现场总线标准的制定和研究。等）也开始从事现场总线标准的制定和研究。幼壹晒殉狱忻蒂董浦惶筒夫衍麦册捧跨俯大涣辖雄思哈础膜酣粹俊垄宵荡现场总线1章节FieldbusCont
27、rolSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS2.2.现场总线的发展现场总线的发展 现场总线技术起源于欧洲，目前以欧、美、现场总线技术起源于欧洲，目前以欧、美、日地区最为发达，世界上已出现过的总线种类近日地区最为发达，世界上已出现过的总线种类近200种。经过近种。经过近2020年的竞争和完善，目前较有生年的竞争和完善，目前较有生命力的有命力的有1010多种，并仍处于激烈的市场竞争之中。多种，并仍处于激烈的市场竞争之中。加之众多自动化仪表制造商在开发智能仪表通信加之众多自动化仪表制造商在开发智能仪表通信技术中已形成的不同特点，使得统一标准的制订技术中已
28、形成的不同特点，使得统一标准的制订困难重重。困难重重。 由于较长时期没有统一标准，对用户影响最由于较长时期没有统一标准，对用户影响最大的就是难以把不同制造商生产的仪表集成在一大的就是难以把不同制造商生产的仪表集成在一个系统中。因此，现场总线在过程控制中实际应个系统中。因此，现场总线在过程控制中实际应用，一直延误到用，一直延误到2020世纪世纪9090年代后期才逐步实现。年代后期才逐步实现。 客煤崇筹寐遍息狄罪协窜懂蛋劲黎肛焙辐耐踏否所马辉益搂炎宴祭调卡厘现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS 1996 1
29、996年到年到19981998年，国际性组织年，国际性组织FFFF（现场总线（现场总线基金会）和基金会）和PNOPNO（ProfibusProfibus国际组织）先后发布国际组织）先后发布了适于过程自动化的现场总线标准了适于过程自动化的现场总线标准H1H1、H2(HSE)H2(HSE)和和Profibus-PA,H1Profibus-PA,H1和和PAPA都在实际工程中开始应用。都在实际工程中开始应用。19991999年底，包含年底，包含8 8种现场总线标准在内的国际标种现场总线标准在内的国际标准准IEC-61158IEC-61158开始生效，除开始生效，除H1H1、HSEHSE和和PAPA外
30、，还有外，还有WorldFIPWorldFIP、InterbusInterbus、ControlNetControlNet、P-NETP-NET、SwiftNetSwiftNet等五种。等五种。 诞生于不同领域的总线技术往往对这一特定诞生于不同领域的总线技术往往对这一特定的领域的适用性就好一些。如的领域的适用性就好一些。如ProfibusProfibus较适合于较适合于工厂自动化，工厂自动化， CAN CAN适用于汽车工业，适用于汽车工业， FF FF总线总线（Foundation FieldbusFoundation Fieldbus）主要适用于过程控制，）主要适用于过程控制，LONLON适
31、用于楼宇自动化等。适用于楼宇自动化等。2.现场总线的发展邓鸵汛把堕崭斩士翼多划嗡潦缺届诗咙息抽剔旺鸳韶楔薯闭甄痢嘶撑穷仿现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS3.3.现场总线的结构现场总线的结构 按照国际标准化组织（按照国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互连（）制定的开放系统互连（OSI）参）参考模型建立的。将七层简化成三层，分别由考模型建立的。将七层简化成三层，分别由OSI参考模型的第一层物理参考模型的第一层物理层，第二层数据链路层，第七层应用层组成，网络通信流量与差错控层，第二层数据链路层，第七层
32、应用层组成，网络通信流量与差错控制由数据链路层完成。考虑现场总线的通信特点，有些现场总线还设制由数据链路层完成。考虑现场总线的通信特点，有些现场总线还设置了一个现场总线访问子层，如图所示置了一个现场总线访问子层，如图所示。 瘤酌卡扳壶噬孔对客围缎山尚太篮蓬焚冯捡牵组卫类柬仰瓤甫摈亨汪况湖现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS工厂自动化信息网络分层结构：工厂管理级、车间监控级、现场设备级工厂自动化信息网络分层结构：工厂管理级、车间监控级、现场设备级 IBM CompatibleASCII PrinterPl
33、otterTower boxDataASCII PrinterASCII Printer工厂管理级工厂骨干网车间监控网车间监控级现场级网络现场设备级章石融铅粗达萄坏楔醉惜蛛预禾赢天肠瓣碑子衙已瓷皖橇熔荧择吏鹤粳饵现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS3.1达宣赁躬承樟贯叙捎囊惟丰抨茧死蝉卧朱橡散弃氯楔巍赂违歼牵尸垒剿黎现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS隶轻廷搽酉朱设犹熬既洽仟著缔痢双陪卒猫禾符额屉眶国伞叠啡挛挽仪
34、爵现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS3.2现场总线的结构特点现场总线的结构特点IPC、PLCI/O子系统Ethernet/Highway FiledbusController/GetwayFiledbusDCSDCS实际上是实际上是“半分散半分散”、“半数字半数字”的系的系统统FCSFCS采用的是一个完全分散的控制方式采用的是一个完全分散的控制方式 叙瑚檄著彬观溢刊殴劳踞仔耪虎教顷裙彬耐椽走趾握其匙黑罪墨益康漾秦现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节Fieldb
35、usControlSystem，FCS 现场总线控制系统兴起于现场总线控制系统兴起于现场总线控制系统兴起于现场总线控制系统兴起于9090年代，它采用现场总线作为系统的底层控制网年代，它采用现场总线作为系统的底层控制网年代，它采用现场总线作为系统的底层控制网年代，它采用现场总线作为系统的底层控制网络，沟通生产过程现场仪表、控制设备及其与更高控制管理层次之间的联系，络，沟通生产过程现场仪表、控制设备及其与更高控制管理层次之间的联系，络，沟通生产过程现场仪表、控制设备及其与更高控制管理层次之间的联系，络，沟通生产过程现场仪表、控制设备及其与更高控制管理层次之间的联系，相互间可以直接进行数字通信，通常
36、我们相互间可以直接进行数字通信，通常我们相互间可以直接进行数字通信，通常我们相互间可以直接进行数字通信，通常我们把把把把FCSFCS称为第五代控制系统称为第五代控制系统称为第五代控制系统称为第五代控制系统。5050年代之前的气动仪表控制系统称作第一代年代之前的气动仪表控制系统称作第一代年代之前的气动仪表控制系统称作第一代年代之前的气动仪表控制系统称作第一代单元组合仪表为基础的常规仪表控制系统称为第二代单元组合仪表为基础的常规仪表控制系统称为第二代单元组合仪表为基础的常规仪表控制系统称为第二代单元组合仪表为基础的常规仪表控制系统称为第二代集中型计算机控制系统称为第三代集中型计算机控制系统称为第三
