CIMS:计算机集成制造系统。离散行业。
CIPS：计算机集成生产系统。应用于流程行业，与工厂综合自动化系统、管控一体是同一概念。
三层：ERP（企业资源规划层或BPS）,MES（制造执行层）,PCS（现场控制层）PCS级:以产品质量和工艺要求为目标的先进控制技术
MES级:以生产综合指标为目标的生产过程优化控制、优化操作与优化管理技术BPS级:以财务分析决策为核心的整体资源优化技术
关键技术：系统集成，信息集成，先进控制。
系统集成：连接各层的网络（硬件），以及数据库技术（软件）
信息集成：信息采集、数据校正、数据挖掘、对象模型
先进控制：改进常规控制的性能
工业通讯方式：
（1）现场总线
（2）工业以太网
（3）无线网络
现场总线：应用在生产现场、在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的开放型控制网络技术。
现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的底层网络（Infranet）总线是构成自动化系统的纽带，网络所传输的是控制信息。
现场总线的产生：
（1）综合自动化的要求，改善TQCS，解决自动化孤岛；
（2）控制系统网络化发展趋势，计算机集中控制系统-DCS-FCS
（3）智能仪表的发展（通信技术、信号处理技术）
技术支撑：计算机技术、网络技术
自动化孤岛：设备之间采用传统一对一连线，或自成体系的封闭式集散系统，很难实现设备之间及系统和外界的信息交换。
本质含义：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。（智能现场设备：具有数字计算、数字通信能力的测量控制设备）
现场总线系统既是开放的数据通信系统、网络系统，又是由现场设备实现完整控制功能的全分布式控制系统。既是通信网络，又是控制网络。
本质表现：
（1）现场设备互连：传感器、变送器等设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等，并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。
（2）现场通讯网路：用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通讯网路。
（3）互操作性：不同制造商的产品互相连接。
（4）分散功能块：功能块分散在多台现场仪表中，并可统一组态，灵活选用各种功能块，构成所需的控制系统，实现彻底的分散控制。
（5）通讯线供电，符合本质安全。
（6）开放式互连网络：既可与同层网络互连，也可与不同层网络互连，还可以实现网络数据库的共享。
特点和优点：
（1）系统的开放性，通讯协议一致公开，系统开放互连。
（2）互可操作性，实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通。
（3）互换性，自由选择不同制造商的仪表进行互换，不影响系统工作。
（4）一对N结构，一对传输线，Ｎ台仪表，双向传输多个信号，接线简单、安装费用低、维护方便。
（5）系统结构的高度分散性。
（6）实现控制彻底分散，现场智能设备内置微处理。
（7）对现场环境的适应性，通信介质抗干扰性强，总线供电防爆。
（8）智能仪表与功能自治性，将传感测量、变换和补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
（9）可控状态，操作员在控制室即可以了解现场设备或现场仪表的工作状况，也能对其进行参数调整，还可以预测和寻找事故。
（10）实现全数字化通信。
（11）统一组态,现场设备或现场仪表功能块概念的引入，使组态非常简单。
总线标准：开放性、可互操作性、互换性
总线结构：一对N
现场要求：结构分散、适应现场
节点特性：智能节点、可控状态、全数字化、控制分散、统一组态
降低布线、设备安装、调试成本和运行维护成本，但技术成本高。
开放系统互连模型是现场总线技术的基础。
发展趋势：
（1）注重系统的开放性：封闭、自成一体的系统定会消亡
（2）注重应用系统设备间的互操作性。
（3）注重控制网络与公用数据网络的结合。
（4）注重使测控设备具备网络浏览功能。
（5）以太网已直接进入控制网络。
（6）多种通信方式下的数据传输与数据集成，管控一体化目标下的数据综合利用
计算机网络指的就是由相互独立自治的计算机按照一定的协议互相连接起来的一个集合。
以太局域网结构：用网卡、双绞线、集线器
局域网（LAN）：联网的计算机局限在1km范围之内
城域网（MAN）：联网范围10km左右
广域网（WAN）：联网范围100km以上使用路由器
通过四种网络特性-通信介质、协议、拓扑以及私有网和公共网间的边界点来确定网络的类型。通信介质是指用来连接计算机和网络的电缆、光纤电缆、无线电
波或微波。通常LAN结束在通信介质改变的地方。
局域网技术以太网、令牌环网：
（1）都是局域网技术，计算机发出和收到的都是一帧一帧的数据流，局域网技术安排各主机在局域网中传送帧的策略；
（2）以太网通过载波监听多路访问/冲突监测来决定是否发送分组；令牌环网通过是否持有称为令牌的帧来决定是否发送分组。
网络拓扑：
（1）总线型:采用单根传输线作为介质, 所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到干线电缆即总线上，一个站发送数据，其它站都能接收，公共的传输线路，一次只能由一个设备发送数据，需要一定的存取控制方式。结构简单；电缆长度短，易于布线和维护；造价低；易于扩充等。故障诊断和隔离困难。
（2）星形拓扑：所有站点都通过点-点连接到一个中心节点，此点称做网络的集线器(HUB)，任何两站之间通信都通过中央节点进行。任何一个连接只涉及到HUB和一个站点，因此控制介质访问的方法很简单。单个站点的故
障只影响一个站点，不会影响全网，因此容易检测和隔离故障。对中心站点的可靠性和冗余度要求很高，一旦它产生故障，则全网不能工作，且需要大量电缆。每个终端节点的通信处理量小，适合终端密集的场合。（3）环形拓扑：所有站点彼此串行连接，就像连成链一样，构成一个回路或称作环，数据是单方向被传输的，两个站点之间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制，同时控制软件比较简单，可靠性高，网络连接设备只是简单的中继器。由于环路是封闭的，所以扩充不方便。另外，当环中所接站点过多时，将会影响信息传输效率，某个设备故障可能导致网络瘫痪。（4）树形拓扑。