37、代集中型计算机控制系统称为第三代集中型计算机控制系统称为第三代第四代控制系统是指第四代控制系统是指第四代控制系统是指第四代控制系统是指7070年代中期以后发展起来的年代中期以后发展起来的年代中期以后发展起来的年代中期以后发展起来的DCSDCS作为新一代控制系统：作为新一代控制系统：作为新一代控制系统：作为新一代控制系统：一一一一 方方方方 面：面：面：面：FCSFCS突破了突破了突破了突破了DCSDCS采用专用通信网络的局限，采用了基于开采用专用通信网络的局限，采用了基于开采用专用通信网络的局限，采用了基于开采用专用通信网络的局限，采用了基于开放式、标准化的通信技术，克服了封闭系统所造成的缺陷
38、；放式、标准化的通信技术，克服了封闭系统所造成的缺陷；放式、标准化的通信技术，克服了封闭系统所造成的缺陷；放式、标准化的通信技术，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面：另一方面：另一方面：另一方面：FCSFCS进一步变革了进一步变革了进一步变革了进一步变革了DCSDCS中中中中“ “集散集散集散集散” ”系统结构，形成了全分系统结构，形成了全分系统结构，形成了全分系统结构，形成了全分布式系统构架，把控制功能彻底下放到现场。布式系统构架，把控制功能彻底下放到现场。布式系统构架，把控制功能彻底下放到现场。布式系统构架，把控制功能彻底下放到现场。 需要提醒的是，需要提醒的是，需要提醒的是，需要提醒的
39、是，DCSDCS以其成熟的发展、完备的功能及广泛的应以其成熟的发展、完备的功能及广泛的应以其成熟的发展、完备的功能及广泛的应以其成熟的发展、完备的功能及广泛的应用，在目前的工业控制领域内仍然扮演着极其重要的角色。用，在目前的工业控制领域内仍然扮演着极其重要的角色。用，在目前的工业控制领域内仍然扮演着极其重要的角色。用，在目前的工业控制领域内仍然扮演着极其重要的角色。 驼舍蛊希泽侈陵赴缚宴昔洪盲戌灵晒像各歪圣嗅埔哺狞蹦哦姨曙俭复钎黔现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS(1)全数字化通信全数字化通信 (2)
40、开放型的互联网络开放型的互联网络 (3)互可操作性与互用性互可操作性与互用性 (4)现场设备的智能化现场设备的智能化 (5)系统结构的高度分散性系统结构的高度分散性 (6)对现场环境的适应性对现场环境的适应性 4 现场总线的技术特征 核百鸵搔稻绵弯吸自蚤俘襄亡瓣臭氦疵准披子盏箩筐凯智购表阑思翼鸟指现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS4 4.1 1 现场总线的现场总线的特点特点现场控制设备现场控制设备具有通信功能具有通信功能，便于构成工厂底，便于构成工厂底层控制网络。层控制网络。通信标准通信标准的公开、一
41、致，使系统具备开放性，的公开、一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。设备间具有互可操作性。功能块与结构的功能块与结构的规范化规范化使相同功能的设备间具使相同功能的设备间具有互换性。有互换性。控制功能控制功能下放到现场下放到现场，使控制系统结构具备高，使控制系统结构具备高度的分散性。度的分散性。筐宏磕乖益趁徒欲肤谎识痊乒能翠扫盆罩劣捞狮滤粥伏想宋设桨弓腑屹怜现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS4.2 现场总线的现场总线的优点优点现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的现场总线使自控设备与系统步入了
42、信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的领域；行列，为其应用开拓了更为广阔的领域；一对双绞线上可挂接多个控制设备，一对双绞线上可挂接多个控制设备，便于节省便于节省安装费用；安装费用；节省维护开销；节省维护开销；提高了系统的可靠性；提高了系统的可靠性；为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。场旋究呸马炎伟遏吃揖鞍陵狸郊蓟权杉钧也忍氦绊蚤咖拙苯同跌匹浦锥讲现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS蔡坡烫沥锹腰莫锦尿朽数凹咒筛窗波勾渗护佬植肃浊巫整惠布千鹿俊巡杖现场总线1章节Fi
43、eldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS5. 现场总线国际标准化概况基本情况基本情况现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但由于行业与段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但由于行业与段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但由于行业与段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身地域发展等历史原因，加上各公司和
44、企业集团受自身地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，致使现场总线的国际化标准工作进展缓利益的驱使，致使现场总线的国际化标准工作进展缓利益的驱使，致使现场总线的国际化标准工作进展缓利益的驱使，致使现场总线的国际化标准工作进展缓慢，至今尚未形成完整统一的国际标准。慢，至今尚未形成完整统一的国际标准。慢，至今尚未形成完整统一的国际标准。慢，至今尚未形成完整统一的国际标准。19991999年形成了一个由年形成了一个由8 8个类型组成的个类型组成的IEC61158IEC61158现场总线国际标准现场总线国际标准 IEC 61158IEC
45、61158成了国际上制订时间最长、意见分歧最大的国际标准之一成了国际上制订时间最长、意见分歧最大的国际标准之一 肩叹虑任录掏豢加芝辑仪柄日拢扇岁汉糠淌从眷疯谦檄竹标与鹏涕索兆绚现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCSIEC61158现场总线标准IEC61158IEC61158国际标准只是一种模式，国际标准只是一种模式，国际标准只是一种模式，国际标准只是一种模式， 8 8种类型都是平等的种类型都是平等的种类型都是平等的种类型都是平等的各组织按照各组织按照各组织按照各组织按照IECIEC技术报告技术报告技术报告
46、技术报告Type1Type1的框的框的框的框架组织各自的行规，但不改变各组架组织各自的行规，但不改变各组架组织各自的行规，但不改变各组架组织各自的行规，但不改变各组织专有的织专有的织专有的织专有的行规（行规（行规（行规（ProfileProfile） 。IECIEC标准的其中标准的其中标准的其中标准的其中Type2Type2Type8Type8需要需要需要需要对对对对Type1Type1提供接口，而标准本身不提供接口，而标准本身不提供接口，而标准本身不提供接口，而标准本身不要求要求要求要求Type2Type2Type8Type8之内提供接口，之内提供接口，之内提供接口，之内提供接口，用户在应用
47、各类型时仍可使用各自用户在应用各类型时仍可使用各自用户在应用各类型时仍可使用各自用户在应用各类型时仍可使用各自的行规，其目的就是为了保护各自的行规，其目的就是为了保护各自的行规，其目的就是为了保护各自的行规，其目的就是为了保护各自的利益。的利益。的利益。的利益。 IEC 61158IEC 61158IEC 61158IEC 61158Type1Type1Type1Type1：IEC 61158IEC 61158IEC 61158IEC 61158技术报告技术报告技术报告技术报告Type2Type2Type2Type2：ControlNetControlNetControlNetControlN
48、etType3Type3Type3Type3：Profibus Profibus Profibus Profibus Type4Type4Type4Type4：P P P PNetNetNetNetType5Type5Type5Type5：FF HSE FF HSE FF HSE FF HSE Type6Type6Type6Type6：SwiftNETSwiftNETSwiftNETSwiftNETType7Type7Type7Type7：WorldFIPWorldFIPWorldFIPWorldFIPType8Type8Type8Type8：InterbusInterbusInterbusI
49、nterbus以上以上以上以上8 8 8 8种总线采用完全不同的通信协议！种总线采用完全不同的通信协议！种总线采用完全不同的通信协议！种总线采用完全不同的通信协议！洒福乍蜒砧惜负拘侠畴觉犹臀霹纬顷织掂隅肤币熏巴适辣蒂摩输拌惶鹏午现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线标准现场总线标准:2003年年4月，月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第现场总线标准第3版正版正式成为国际标准，规定式成为国际标准，规定10种类型的现场总线。种类型的现场总线。Type 1 TS61158现场总线现场总线Type
50、 2 ControlNet和和Ethernet/IP现场总线现场总线Type 3 Profibus现场总线现场总线Type 4 P-NET现场总线现场总线Type 5 FF HSE现场总线现场总线Type 6 SwiftNet现场总线现场总线Type 7 World FIP现场总线现场总线Type 8 Interbus现场总线现场总线Type 9 FF H1现场总线现场总线Type 10 PROFInet现场总线现场总线芽娃难哆橙鼻甘侍际釉莫札诞堪忧糕孵孰栓姬符盼诚墅鸽忽观骆黎穆怠梧现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSy
51、stem，FCSIEC 61158 Type1现场总线IEC 61158 Type1IEC 61158 Type1IEC 61158 Type1IEC 61158 Type1是是是是IECIECIECIEC推荐的现场总线标准推荐的现场总线标准推荐的现场总线标准推荐的现场总线标准 网网络络协协议议物理层物理层物理层物理层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层应用层应用层应用层应用层用户层用户层用户层用户层考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的采用采用ISO/OSI的
52、简化模型。的简化模型。二揣滇龋冻勿查粮楔抛病货们虱落疆烯郑举煎偏两活矢激侍颈税檀清蔽剖现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS 物理层功功功功 能能能能物理层提供机械、电气、功能性和规程性功能物理层提供机械、电气、功能性和规程性功能物理层提供机械、电气、功能性和规程性功能物理层提供机械、电气、功能性和规程性功能 传输介质传输介质传输介质传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输有双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输有双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输有双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输 类类类类 型型型型 低速现场
53、总线低速现场总线低速现场总线低速现场总线H H H H1 1 1 1高速现场总线高速现场总线高速现场总线高速现场总线H H H H2 2 2 2传输速率为传输速率为传输速率为传输速率为31.25kbps31.25kbps31.25kbps31.25kbps主要用于现场级主要用于现场级主要用于现场级主要用于现场级它能够通过总线为现场仪表它能够通过总线为现场仪表它能够通过总线为现场仪表它能够通过总线为现场仪表供电，并支持带总钱供电设供电，并支持带总钱供电设供电，并支持带总钱供电设供电，并支持带总钱供电设备的本质安全。备的本质安全。备的本质安全。备的本质安全。H2H2H2H2总线主要面向过程控制级、
54、远程总线主要面向过程控制级、远程总线主要面向过程控制级、远程总线主要面向过程控制级、远程I/OI/OI/OI/O和和和和其它高速数据传输的应用，其传输速率为其它高速数据传输的应用，其传输速率为其它高速数据传输的应用，其传输速率为其它高速数据传输的应用，其传输速率为1Mbps1Mbps1Mbps1Mbps、2.5Mbps2.5Mbps2.5Mbps2.5Mbps和和和和100Mbps100Mbps100Mbps100Mbps。 (HSE)亿颤星哟响谤泣绒纹腥掺腺快及白栓拧箩吾瘤端嗽剁孺萨周十葵烟恰翠烦现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusC
55、ontrolSystem，FCS接收数据链路层的数据，经加工变为电信号后进行发送（传输；将接收到的电信号进行相反处理，并将数据送交链路层。通常，采用曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码。01每个码均有一次跳变，这样就把一个码分成两半，以前半个码的值为准。每个码均有一次跳变，在每位开始的边界跳变为0，在每位开始的边界不跳变为1 。沸戈拣赫惑茬啼忧别巾偏二狰味喻据机泞娄稍邀类银否问矿编搂酱夷长拭现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS 数据链路层 应用层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层负责实现负责实现负责实现
56、负责实现链路活动调度链路活动调度链路活动调度链路活动调度，数据的接收发送，数据的接收发送，数据的接收发送，数据的接收发送，活动状态的响应，总线上各设备间的链路时间同步等。活动状态的响应，总线上各设备间的链路时间同步等。活动状态的响应，总线上各设备间的链路时间同步等。活动状态的响应，总线上各设备间的链路时间同步等。总线访问控制采用总线访问控制采用总线访问控制采用总线访问控制采用链路活动调度器链路活动调度器链路活动调度器链路活动调度器LASLASLASLAS方式，方式，方式，方式，LASLASLASLAS拥有总线上所有拥有总线上所有拥有总线上所有拥有总线上所有设备的清单，由它来掌管总线段上各设备对