计算机网络的通信过程：
对等实体之间直接进行通信，下面一个层次向上面一个层次提供服务，上面一个层次使用下面一个层次提供的服务。
因特网采用TCP/IP协议进行网络互联。
（1）集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。采用CSMA/CD（一
种检测协议）访问方式。
（2）中继器起简单的信号放大作用，用于驱动很长的通信介质。中继器主要用于扩充局域网电缆线段的距离限制。中继器不具备检查错误和纠正错误的功能，中继器还会引入延时。
（3）网桥是将多个局域网连接起来的一种工作在数据链路层的设备。能够互联两个采用不同数据链路层协议、不同传输速率、不同传输介质的网络。（4）路由器工作在网络层，用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网，还具有网络流量控制功能。
（5）网关又称协议转换器，其作用是使处于通信网上采用不同高层协议的主机仍然可以互相合作，完成各种分布式应用，网关工作在七层协议的传输层或更高层。
（6）交换机是工作在第二层即数据链路层的一种设备，它根据MAC地址对数据帧进行转发。
网桥和路由器比较：
网桥独立于高层协议，它把几个物理网络连接起来后提供给用户的仍然是一个逻辑网络，用户根本不知道有网桥存在；路由器则利用互连网协议将网络分成几个逻辑子网。
协议指的是对网络中设备以何种方式交换信息的一系列规定的组合，它对信息交换的速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤以及出错控制等许多参数作出定义。嵌入软件或固件代码形式存在于每个网络装置中。
通信双方为了实现通信而设计约定的通话规则。
CSMA/CD 载波侦听多路访问/冲突检测：采用分布式控制方法，附接总线的各个节点通过竞争的方式，获得总线的使用权。只有获得使用权的节点才可以向总线发送信息帧，该信息帧将被附接总线的所有节点感知。
载波侦听：发送节点在发送信息帧之前，必须侦听媒体是否处于空闲状态，先听再将。
多路访问：具有两种含义，既表示多个节点可以同时访问媒体，也表示一个节点发送的信息帧可以被多个节点所接收。
冲突检测：发送节点在发出信息帧的同时，还必须监听媒体，判断是否发生冲突（同一时刻，有无其他节点也在发送信息帧）。
优点:原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。
缺点：网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降，网络效率降低。
数据链路层：逻辑链路层LLC和介质访问控制MAC两个子层
介质访问控制方法分别是：
1 争用型介质访问控制，又称随机型的介质访问控制协议，如CSMA/CD方式。
2 确定型介质访问控制，又称有序的访问控制协议，如Token(令牌）方式
开放系统互连参考模型
发送从上到下，接收从下到上，对等层：相同协议和数据表示格式。
服务、接口和协议：服务说明某层为上一层提供什么功能，接口说明上层如何使用下一层的服务，而协议定义如何实现本层的服务。
网络互连是为了将两个或者两个以上具有独立自治能力、同构或异构的计算机网络连接起来，实现数据流通，扩大资源共享的范围，或者容纳更多的用户。
1—3层低层通信传送，4—7层高层通信处理
（1）物理层：定义了物理链路的电气和机械特性。保证点到点链路在光、电和机械上是可以传送数据流的。
（2）数据链路层：用于链路连接的建立、维持和拆除，实现数据无差错传输，并实现流量控制。接收物理层的原始数据位流以组成帧(位组），并在网
络设备之间传输。帧含有源站点和目的站点的物理地址。特征参数包括：物理地址、网络拓扑结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流控。（3）网络层：网间网层，处理网络间路由，确保数据及时传送。对于各种不同底层技术网络，为了隐藏物理网络细节，引入了逻辑地址（IP地址）概念，对各网络中每个网络接口，无论基于何种底层技术，都用逻辑地址来编号，将数据链路层提供的帧组成数据包。
（4）传输层：提供建立、维护和取消传输连接功能，在源借点和目的节点之间提供端到端可靠地传输数据，并负责隐藏各通信子网的差异，通过差错恢复，流量控制等功能，最终为会话层提供可靠的,无误的数据传输。（5）会话层：提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。验证用户登录。
（6）表示层：提供格式化的表示和转换数据服务。压缩和解压缩，加密和解密。（7）应用层：提供网络与用户应用软件之间的接口服务。最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。
OSI为七层模型，TCP/IP为四层次模型。OSI是一种理论模型，TCP／IP是事实上的互联网标准。
传输控制协议/因特网互联协议
(1)应用层：该层包括所有和应用程序协同工作，利用基础网络交换应用程序专
用的数据的协议。HTTP、FTP、TELNE。
(2)传输层：该层提供端对端的通信。最重要的传输层协议是传输控制协议TCP、
用户数据协议UDP。
(3)网络层：负责数据转发和路由。最核心的协议是IP（Internet Protocol）
互联网络协议。
(4)网络接口层（链路层）：TCP/IP参考模型定义了链路层，但该层不属于TCP/IP
协议栈的范围。技术：以太网 (Ethernet)，令牌环，帧中继，ATM。
以太网:物理层和数据链路层为基础。提高了网络性能和降低了系统成本。
三种不同的局域网技术：
（1）以太网/IEEE 802.3—采用同轴电缆作为网络媒体，传输速率达到10Mbps；（2） 100Mbps以太网—又称为快速以太网，采用双绞线作为网络媒体，传输速率达到100Mbps；
（3） 1000Mbps以太网—又称为千兆以太网，采用光缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到1000Mbps（1Gbps）