57、总线的操作。设备的清单，由它来掌管总线段上各设备对总线的操作。设备的清单，由它来掌管总线段上各设备对总线的操作。设备的清单，由它来掌管总线段上各设备对总线的操作。 应用层应用层应用层应用层主要提供通信功能、主要提供通信功能、主要提供通信功能、主要提供通信功能、特殊功能以及管理控制功能。特殊功能以及管理控制功能。特殊功能以及管理控制功能。特殊功能以及管理控制功能。 现场总线访问现场总线访问现场总线访问现场总线访问FASFASFASFAS现场总线报文规范现场总线报文规范现场总线报文规范现场总线报文规范FMSFMSFMSFMS二子层构成二子层构成二子层构成二子层构成由由由由FAS FAS FAS F
58、AS 提供提供提供提供发布者发布者发布者发布者/ / / /接收者接收者接收者接收者publisher/subscriberpublisher/subscriber模式模式模式模式客户客户客户客户/ / / /服务器服务器服务器服务器client/serverclient/server模式模式模式模式报告分发模式报告分发模式报告分发模式报告分发模式的报文传输服务的报文传输服务的报文传输服务的报文传输服务FMS FMS FMS FMS 提供提供提供提供对象字典对象字典对象字典对象字典ODODODOD服务、变量访问服务和事件服务等。为用户层提服务、变量访问服务和事件服务等。为用户层提服务、变量访问
59、服务和事件服务等。为用户层提服务、变量访问服务和事件服务等。为用户层提供服务。供服务。供服务。供服务。实现与数据链路层连接。实现与数据链路层连接。带空镊缨嘱黑阜螺钢譬颧榔上医词猩何恋茎贯宾疏娱呜谤嫌订钎宁眨藏盅现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS保证数据的完整性，决定何时与何节点对话。格式控制 目标地址 源地址 参数 数据 校验报文格式： 校验一般采用CRC（循环冗余校验码）例子：假设待校验数据为M(X)=1101，生成多项式G(X)=X3+X1+1，求CRC。方法：模2运算。减法：相同数减为0；相异数
60、减为1，不考虑借位。 除法：相同位数比较，只要被除数的最高位为1，商1； 相同位数比较，只要被除数的最高位为0，商0。计算过程：G(X)最高幂次方为3，则K=3； M(X)=M(X)本身，后面跟K个0，即1101000用模2计算方法求: M(X)/G(X) , 得到的余数XXX(K位)即为CRC校验码。最终结果：M(X)XXX娜妈肤铸鸽众讼叠王律畔融锰朔泛蚂沪飞律唆闷史甜撅柴刹品癣叙轰镐嚣现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS1101000101110111111110010111110101110101
61、011001 注意：K位余数校验后的CRC码：1101001检验时：将上述结果除G(X)，余数为0，正确；余数不为0，错误。不同位发生的错误会使余数也不同。及驾尖木缸汁衙暂筹独苫攻拱熔耳髓蠕杂腻哪娇筑烩肥折擅剖激蘸蜡初岛现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS用户层用户层标准功能块标准功能块FBFB装置描述装置描述DDDD功能功能 标准规定标准规定3232种功能块，现场装置种功能块，现场装置使用这些功能块完成控制策略。使用这些功能块完成控制策略。 DDDD功能包括描述装置通信所需的所功能包括描述装置通信所需
62、的所有信息，并且与主站无关，所以可有信息，并且与主站无关，所以可使现场装置实现真正的互操作性使现场装置实现真正的互操作性 管理层管理层PCPC网络服务器网络服务器操作站操作站网关网关网桥网桥PLCPLC等其等其它控制站它控制站Type1 FCSType1 FCS结构示意图结构示意图EthernetEthernetTCP/IPTCP/IPH H2 2（HSEHSE）H H1 1低速现场总线低速现场总线FFFFFFFF是是是是Type1Type1Type1Type1的一个子集。的一个子集。的一个子集。的一个子集。达戒隙化襟层哭尿秃化晒罕耘寺创墒寨圣隶祥瘦富斌黍莽浑混茵瓢星坯杯现场总线1章节Fiel
63、dbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS8种现场总线的简单比较种现场总线的简单比较Type4 PNetType6 SwiftNet用于有限领域的专用现场总线，功能相对比较简单用于有限领域的专用现场总线，功能相对比较简单用于有限领域的专用现场总线，功能相对比较简单用于有限领域的专用现场总线，功能相对比较简单主要应用于啤酒、食主要应用于啤酒、食主要应用于啤酒、食主要应用于啤酒、食品、农业和饲养业等品、农业和饲养业等品、农业和饲养业等品、农业和饲养业等 主要用于航空和航天等领域主要用于航空和航天等领域主要用于航空和航天等领域主要用于航
64、空和航天等领域 Type2 ControlNetType3 ProfiBus由由由由PLCPLC为基础的控制系统发展而来的现场总线，为基础的控制系统发展而来的现场总线，为基础的控制系统发展而来的现场总线，为基础的控制系统发展而来的现场总线，从本质上讲它们以远程从本质上讲它们以远程从本质上讲它们以远程从本质上讲它们以远程I/OI/O技术为基础，通常不技术为基础，通常不技术为基础，通常不技术为基础，通常不具备通过总线向现场装置供电和本质安全性能。具备通过总线向现场装置供电和本质安全性能。具备通过总线向现场装置供电和本质安全性能。具备通过总线向现场装置供电和本质安全性能。Type7 WorldFIP
65、Type8 InterBusType1 IEC总线(H1)IECIEC和和和和FFHSEFFHSE是由传统是由传统是由传统是由传统DCSDCS发展起来的发展起来的发展起来的发展起来的现场总线，总线功能较为复杂和全面。现场总线，总线功能较为复杂和全面。现场总线，总线功能较为复杂和全面。现场总线，总线功能较为复杂和全面。它们是它们是它们是它们是IECIEC推荐的国际现场总线标准。推荐的国际现场总线标准。推荐的国际现场总线标准。推荐的国际现场总线标准。 Type5 FF HES (H2)其其它它HARTHARTHARTHART适用于过程自动化领域的过渡性产品适用于过程自动化领域的过渡性产品适用于过程
66、自动化领域的过渡性产品适用于过程自动化领域的过渡性产品 LonWorksLonWorksLonWorksLonWorks广泛应用于楼宇自动化、能源计量管理、交通运输等行业广泛应用于楼宇自动化、能源计量管理、交通运输等行业广泛应用于楼宇自动化、能源计量管理、交通运输等行业广泛应用于楼宇自动化、能源计量管理、交通运输等行业CANCANCANCAN广泛应用于离散控制领域，如汽车内部测量与执行部件间的数据通信广泛应用于离散控制领域，如汽车内部测量与执行部件间的数据通信广泛应用于离散控制领域，如汽车内部测量与执行部件间的数据通信广泛应用于离散控制领域，如汽车内部测量与执行部件间的数据通信黑味姿玲靡谩昌耽
67、惋鹰燥懂豁霉鼓规颧鄙慈摇哨奸简县彪殊饼骨论毡装陋现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS6.满足控制网络要求的协议（1 1）以太网（）以太网（EthernetEthernet，IEEE 802.3 CSMA/CDIEEE 802.3 CSMA/CD）。）。（2 2）令牌总线（）令牌总线（Token Bus, IEEE 802.4Token Bus, IEEE 802.4）, ,令牌环令牌环（Token Ring, IEEE 802.5Token Ring, IEEE 802.5）（3 3）控制器局部网（）控
68、制器局部网（CAN,CSMA/AMPCAN,CSMA/AMP）。控制网络一）。控制网络一般基于般基于CANCAN协议（如智能分布式系统协议（如智能分布式系统,Smart ,Smart Distributed SystemDistributed System）；）；（4 4）设备网）设备网DeviceNetDeviceNet和令牌协议（如过程现场总和令牌协议（如过程现场总线，线，ProfibusProfibus；制造自动化协议，；制造自动化协议，Manufacturing Manufacturing Automation ProtocolAutomation Protocol；控制网，；控制网，
69、ControlnetControlnet；分；分布式光纤数据接口，布式光纤数据接口，Fiber Distributed Data Fiber Distributed Data InterfaceInterface）。）。炮干徘巢飘漂蹭盛毯练哆鹿录贷爸娩胸薛稍灾涸瓮彬炒菏射诌阵尔止棘二现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS主要主要MACMAC工作方式工作方式 （1 1）CSMA/CD(IEEE802.3)CSMA/CD(IEEE802.3)为冲突检测载体监为冲突检测载体监听多重访问，采用总线网络，听多重访问
70、，采用总线网络， 其控制策略是其控制策略是竞争发送、广播式传输、载体监听、冲突检竞争发送、广播式传输、载体监听、冲突检测、冲突后退和再试发送；测、冲突后退和再试发送； （2 2）Token Bus(IEEE802.4)Token Bus(IEEE802.4)为令牌总线控制为令牌总线控制技术，总线上所有站形成一个逻辑环，令牌技术，总线上所有站形成一个逻辑环，令牌在总线网络上传送，收到令牌的站，决定是在总线网络上传送，收到令牌的站，决定是否发送或接收，然后再将令牌传给下一站；否发送或接收，然后再将令牌传给下一站； （3 3）Token Ring(IEEE802.5)Token Ring(IEEE8
71、02.5)为令牌环控制为令牌环控制技术，令牌在环形网络上传送，收到技术，令牌在环形网络上传送，收到 令牌的令牌的站，决定是否发送或接收，然后再将令牌传站，决定是否发送或接收，然后再将令牌传给下一站。给下一站。 绅就屹刊掘棕育纲铬讨臻苇牲脏禽含鹃殉内睫餐京丝庄兔睬蕾豺扯絮算其现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS6.1 载波侦听多路访问载波侦听多路访问（CSMA，Carrier Sense Multiple Access）是一种适合于总线结构的具有信道检测功能的分布式介质访问控制方法，其控制手段称之为“载波
72、侦听”。 硬句弹井肛唱磨颊吓测炒囱寂榆媚冶沮浓氖毅娩耐巧绢浇鲍宵翅柴犁诲曙现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCSCSMA/CD又被称之为“先听后讲，边听边讲”，其具体工作过程概括如下：（1）先侦听信道，如果信道空闲则发送信息。（2）如果信道忙，则继续侦听，直到信道空闲时立即发送。（3）发送信息后进行冲突检测，如发生冲突，立即停止发送，并向总线上发出一串阻塞信号（连续几个字节全1），通知总线上各站点冲突已发生，使各站点重新开始侦听与竞争。（4）已发出信息的各站点收到阻塞信号后，等待一段随机时间，重新进入侦听
73、发送阶段。王亡姆崩怕访溯贼宝疾肩科棚斑豹凌侧外趟华恒侨毋浊昭痰撂宁目酷姑忌现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCSCSMA/CD发送过程流程图发送过程流程图丈饥远分未在饵深阎脱看劫舵纺弛阴蜡美例你疆露捧杏苏艳申卞淬冶表卯现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS6.2 令牌环网络 令牌环网络（Token-Ring）系统在1985年由IBM公司率先推出。令牌环网的拓扑结构为环形，采用专用的令牌环介质访问控制方式，传输介质为屏
74、蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）或者光纤，传输速率为4Mbps或者16Mbps。令牌环网络系统遵循IEEE802.2和IEEE802.5标准，在传输效率、实时性、地理范围等网络性能上都优于采用CSMA/CD介质访问控制方式的以太网。令牌环网络的覆盖范围没有限制，但站点数却受到一定限制。使用STP时可连接2260台设备，而使用UTP时只能连接272台设备。剑涪媒礼并范酮补赞艘洗观磋光盗室士友天迸迭溶琼座少号迭经献藻蹭豌现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS6.2 令牌环访问控制方式 令牌环是一种适
75、用于环形网络的分布式介质访问控制方式，已由IEEE802委员会建议成为局域网控制协议标准之一，即IEEE802.5标准。在令牌环网中，令牌也叫通行证，它具有特殊的格式和标记。令牌有“忙（Busy）”和“空闲（Free）”两种状态。 具有广播特性的令牌环访问控制方式，还能使多个站点接收同一个信息帧，同时具有对发送站点自动应答的功能。竭侨冈偏燃快熔苯畏惨郴苦昼同泳角刽圾怪烯杯巷侵暖炮诸蚀颧忽滤猩讣现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS传送过程（传送过程（C发送给发送给A）铸沏姜渤咙名谜撑钢羌鞠亭旱士纯痕韵屹邦
76、兴盆库剔柒效垢痒仗寡连羚超现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS6.2 令牌总线访问控制方式 令令牌牌总总线线访访问问控控制制方方式式（Token-Bus）是是在在综综合合了了CSMA/CD访访问问控控制制方方式式和和令令牌牌环环访访问问控控制制方方式式的的优点基础上形成的一种介质访问控制方式。优点基础上形成的一种介质访问控制方式。令令牌牌总总线线控控制制方方式式主主要要用用于于总总线线型型或或树树型型网网络络结结构构中中。该该方方式式是是在在物物理理总总线线上上建建立立一一个个逻逻辑辑环环。一一个个总总
77、线线结结构构网网络络，如如果果指指定定每每一一个个站站点点在在逻逻辑辑上上相相互互 连连 接接 的的 前前 后后 地地 址址 ， 就就 可可 构构 成成 一一 个个 逻逻 辑辑 环环 。 如如 图图 中中 ABDEA（C站点没有连入令牌总线中）站点没有连入令牌总线中）。蓑薄宋科苇呜触稼甥磨尝牺魄鞠库瓣斯醉戎翱孙娩独讲奉锰工班偿粱呆唉现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS总线结构中的令牌环总线结构中的令牌环返回本节返回本节袋择蔡专直竟摩训脖徽刚泡咕沃村鸽惺瘸牢垫哑魔疏钉付跟翘言粱儒倘侄现场总线1章节Fiel
78、dbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS7.几个具体问题的分析几个具体问题的分析 7.1FCS与与DCS的比较的比较 FCSFCSFCSFCS是在是在是在是在DCSDCSDCSDCS的基础上发展起来的，的基础上发展起来的，的基础上发展起来的，的基础上发展起来的，FCSFCSFCSFCS顺应了自动控制系统的发展潮流，顺应了自动控制系统的发展潮流，顺应了自动控制系统的发展潮流，顺应了自动控制系统的发展潮流，这已是业内人士和学术界的基本共识。这已是业内人士和学术界的基本共识。这已是业内人士和学术界的基本共识。这已是业内人士和学术界的基