在这两个层上定义了多个协议，其中以TCP/IP最流行。即使在TCP之上，针对自动化行业有多个应用层协议，如Ethernet/IP、PROFInet、FF HSE、MODBUS/TCP、BACnet和一些私有协议。
EtherNet/IP, 标准TCP/IP以太网和通用工业协议（CIP）的结合。
PROFINET 是基于工业以太网的用于工业自动化的开放标准。
HSE是一种基于Ethernet＋TCP／IP协议、运行在100Base－T以太网上的高速现场总线。它能支持低速总线H1的所有功能，是对H1的补充和增强。
LonWorks分布式智能设备控制网络
节点对等，对等神经元结构，无主从。
Neuron芯片：集通信、控制、调度、I/O支持为一体的芯片。3150（有片外存储区）和3120两个系列
3个处理器：
（1） MAC处理器：介质访问控制，完成OSI的最低两层协议。
（2）网络处理器：处理网络变量、地址、定时、网络管理，完成3到6层协议。（3）应用处理器：完成用户编程。
通信模式：单端、差分、专用模式。
时钟系统：完成多任务调度，定时，看门狗
支持节电模式
Neuron芯片的固件：包括基于OSI参考模型的LonTalk协议、I/O驱动程序、事件驱动的多任务调试程度以及函数库等部分。
LonTalk协议固化在每一个LonWorks设备的神经元芯片（3120）中或片外存储器中（3150）。
Neuron C面向对象编程语言：
（1）1个内部多任务调度程序。
（2）when语句+表达式，定义由事件驱动的任务和优先级。
（3）网络变量，实现节点间数据共享。
（4）I/O显式说明
（5）显式报文
（6）增强时间处理、I/O支持、报文处理。
事件：用户自定义事件和预定义事件
有优先级调度方法：当给定时间发生条件为真时，该事件关联的任务被执行。对任务定义优先级，使重要事件优先响应，但是当的优先级事件的任务执行时，即使高优先级的事件发生，也要等到的优先级任务执行完成后，重新调度执行高优先级的任务。
优先级when语句在每次调度程序运行时以指定的顺序被检查。如果任何优先级when语句被检测为真，则与它相对应的任务就被执行，然后调度程序又重新回到优先级when语句队列头，从头开始检测优先级when语句。
LonTalk协议特点：
（1） LonTalk协议支持包括双绞线、电力线、无线、红外线、同轴电缆和光纤在内的多种传输介质。
（2） LonTalk应用可以运行在任何主处理器(Host Processor)上。主处理器(微控制器、微处理器、计算机)管理LonTalk协议的第六层和第七层,并使用
LonWorks网络接口管理第一层到第五层。
（3） LonTalk协议使用网络变量与其它节点通信。网络变量可以是任何单个数据项也可以是结构体，并都有一个由应用程序说明的数据类型。网络变量的概念大大简化了复杂的分布式应用的编程，大大降低了开发人员的工作量。
（4） LonTalk协议支持总线型、星型、自由拓扑等多种拓扑结构类型，极大地
方便了控制网络的构建。
（5）实时性，可靠性，多节点。
（1）物理层：功能是在两个节点之间通过传输媒介物理通道，并向上面的数据链路提供透明的位流传输。LanTalk协议支持双绞线、电力线、无线射频、红外线、同轴电缆以及光缆等不同类型的传输媒介。
（2）数据链路层：数据链路层的功能是保证物理链路上数据的可靠传送。它负责数据帧的传送，并进行必要的同步控制、差错控制和流量控制，并向上层（网络层）提供无差错的数据传输。分为介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）两个子层。
介质访问控制协议可预测P—坚持CSMA
CSMA是一种竞争型、随机型访问方法：
任何节点要访问传输介质发送消息时，首先要侦听介质上是否有其它节点正在传送信息，即有无载波，如果介质无载波，未被占用，则可以利用信道进行信息传送，如果其它节点正在利用传输介质进行通信，则必须等待信道空闲之后才能进行传送。
缺点：网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降，网络效率降低。
可预测P—坚持CSMA：要求发送数据的节点监听信道，若信道闲，则以概率P发送信息包，并以1-P的概率延迟一个时间单位重新监听信道，若信道仍然闲，则重复上述过程。
若发送节点一开始就监听到信道忙，则继续监听，直到信道由忙变闲后以概率P发送信息包，以1-P的概率延迟一个时间单位再监听。
LonTalk协议中的概率P根据网络负载的轻重是可预测的。在网络重载的情况下，P值调小以降低网络冲突的可能性，避免网络拥塞现象。在网络轻
载的情况，P值调大，减小媒介的访问延时。
这样保留了CSMA的优点，并克服了在网络重载时的不足。
（3）网络层：通信子网层，LonTalk协议定义了一种分层编址方式，最高层为域地址，下面为子网地址，再下是节点地址，并定义如何发送接受响应报文。
（4）传输层：传输层协议在OSI上层模型中是低三层与高三层之间衔接的接口，为用户提供进程与进程之间的通信。它从下层获取的服务是发送和接收顺序正确的数据块。它向上层提供的服务是为无差错的报文收发提供传输道路和传输地址。
（5）表示层：对应用层输入的命令和数据内容加以解释说明，并赋予各种语法以应有的含义，使从应用层送入的各种信息具有明确的表示意义。
（6）会话层：在两个节点或用户之间进行原始的报文传输，并增加了一些面向用户的服务。
（7）应用层：应用层是参考模型的最高层，直接为用户服务，是发送和接收用户应用进程，进行信息交换的执行机构。应用层增加了四类对象：I/O对
象、定时器、网络变量和消息标签。
LON网络的开发、安装、维护和管理的工具平台。
它们是开发工具LonBuilder和NodeBuilder，安装工具Lonmanager和LonMaker。
LonWorks控制网络组成部分：
智能神经元芯片；(处理器、I/O、存储器)
Neuron C语言；When语句、优先级、网络变量、显式报文、I/O显式操作LonTalk协议；
LonWorks收发器；
LonMark互操作性标准；
LonWorks网络服务架构LNS；
网络开发工具LonBuilder和节点开发工具NodeBuilder。
LonWorks技术：
（1） LonWorks节点
（2） LonTalk协议；
（3） LonWorks收发器；