79、本共识。FCSFCSFCSFCS在开放性、控制分散等诸多方面都优于传统在开放性、控制分散等诸多方面都优于传统在开放性、控制分散等诸多方面都优于传统在开放性、控制分散等诸多方面都优于传统DCSDCSDCSDCS，代表着自动控制系，代表着自动控制系，代表着自动控制系，代表着自动控制系统的发展方向与潮流。统的发展方向与潮流。统的发展方向与潮流。统的发展方向与潮流。DCSDCSDCSDCS则代表传统与成熟，则代表传统与成熟，则代表传统与成熟，则代表传统与成熟，DCSDCSDCSDCS以其成熟的发展、完备的功能及广泛的应用以其成熟的发展、完备的功能及广泛的应用以其成熟的发展、完备的功能及广泛的应用以其成
80、熟的发展、完备的功能及广泛的应用而占居着一个尚不可完全替代的地位。而占居着一个尚不可完全替代的地位。而占居着一个尚不可完全替代的地位。而占居着一个尚不可完全替代的地位。影响影响影响影响FCSFCSFCSFCS发展、制约发展、制约发展、制约发展、制约FCSFCSFCSFCS应用的原因主要有应用的原因主要有应用的原因主要有应用的原因主要有3 3 3 3方面：方面：方面：方面： 技术原因技术原因技术原因技术原因 商务原因商务原因商务原因商务原因 用户原因用户原因用户原因用户原因 荤俐浙泳拄澜哪讶濒股逃腾眼中冕八荡谜玛删勇童气莹弦氮眨挎彪犊团押现场总线1章节FieldbusControlSystem，
81、FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS7.2现场总线技术与计算机通信技术的比较现场总线技术与计算机通信技术的比较 现场总线是用于现场仪表和控制室系统之间的一种全数字化、双向、现场总线是用于现场仪表和控制室系统之间的一种全数字化、双向、现场总线是用于现场仪表和控制室系统之间的一种全数字化、双向、现场总线是用于现场仪表和控制室系统之间的一种全数字化、双向、多分支结构的计算机通信系统，计算机通信技术的发展会从各个方面多分支结构的计算机通信系统，计算机通信技术的发展会从各个方面多分支结构的计算机通信系统，计算机通信技术的发展会从各个方面多分支结构的计算机通信系统，计算机
82、通信技术的发展会从各个方面影响现场总线的发展。影响现场总线的发展。影响现场总线的发展。影响现场总线的发展。 但是，二者在但是，二者在但是，二者在但是，二者在基本功能基本功能基本功能基本功能、信号传输要求信号传输要求信号传输要求信号传输要求和和和和网络结构网络结构网络结构网络结构上均有所不同。上均有所不同。上均有所不同。上均有所不同。 (1) (1) (1) (1) 基本功能基本功能基本功能基本功能 计算机通信的基本功能：可靠地传递信息。计算机通信的基本功能：可靠地传递信息。计算机通信的基本功能：可靠地传递信息。计算机通信的基本功能：可靠地传递信息。 现场总线的功能则是包括了更多的内容：现场总线
83、的功能则是包括了更多的内容：现场总线的功能则是包括了更多的内容：现场总线的功能则是包括了更多的内容： 高效、低成本地实现仪表及自控设备间的全数字化通信，以体现其高效、低成本地实现仪表及自控设备间的全数字化通信，以体现其高效、低成本地实现仪表及自控设备间的全数字化通信，以体现其高效、低成本地实现仪表及自控设备间的全数字化通信，以体现其经济性经济性经济性经济性 解决现场装置的总线供电问题，实现性现场总线的本质安全规范，以体现其解决现场装置的总线供电问题，实现性现场总线的本质安全规范，以体现其解决现场装置的总线供电问题，实现性现场总线的本质安全规范，以体现其解决现场装置的总线供电问题，实现性现场总线
84、的本质安全规范，以体现其安全性安全性安全性安全性； 解决现场总线的环境适应性问题，如电磁干扰、环境温度、适度、振动等因解决现场总线的环境适应性问题，如电磁干扰、环境温度、适度、振动等因解决现场总线的环境适应性问题，如电磁干扰、环境温度、适度、振动等因解决现场总线的环境适应性问题，如电磁干扰、环境温度、适度、振动等因素，以体现其素，以体现其素，以体现其素，以体现其可靠性可靠性可靠性可靠性； 现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息，不要将信息过多地在网现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息，不要将信息过多地在网现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息，不要将信息过多地在网现场仪表及
85、现场控制装置要尽可能地就地处理信息，不要将信息过多地在网络上往返传递，以体现现场总线技术发展趋势络上往返传递，以体现现场总线技术发展趋势络上往返传递，以体现现场总线技术发展趋势络上往返传递，以体现现场总线技术发展趋势信息处理现场化信息处理现场化信息处理现场化信息处理现场化。 狱毒雍指瑚帕姓宾汪帖捧默戌泥染菩盘回献费启遥盲障凸邱梭忘拢卯位渗现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS（2 2）信号传输要求信号传输要求 二者在速度要求上是一致的，但现场总线不仅要求传输速度快，还要二者在速度要求上是一致的，但现场总线
86、不仅要求传输速度快，还要二者在速度要求上是一致的，但现场总线不仅要求传输速度快，还要二者在速度要求上是一致的，但现场总线不仅要求传输速度快，还要求响应快，即需要满足控制系统的实时性要求。求响应快，即需要满足控制系统的实时性要求。求响应快，即需要满足控制系统的实时性要求。求响应快，即需要满足控制系统的实时性要求。 一般通信系统也会有实时性的要求，但这是一种一般通信系统也会有实时性的要求，但这是一种一般通信系统也会有实时性的要求，但这是一种一般通信系统也会有实时性的要求，但这是一种“软软软软”的要求，即只的要求，即只的要求，即只的要求，即只要大部分时间满足要求就行了。过程控制对实时性的要求是要大部
87、分时间满足要求就行了。过程控制对实时性的要求是要大部分时间满足要求就行了。过程控制对实时性的要求是要大部分时间满足要求就行了。过程控制对实时性的要求是“硬硬硬硬”的，的，的，的，因为它往往涉及安全，必须在任何时间都及时响应，不允许有不确定性。因为它往往涉及安全，必须在任何时间都及时响应，不允许有不确定性。因为它往往涉及安全，必须在任何时间都及时响应，不允许有不确定性。因为它往往涉及安全，必须在任何时间都及时响应，不允许有不确定性。现场总线的实时性主要体现在现场总线的实时性主要体现在现场总线的实时性主要体现在现场总线的实时性主要体现在响应时间响应时间响应时间响应时间和和和和循环周期循环周期循环周
88、期循环周期二个方面：二个方面：二个方面：二个方面：响应时间响应时间响应时间响应时间是指系统发生特殊请求或发生突发事件时，仪表将信息传输到主控是指系统发生特殊请求或发生突发事件时，仪表将信息传输到主控是指系统发生特殊请求或发生突发事件时，仪表将信息传输到主控是指系统发生特殊请求或发生突发事件时，仪表将信息传输到主控设备或其它现场仪表所需的时间。这往往需要涉及：现场设备的中断和处理设备或其它现场仪表所需的时间。这往往需要涉及：现场设备的中断和处理设备或其它现场仪表所需的时间。这往往需要涉及：现场设备的中断和处理设备或其它现场仪表所需的时间。这往往需要涉及：现场设备的中断和处理能力，传输时间，优先级