（4）网络开发工具LonBuilder和节点开发工具NodeBuilder。
网络拓扑结构：总线型、星型、环型、混合型
物理网络的组成：路由器、网关
逻辑网络（网络层）：域、子网、节点；域、组地址、Neuron ID。
LonWorks特点：
（1）结构简单；
（2）抗干扰能力；
（3）节点的平等关系；
（4）可编程性能好；
（5）动态多变的网络体系结构；
（6）透明性、分布性、可靠性、灵活性、简便性、廉价性；
（7）无行业限制。
智能节点分类：
（1）基于NEURON芯片的节点；
（2）基于主机的节点。（ NEURON芯片只完成通信工作）
智能节点组成：Neuron芯片；外部存储器；收发器；I/O调理电路；电源。
软件设计的方法和过程：
（1）定义I/O对象；
（2）定义定时器对象；
（3）定义网络变量和显式报文；
（4）定义任务；
（5）完成用户自定义的其他函数。
控制网络结构：
（1）现场智能节点
（2）网络适配器
（3）工控机
PROFIBUS 石油、化工、制药、汽车，面向工厂自动化与流程自动化PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
PROFIBUS-DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。适合于加工自动化领域，即离散行业。
PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，总线供电有本征安全规范。
PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。车间级报文交换，主站之间的通信。
协议结构：
PROFIBUS－DP：定义了第一．二层和用户接口。
PROFIBUS－FMS：定义了第一、二、七层。应用层包括现场总线信息规范（Fieldbus Message Specification - FMS）和低层接口(Lower Layer Interface － LLI)。PROFIBUS－PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS－DP协议。
PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议。
PROFIBUS提供了三种数据传输类型：
（1）用于DP和FMS的RS485传输。线性总线拓扑，屏蔽双绞铜线，32个站。（2）用于PA的IEC1158－2传输。符合本征安全性，并通过总线对现场设备供电，IEC1158－2是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，线型或树型拓扑，曼彻斯特编码。
（3）用于DP和FMS光纤。远程高速抗扰。
PROFIBUS支持主从方式、纯主方式、多主多从通信方式。主站对总线具有控制权，主站间通过传递令牌来传递对总线的控制权。取得控制权的主站，可向从站发送、获取信息。
PROFIBUS总线存取协：主站之间的令牌传递方式，主站与从站之间的主从方式。通过数据链路层来实现的，介质存取控制（Medium Access Control - MAC）具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据，制定总线上的站点分配并建立逻辑环。
数据链路层任务：
（1）（令牌传递程序）保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行。
（2）保证数据的可靠性。PROFIBUS第二层的数据结构格式可保证数据的高度完整性。
PROFIBUS系统组成：
主站：
一类主站：一类主站完成总线通信控制与管理，完成周期性数据访问。PLC、PC 或可做一类主站的控制器。
二类主站：二类主站完成非周期性数据访问，如数据读写、系统配置、故障诊断等。二类主站包括：操作员工作站（如PC机加图形监控软件）、编程器、HMI等。从站：
（1）PLC或其它控制器：PLC可做PROFIBUS上的一个从站。PLC自身有程序存储，PLC执行程序并按程序指令驱动I/O。做为PROFIBUS主站的一个从站，在存储器中有一段特定区域作为与主站通信的共享数据区。主站可通过通信间接控制从站PLC的I/O。
（2）分散式I/O：分散式I/O不具有程序存储和程序执行，通信适配器部分接收站指令，按主站指令驱动I/O，并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。
通常分散型I/O是由主站统一编址，主站编程时使用分散式I/O与使用主站的I/O没有什么别。
（3）智能现场设备：即带PROFIBUS接口的现场设备，可由主站在线完成系统配置、参数修改、数据交换等功能。至于那些参数可进行通信及参数格式由PROFIBUS行规决定。
结构分类：
（1）单主站的系统
（2）带监控站的系统
（3）多主系统及分层的多主系统
现场总线信息规范（Fieldbus Message Specification-FMS）
现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link-FDL）
介质存取控制（Medium Access Control-MAC）
电子设备数据文件（GSD）：使用根据GSD文件所作的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中。包括三部分：总规范、与DP有关的规范、与DP 从站有关的规范。
总线桥：将用户产品与PROFBUS总线连接，实现用户产品数据到PROFIBUS的通信。
FF 基金会总线（Foundation Fieldbus）
适应过程自动化系统在功能、环境与技术的需要，适合在流程工业现场工作，满足本安防爆要求，总线供电。
基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。
主要技术：
（1）通信技术：通信模型、通信协议、通信控制器芯片、通信网络与系统管理等内容。
（2）标准化功能块（FB，Function Block）与功能块应用进程（FBAP， Function Block Application Process）。便于实现不同制造厂商产品的混合组态
与调用。功能块的通用结构是实现开放系统构架的基础，也是实现各种网
络功能与自动化功能的基础。
（3）设备描述（DD，Device Description）与设备描述语言（DDL， Device Description Language）。实现互操作性，是设备驱动的基础，可以看
作是设备的驱动程序。
（4）现场总线通信控制器与智能仪表或工业控制计算机之间的接口技术。（5）系统集成技术。--通信系统与控制系统的集成。
（6）系统测试技术。--一致性与互可操作性测试技术（产品、系统）；总线监听分析；系统功能测试。
物理层：规定了现场总线的传输介质、传输速率、最大传输距离、拓扑结构及信号类型等。现场总线的传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤和无线电。
数据链路层：所有连接到同一物理通道上的应用进程都是通过数据链路层的实时管理来协调的。
应用层：定义现场总线的命令、响应、数据和事件。分为：总线报文规范层FMS，为用户层提供服务，完成功能块的服务；现场总线访问子层FAS，与数据链路层连接。
用户层：规定了一些标准的功能模块(FunctinonBlock)供用户组态构成系统。为了支持不同厂商之间功能块的标准化和互操作性，FF定义了两个工具，即设备描述语言DDL和对象字典OD。
物理层规定了信号如何产生和发送；
数据链路层规定如何在设备间共享网络和调度通信；
应用层则规定了在设备间交换数据、命令、事件信息以及请求应答中的信息格式；用户层则用于组成用户所需要的应用程序，如规定标准的功能块、设备描述，实现网络管理、系统管理等。
虚拟现场设备VFD模块化为一个个资源块。资源块表达了应用进程的网络硬件和软件对象，描述了现场总线设备的特征，如设备名、制造者、系列号。
现场总线设备在数据链路层可分为两种：基本设备和链路主设备。
在每一个网段中都有一个特殊的链路主设备，它能够调度本网络段各个设备的通信活动，称为LAS链路活动调度器。
通信活动分为：周期性、非周期性。
周期性通信：由链路活动调度器按预定调度时间表周期性依次发起的通信活动。非周期性通信：预定周期性通信时间之外的时间，通过得到令牌发送信息。
LAS通过调度表指示一个设备发送周期数据，当没有周期性数据发送时，LAS循环地向所有链路主设备发送令牌，使其获得发送非周期性数据的机会。此外，数据链路层还要完成两条总线之间通信的桥路连接管理。
数据链路时间的同步：链路活动调度器周期性地广播一个时间发布消息TD（Time Distribution），以便所有的设备都准确地具有相同的数据链路时间。
LAS基本功能：
（1）向设备发送强制数据CD。
（2）向设备发送传递令牌PT。
（3）为新入网的设备探测未被采用过的地址。
（4）定期对总线段发布数据链路时间和调度时间。
（5）监视设备对传递令牌PT的响应。
虚拟通信关系：设备之间传送信息是通过预先组态好的通信通道进行的，该通信通道即虚拟通信关系。
客户/服务器型：用户发起的、一对一的、排队式、非周期通信
报告分发型：排队式、非周期通信、用户发起、一对多通信方式
发布/预定接收型：缓冲型、一对多、受调度或非周期
FF通信控制器功能：
（1）总线上的信号驱动和信号接收；
（2）传输数据的串、并行转换；
（3）串行数据的编码和解码；
（4）信息帧的打包和解包；
（5）帧校验序列的产生和验证。
HES基金会高速现场总线
控制网络的实时信息传输量越来越大，H2的设计能力已不能满足实时信息传输的带宽要求。取而代之的是现场总线技术与以太网技术相结合的新型高速现场总线FF-HSE。
HSE是一种基于Ethernet＋TCP／IP协议、运行在100Base－T以太网上的高速现场总线。它能支持低速总线H1的所有功能，是对H1的补充和增强。
采用了OSI参考模型中物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，并在应用层上增加了用户层，形成6层的通信模型。
HSE设备分为4类：主机设备、链接设备、网关设备和以太网现场设备，其功能分别为对系统进行组态、监控和管理，将H1总线段链入FF－HSE网络，实现与其它标准总线通信，连接高速I／O设备或PLC。
冗余设计（通信路径冗余、设备冗余）
灵活功能块（实现离散控制）
组态：位号分配；功能块对象与参数；网络参数。
CAN 控制器局域网低成本、高速、抗干扰性强
特点：
（1）一种多主总线，即每个节点均可成为主机，且节点之间也可进行通信；（2）通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps；（3） CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理；
（4）通信数据块进行编码；
（5）采用短帧结构；
（6）使用CRC检验；
（7）报文滤波技术
（8）采用非破坏性仲裁技术
高层协议：
（1） CanOpen协议，电梯
（2） DeviceNet协议，流程行业
（3） CAL协议
（4） SDS协议
两层通信参考模型：
（1）物理层：规定了节点的全部电气特性以及信号如何发送；
（2）数据链路层：逻辑链路子层LLC，媒体访问控制子层MAC
LLC：对总线上的报文接受滤波，超载通知，恢复管理
MAC：CAN协议核心，负责执行总线仲裁、报文成帧、出错检测、错误标定等传输控制规则。
通信方式：点对点、一点对多点、全局广播
HART 高速可寻址远程变送器过渡协议
特点：
（1）在模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程的过渡产品。
（2）采用统一的设备描述语言DDL——互换性、互操作性
（3）总线供电，可满足本质安全防爆要求
具体：在模拟信号上叠加一个正弦频率信号（均值为0，不会影响模拟信号），使模拟信号与数字双向通信同时进行，互不干扰。基于Bell 202标准的FSK技术，实现数模同传。
物理层：规定了信号的传输方法，信号电平，设备阻抗和介质。
数据链路层：规定了HART帧的格式，实现建立、维护、终结链路通讯功能。
应用层：为HART命令集，用于实现 HART指令。命令分为三类，即通用命令、普通命令和专用命令。
设备类型：从设备、突发模式设备、主设备
通信方式：主从、突发模式、半双工
DDE动态数据交换：
Windows应用程序之间进行数据传输的方法之一,是基于消息的并且利用Windows 中的通信联络系统进行内部进程间的相互通信。