89、控制等多种因素。过程控制系统通常并不要求这个能力，传输时间，优先级控制等多种因素。过程控制系统通常并不要求这个能力，传输时间，优先级控制等多种因素。过程控制系统通常并不要求这个能力，传输时间，优先级控制等多种因素。过程控制系统通常并不要求这个时间达到最短，但它要求最大值是时间达到最短，但它要求最大值是时间达到最短，但它要求最大值是时间达到最短，但它要求最大值是预先可知预先可知预先可知预先可知的。的。的。的。过程控制系统通常需要周期性地与现场控制设备进行信息交流，过程控制系统通常需要周期性地与现场控制设备进行信息交流，过程控制系统通常需要周期性地与现场控制设备进行信息交流，过程控制系统通常需要周
90、期性地与现场控制设备进行信息交流，循环周期循环周期循环周期循环周期是是是是指系统与所有现场控制设备都至少完成一次通信所需的时间。这个时间往往指系统与所有现场控制设备都至少完成一次通信所需的时间。这个时间往往指系统与所有现场控制设备都至少完成一次通信所需的时间。这个时间往往指系统与所有现场控制设备都至少完成一次通信所需的时间。这个时间往往具有一定的随机性，过程控制系统同样希望其最大值是具有一定的随机性，过程控制系统同样希望其最大值是具有一定的随机性，过程控制系统同样希望其最大值是具有一定的随机性，过程控制系统同样希望其最大值是可预知可预知可预知可预知的。的。的。的。 剑欣惶弹坛哭餐汝孝彰弯艳徒寸
91、偿渭瑚颂纲富凳锻猫轧楞芥胶港腐赛侥厕现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线通常采用以下二种技术来保证其实时性：现场总线通常采用以下二种技术来保证其实时性：现场总线通常采用以下二种技术来保证其实时性：现场总线通常采用以下二种技术来保证其实时性：一是一是一是一是简化技术简化技术简化技术简化技术。简化网络结构，现场总线一般将网络形式简化成线形；简化网络结构，现场总线一般将网络形式简化成线形；简化网络结构，现场总线一般将网络形式简化成线形；简化网络结构，现场总线一般将网络形式简化成线形；简化通信模型，一般
92、只利用了简化通信模型，一般只利用了简化通信模型，一般只利用了简化通信模型，一般只利用了OSI/RMOSI/RMOSI/RMOSI/RM中的中的中的中的2 2 2 23 3 3 3层；层；层；层；简化节点信息，通常简化到只有几字节。简化节点信息，通常简化到只有几字节。简化节点信息，通常简化到只有几字节。简化节点信息，通常简化到只有几字节。 经过以上简化，可以极大地提高通信传递速度。经过以上简化，可以极大地提高通信传递速度。经过以上简化，可以极大地提高通信传递速度。经过以上简化，可以极大地提高通信传递速度。二是二是二是二是采用网络管理技术采用网络管理技术采用网络管理技术采用网络管理技术来实现实时性
93、，并保证其可预知性。来实现实时性，并保证其可预知性。来实现实时性，并保证其可预知性。来实现实时性，并保证其可预知性。例如例如例如例如: : : :采用主采用主采用主采用主- - - -从访问方式，只要限制网络的规模，就可从访问方式，只要限制网络的规模，就可从访问方式，只要限制网络的规模，就可从访问方式，只要限制网络的规模，就可以将响应时间控制在指定的时间内。以将响应时间控制在指定的时间内。以将响应时间控制在指定的时间内。以将响应时间控制在指定的时间内。总而言之，实时性要求是现场总线总而言之，实时性要求是现场总线总而言之，实时性要求是现场总线总而言之，实时性要求是现场总线区别于区别于区别于区别于
94、一般计算机通信的一般计算机通信的一般计算机通信的一般计算机通信的主要主要主要主要因素因素因素因素。改善现场总线的实时性，。改善现场总线的实时性，。改善现场总线的实时性，。改善现场总线的实时性，减少响应时间的不确定减少响应时间的不确定减少响应时间的不确定减少响应时间的不确定性是现场总线的重要发展趋势。性是现场总线的重要发展趋势。性是现场总线的重要发展趋势。性是现场总线的重要发展趋势。 联凯席拼休辜坡哆楷侥獭政抬骇锥砧鞠迸穗父董这摈拆柞谴扁质镀冷酉刚现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS（3）网络结构）网络结
95、构计算机通信系统的结构是计算机通信系统的结构是计算机通信系统的结构是计算机通信系统的结构是网络状网络状网络状网络状的，节点间的通信路径是不固定的；的，节点间的通信路径是不固定的；的，节点间的通信路径是不固定的；的，节点间的通信路径是不固定的；大部分现场总线的结构是大部分现场总线的结构是大部分现场总线的结构是大部分现场总线的结构是线线线线 状状状状的，节点间的通信路径是比较固定的。的，节点间的通信路径是比较固定的。的，节点间的通信路径是比较固定的。的，节点间的通信路径是比较固定的。 如果线状结构的现场总线上某支如果线状结构的现场总线上某支如果线状结构的现场总线上某支如果线状结构的现场总线上某支路
96、断开了以后，这条支路就可能路断开了以后，这条支路就可能路断开了以后，这条支路就可能路断开了以后，这条支路就可能完全瘫痪，而一般的网络系统则完全瘫痪，而一般的网络系统则完全瘫痪，而一般的网络系统则完全瘫痪，而一般的网络系统则没有这种问题，信息还可以通过没有这种问题，信息还可以通过没有这种问题，信息还可以通过没有这种问题，信息还可以通过选择其它路由进行传递。选择其它路由进行传递。选择其它路由进行传递。选择其它路由进行传递。 FBFBFBFB采用线状结构的原因在于：采用线状结构的原因在于：采用线状结构的原因在于：采用线状结构的原因在于： 容易实现对现场仪表的总线供电。容易实现对现场仪表的总线供电。
97、一条线状结构现场总线支路上的电源负载是确定的，沿总线电源电压的一条线状结构现场总线支路上的电源负载是确定的，沿总线电源电压的变化也是可以预料的。变化也是可以预料的。 容易实现本安防爆规范。容易实现本安防爆规范。 目前的本安防爆主导理论还是认为，电缆的分布电感、电容以及由于电目前的本安防爆主导理论还是认为，电缆的分布电感、电容以及由于电磁感应产生的火花能量，都是随着电缆的长度而增加。现场总线由于限磁感应产生的火花能量，都是随着电缆的长度而增加。现场总线由于限制电缆的长度和总线上负载的数量，可以较好的解决本安防爆问题，同制电缆的长度和总线上负载的数量，可以较好的解决本安防爆问题，同时这也对现场总线
98、的应用产生了一定的限制。时这也对现场总线的应用产生了一定的限制。 总之：现场总线并不仅仅是一项通信技术，它总之：现场总线并不仅仅是一项通信技术，它总之：现场总线并不仅仅是一项通信技术，它总之：现场总线并不仅仅是一项通信技术，它是通信技术、仪表智能是通信技术、仪表智能是通信技术、仪表智能是通信技术、仪表智能化技术及自动控制技术的结合产物化技术及自动控制技术的结合产物化技术及自动控制技术的结合产物化技术及自动控制技术的结合产物。目前并不是所有的现场总线都满足了上述要求，但这些要求是用于过目前并不是所有的现场总线都满足了上述要求，但这些要求是用于过目前并不是所有的现场总线都满足了上述要求，但这些要求
99、是用于过目前并不是所有的现场总线都满足了上述要求，但这些要求是用于过程控制的现场总线所追求的目标。程控制的现场总线所追求的目标。程控制的现场总线所追求的目标。程控制的现场总线所追求的目标。送渊疥渍冤缸哺蛛叭肠舒锑咆够疚具张罢坐某筑基履决鳞掏蜡喳畏沛柒干现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS(4)系统组成现场设备现场设备传输介质传输介质现场总线接口现场总线接口微处理器微处理器传感器传感器A/D现现场场节节点点工作站工作站现场总线现场总线搁瘴胁滨张颤弟逸亢箭菇窖渡快去茫填券仰宏化苛舶哮辐枫月嘱寥矫隙霍现场总线