DDE 使用共享内存实现进程之间的数据交换及使用协议达到传递数据的同步。优点：绝大多数软件都有DDE接口，支持DDE协议，使用方便。
缺点：当通信数据量大时，数据刷新速度慢，易出现死机现象。数据较少时用DDE 比较实用。没有安全性管理机制，开发困难，功能缺乏柔软性。
OPC（OLE for Process Control）：连入以太网，再与总线通信
是由OPC基金会开发的基于微软组建对象模型(COM) 的一组技术规范。OPC是作为工业标准定义的特殊的COM口。
在OPC 工业标准规范的基础上,现场设备、自动化与控制应用程序、商业利办公应用程序等硬件与软件之间、软件与软件之间就能够进行分布式的协调运行。应用程序为客户方，硬件驱动程序为服务方
连接数据提供源（OPC服务器）和数据使用者（OPC应用程序）
采用客户/服务器模型
技术基础：
（1） OLE技术，对象链接嵌入技术；
（2） COM组建对象模型；
（3） DCOM分布式组件对象模型。
优点：
（1）灵活性：接收所有类型的客户机及服务器。
（2）高效性：优化快速传输数据，保证数据量大时仍然保持较高传输效率。（3）开放性：可支持所有的编程语言。
（4）可利用Internet。
（5）容易实施掌握，即插即用，可靠性高，功能具有高度柔软性以及基于DCOM 的安全管理机制。
物联网IOT Internet of Things
IOT：侧重信息化，贴近生活
感知层、网络层、应用层
技术：WSN，云计算，多网融合
Internet：网络层。
FCS：感知层，侧重有线通信，工业自动化。
WSN：感知层，无线传感网络。
物联网：传感网在概念上的扩展，互联网在实际中的应用。万物都接入到互联网，把物体通过安装射频识别设备、红外感应器、GPS等传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别与管理。
全面感知、可靠传送、智能控制。
物联网产业链：标识、感知、处理、信息传送。
感知层：数据采集，数据短距离传输
RFID感应、红外感应、GPS、激光扫描
网络层：数据长距离传输
移动通讯网络、互联网、云计算、无线网络
应用层：数据处理，人机交互（监控、检索、智能交通、智能家居）
人工智能
自动化装置:
基地式仪表；单元组合仪表；计算机集中控制系统；集散控制系统（DCS）；现场总线控制系统（FCS）
DCS由四部份组成：操作站、控制器、I/O板、通讯网络
DCS缺点：
（1）数字-模拟混合系统，信号可靠性差
（2）互换性差
（3）价格昂贵
现场总线控制系统（FCS）是将现场总线技术应用于具体的生产过程，构成网络化、分散化的自动控制系统。
三部分组成：
（1）智能仪表、控制器
（2）现场总线
（3）线路监控、组态计算机
基础：总线网卡、通信协议
优势：
（1）系统结构大大简化，成本显著降低；
（2）现场设备自治性加强，系统性能全面提高；
（3）提高了信号传输的可靠性和精度；
（4）真正实现全分散、全数字化的控制网络；
（5）用户始终拥有系统集成权。
1.集散控制系统是以微型计算机为基础的分散性综合控制系统。集散控制系统 的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的 一种新型控制技术。它是计算机技术、通信技术、控制技术和CRT显示技术（简称4c技术）相互渗透发展的产物。采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，以分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代工业的生产和管理要求。 2.集散控制系统由集中管理部分、分散啊控制检测部分和通信部分组成。集 中管理部分可分为运行员操作站、工程师工作站和管理计算机；分散控制监测部分按功能可分为控制站、监测站；通信部分用于完成控制指令及各种信息的传递和数据资源的共享。集散控制系统按照自下而上的功能可分为四层：现场控制级、过程装置控制级、车间操作管理级和调度管理级。 3.集散控制系统组态功能包括硬件组态和软件组态。 4.CRT操作方式的特点：信息量大、显示方式多样化、操作方便容易、透明度 提高。 5.组态操作包括系统组态、控制组态、画面组态和操作组态。 6.过程画面组态主要由静态画面、动态画面及画面合成等内容组成。 7.集散控制系统的显示画面可分为四层：区域显示、单元显示、组显示、细目 显示。 8.集散控制系统的显示画面分为：概貌显示画面、过程显示画面、仪表面板显 示画面、趋势显示画面、报警显示画面、系统显示画面。 9.数据信息：具有一定编码、格式和字长的数字信息。 10.传输速率：指信道在单位时间内传输的信息量。 11.传输方式：①单工方式：信息只能沿单方向传输的通信方式②半双工方 式：信息可沿着两个方向上传输，但在某一时刻只能沿一个方向传输的通信方式③全双工方式：信息可以同时沿着两个方向传输的通信方式。有基带传输、载带传输和宽带传输。 12.异步传输：信息以字符为单位进行传输，每个信息字符都具有自己的起始位 和停止位，一个字符中的各个位是同步的，但字符与字符之间的时间间隔是不确定的；同步传输：信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输的。 13.串行传输：把构成数据的各个二进制位依次在信道上传输；并行传输：把构 成数据的各个二进制位同时在信道上传输。 14.载带传输有三种调制方式：调幅方式、调频方式和调相方式。 15.数据交换方式：线路交换方式、报文交换方式、报文分组交换方式（又分 为虚电路和数据报两种交换方式）。 16.OSI模型的层次：物理、数据链路、网络、传送、会话、表示、应用。 17.开放系统互联的参考模型各层共有的功能：封装过程、分段存储、连接建 立、流量控制、差错控制和多路复用。 18.IEE802委员会分别对带有冲突检测的载波侦听多路存取、令牌总线、令牌 环三种媒体存取方式规定了相关协议，即IEE802.3、IEE802.4、IEE802.5。19．现场总线广义上是指控制系统与现场检测仪表、执行装置进行双向数字通信的串行总线系统。 20.一般认为现场总线时用于现场仪表与控制室主机系统之间的一种开放的、 全数字化、双向、多站的通信系统。 21.现场总线的特点：封闭的物理过程、更大的覆盖范围、设备的数量、价 格、实时性操作、传输的完整性、有效性、用户选择的服务、集成开放结构、严酷的环境条件。 22.通用现场通信系统和各领域的特殊要求：发电和输变电、化工系统特殊要 求、制造应用、电子机构应用、现场总线需求的综合考虑。 23.现场总线控制系统在制造在领域、物业领域和过程领域得到全面的发展。 24.Profibus产品系列：Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS。 25.Profibus的主要特性：总线存取协议、灵活的配置、本征安全、功能强大 的FMS。 26.集散控制系统的设计分为4个阶段：方案论证、方案设计、工程设计和系 统文件设计。 27.CAN总线：控制器局域网。主要特性如下：通信介质可以是双绞线、同轴电 缆或光纤，直接通信最远可达10km，最高速率可达1Mbit/s；用数据块编码方式的代替传统的站地址编码方式；网络上任意一个节点可以主动向其他节点发送数据；网络上的节点可以定义成不同的优先级；数据帧中的数据字段长度最多为8个字节；CAN中的每一个帧中都有CRC校验及其他检错措施，降低数据的错误率；网络上的节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能。 28.集散控制系统的安全性：功能安全、人身安全、信息安全。 29.现场总线与IT计算机网络技术的的区别：现场总线数据传输的“及时性” 和系统响应的“实时性”，响应时间要求为001~0.5s或者0.5~2s，而在IT中实时性可以忽略；在工厂自动化系统中通信方式使用广播和多组方式；在IT 中某个自主系统与另一个自主系统只建立暂时的一对一方式；现场总线强调在恶劣环境下数据传送的完整性；现场总线需要面向连接的服务和无连接服务两种LLC服务形式；现场总线需要解决多家公司产品和系统在一个网络上相互兼容的问题；IT计算机网络通信与现场总线的现场装置之间的网络通信，要求有所不同，前者通信量大，而后者量不大；现场总线控制系统的数据通信要求严格，采用的网络技术不仅是先进的，更重要的是成熟的、实用的。 30.离散PID控制算法：位置算法、增量算法、速度算法。 31.前馈控制：实质是一种扰动进行调节的开环控制系统。 32.通信就是信息从一处传输到另一处的进程。任何通信系统都是由发送装置、接收装置、信道和信息组成。 33.集中式控制的优点：可实现高质量控制；控制功能集中在中心控制站；避 免通信站之间互相协调的麻烦；缺点：中心控制站结构复杂；中心控制站成为整个网络系统的潜在瓶颈。 34.多功能智能化现场装置产品的功能：与自动控制装置之间的双向数字通 信功能；多变量输出；信息差错检测功能；提供诊断信息；控制器功能。35.Lonworks的特点：开放性和互操作性；通信介质；网络结构、应用高级语 言进行开发、开发周期短、易于商品化、支持完全分布式网络系统；提供与上层决策系统的互联接口。 36.可靠度：系统在规定的条件下(指设备所处的温度、湿度、气压、振动等环境条件和使用方法及维护措施等),在规定的时间内(指明确规定的工作期限)，无故障地发挥规定功能(应具备的技术指标)的概率。名词解释： 1、数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 2、直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制 规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 3、现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元 方便的连接在一起构成的系统。 4、实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 5、传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特 数来表示，其单位是bps。 6、计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 7、集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、 局部网络通信的计算机综合控制系统。 8、现场总线：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 通信网络。 9、组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能 实现特定的目的。 10、串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 11、通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 12、监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中 DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制；SCC级计算机则根据生产过程的工况和已定的数学模型，进行优化分析计算，产生最优化设定值，送给DDC级计算机执行。 13、分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点 是控制分散、危险分散。 14、模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 15、数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 16、并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 17、开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型， 它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。