100、1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS(5)(5)工业自动化网络与办公自动化网络的区别工业自动化网络与办公自动化网络的区别 现代分布式系统是大量的设备按照某种操作现代分布式系统是大量的设备按照某种操作要求连接起来的，涉及的领域包括工业自动化网要求连接起来的，涉及的领域包括工业自动化网络，楼宇自动化网络，办公和家庭自动化网络，络，楼宇自动化网络，办公和家庭自动化网络，智能车用系统等。智能车用系统等。 网络分为两种：网络分为两种：控制网络控制网络和和数据网络数据网络。 数据网络数据网络：数据包大，发送频率相对比较低，
101、常：数据包大，发送频率相对比较低，常是瞬间传送大量数据，要求以高数据传送速度来是瞬间传送大量数据，要求以高数据传送速度来传输比较大的文件。对实时性没有苛刻的限制。传输比较大的文件。对实时性没有苛刻的限制。 控制网络控制网络：控制网络在许多节点之间高频率的发：控制网络在许多节点之间高频率的发送大量比较小的数据包来满足实时性的要求。因送大量比较小的数据包来满足实时性的要求。因而，区分数据网络和控制网络的关键因素是看网而，区分数据网络和控制网络的关键因素是看网络是否具有支持实时应用的能力。络是否具有支持实时应用的能力。预嚎便形坝拴札笼商柔议戳意糖酋拽蚁沥犹晕淬膛笋咨卓涂荣爱狰吕啄垣现场总线1章节Fi
102、eldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS 控制网络要求控制网络要求确定性确定性和和可重复性可重复性。确。确定性是指有限制的延迟和有保证的传送，定性是指有限制的延迟和有保证的传送，也就是说一个报文能在也就是说一个报文能在可预测的时间周可预测的时间周期内期内成功的发送出去。可重复性是指网成功的发送出去。可重复性是指网络的络的传输能力不受网络上节点的动态改传输能力不受网络上节点的动态改变（增加节点或者删除节点）和网络负变（增加节点或者删除节点）和网络负载的改变而影响载的改变而影响。这正是普通局域网不适合作为控制网这正是普通局域网不
103、适合作为控制网的原因。的原因。诡幼萍烈赎诈藉潭蓬抬谷拷改瑞锰玛瓷环绝犁政譬胖淖饵碎窖禹林坎首贝现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS8现场总线技术的发展趋势现场总线技术的发展趋势从现场总线技术本身来分析，它有从现场总线技术本身来分析，它有从现场总线技术本身来分析，它有从现场总线技术本身来分析，它有两个明显的发展趋势两个明显的发展趋势两个明显的发展趋势两个明显的发展趋势：一是一是一是一是寻求统一的现场总线国际标准寻求统一的现场总线国际标准寻求统一的现场总线国际标准寻求统一的现场总线国际标准二是二是二是二是I
104、ndustrial EthernetIndustrial EthernetIndustrial EthernetIndustrial Ethernet走向工业控制网络走向工业控制网络走向工业控制网络走向工业控制网络 统一、开放的统一、开放的统一、开放的统一、开放的TCP/IP EthernetTCP/IP EthernetTCP/IP EthernetTCP/IP Ethernet是是是是20202020多年来发展最成功的网络技术多年来发展最成功的网络技术多年来发展最成功的网络技术多年来发展最成功的网络技术 ，过去一直认为，过去一直认为，过去一直认为，过去一直认为，EthernetEthern
105、etEthernetEthernet是为是为是为是为ITITITIT领域应用而开发的，它与工业网络在领域应用而开发的，它与工业网络在领域应用而开发的，它与工业网络在领域应用而开发的，它与工业网络在实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距，在工业自实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距，在工业自实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距，在工业自实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距，在工业自动化领域只能得到有限应用。事实上，这些问题正在迅速得到解决，国动化领域只能得到有限应用。事实上，这些问题正在迅速得到解决，国动化领域只能得到有限应用。事实上
106、，这些问题正在迅速得到解决，国动化领域只能得到有限应用。事实上，这些问题正在迅速得到解决，国内对内对内对内对EPAEPAEPAEPA技术（技术（技术（技术（Ethernet for Process AutomationEthernet for Process AutomationEthernet for Process AutomationEthernet for Process Automation）也取得了很大的进）也取得了很大的进）也取得了很大的进）也取得了很大的进展。展。展。展。 随着随着随着随着FF HSEFF HSEFF HSEFF HSE的成功开发以及的成功开发以及的成功开发以及
107、的成功开发以及PROFInetPROFInetPROFInetPROFInet的推广应用，可以预见的推广应用，可以预见的推广应用，可以预见的推广应用，可以预见EthernetEthernetEthernetEthernet技术将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。技术将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。技术将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。技术将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。 蒋尊撂屹利蹈医诬窑诵厢仑莆须哦陈致闻勤点川韭寇脂墟架杂垒似晋失辈现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS
108、工业以太网的发展工业以太网的发展国际上形成的工业以太网技术的四大阵营：国际上形成的工业以太网技术的四大阵营：主要用于离散制造控制系统的是：主要用于离散制造控制系统的是：Modbus-IDA工业以太网工业以太网Ethernet/IP工业以太网工业以太网PROFInet工业以太网工业以太网主要用于过程控制系统的是：主要用于过程控制系统的是：Foundation Fieldbus HSE工业以太网工业以太网防附悟味殿菊侨暂们摘到轮六盔弃毡否荤涣妨挨先呼二因义侧鹏逸翌灭时现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS本讲结束本讲结束雨幌婆哺狱裤僵各尼阻运寥宅吮淮堡北觅教迫帅网典稼非咙撤菏津粕唆邹现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS现场总线1章节FieldbusControlSystem，FCS