18、解释名词：SCC，DDC，DCS，FCS，CIPS，CIMS 答：①SCC：计算机监督控制②DDC：直接数字控制③DCS：集散控制系统④FCS：现场总线控制系统⑤CIPS：计算机集成过程系统⑥CIMS：计算机集成制造系统 问答题： 1、简述DCS的操作员站、工程师站、监控计算机站的主要功能？ 答：①操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。 ②工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 ③监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作 用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2、组态设计的一般步骤如下： 答：①组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 ②工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的 特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功 能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。 ③设计用户操作菜单为便于控制和监视系统的运行，通常应根据实际需要建立 用户自己的菜单以方便操作，例如设立一按钮来控制电动机的起/停。 ④画面设计与编辑画面设计分为画面建立、画面编辑和动画编辑与链接几个步 骤。画面由用户根据实际工艺流程编辑制作，然后需要将画面与已定义的变量关联起来，以便使画面上的内容随生产过程的运行而实时变化。 ⑤编写程序进行调试程序由用户编写好之后需进行调试，调试前一般要借助于 一些模拟手段进行初调，检查工艺流程、动态数据、动画效果等是否正确。 ⑥综合调试对系统进行全面的调试后，经验收方可投入试运行，在运行过程中 及时完善系统的设计。 3、什么是PROFIBUS总线？PROFIBUS总线有什么特点？ 答：①PROFIBUS是一种国际性的开放式现场总线标准，是唯一的全集成H1（过程）和H2（工厂自动化）现场总线解决方案[12]，它不依赖于产品制造商，不同厂商生产的设备无须对其接口进行特别调整就可通信，因此它广泛应用于制造加 工、楼宇和过程自动化等自动控制领域。 ②PROFIBUS现场总线系统的技术特点：⑴容易安装，节省成本。⑵集中组态，建 立系统简单。⑶提高可靠性，工厂生产更安全、有效。⑷减少维护，节省成 本。⑸符合国际标准，工厂投资安全。 4、DCS的层次结构一般分为几层，并说明每层的功能？ 答：集散控制系统分为四个层次，每个层次由多个计算机组成，分别行使不同的功能，自下而上分别是：现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络、控制网络、监控网络和管理网络。 ①现场控制级的功能：一是完成过程数据采集与处理。二是直接输出操作命令、 实现分散控制。三是完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享。四是完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。 ②过程控制级功能：一是采集过程数据，进行数据转换与处理；二是对生产过程 进行监测和控制，输出控制信号，实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制功能；三是现场设备及 I/O卡件的自诊断；四是与过程操作管理级进行数据通信。 ③过程管理级功能：一是监视和控制生产过程；二是控制方式的无扰动切换，修 改设定值，调整控制信号，操控现场设备，以实现对生产过程的干预；三是打印各种报表，复制屏幕上的画面和曲线等。
现场总线控制网络与网络集成 文章介绍了现场总线技术在工控系统中应用的特点及现场总线条件下控制网络的分层结构，同时探讨了控制网络间及控制网络与信息网络集成的问题。 计算机与通信技术结合产生了计算机网络后，企业管理部门间通信都以网络为中介，实现了信息与资源共享。同时，信息技术的发展也引起了自动化结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。Fieldbus(现场总线)就是顺应这一形势发展起来的新技术，它是计算机网络与控制系统结合的必然产物，它的出现标志着工业控制领域又一个新时代的开始。 现场总线是对DCS(集散控制系统)的拓展，突破了DCS相对封闭的限制，它将测控任务分散到现场设备中，上位计算机只负责监控以及一些复杂的优化和先进控制的功能。现场总线是工厂底层信息及数据传递的主体，在整个工厂的控制网络中，现场总线处于重要的基础地位。自80年代末以来，国外相继出现了一些有影响的现场总线标准，如：基金会现场总线(FF，Foundation Fieldbas)、lonWork总线、 Profibus、CAN控制局域网等，它们大都是在各公司标准的基础上逐渐形成的，在今后一段时期内，会出现几种现场总线标准共存的局面。现在一个统一的现场总线通信协议的国际标准已经形成，真正的开放互连系统，是大势所趋。 1现场总线控制系统的特点 现场总线系统(FCS)与传统的集散控制系统 (DCS)相比，有以下特点： 1．1总线式结构 一对传输线(总线)挂接多台现场设备，双向传输多个数字信号。这种结构比一对一的单向模拟信号传送结构布线简单，安装费用低，维护简便。 1．2开放互操作性 现场总线采用统一的协议标准，是开放式的互联网络，对用户是透明的，在传统的DCS中，不同厂家的设备是不能相互访问的。而FCS采用统一的标准，不同厂家的网络产品可以方便地接入同一网络，集成在同一控制系统中进行互操作，因此简化了系统集成。 1．3彻底的分散控制 场总线将控制功能下放到作为网络节点的现场智能仪表和设备中，做到彻底的分散控制，提高了系统的灵活性、自治性和安全可靠性，减轻了控制站 CPU 的计算负担。 1．4信息综合、组态灵活 通过数字化传输现场数据，FCS能获取现场仪表的各种状态、诊断信息，实现实时的系统监控和管理。此外，FCS引入了功能块的概念，通过统一的组态方法，使系统组态简单灵活，不同现场设备中的功能块可以构成完整的控制回路。1．5多种传输媒介和拓扑结构 FCS由于采用数字通讯方式，因此可用多种传输介质进行通信。根据控制系统中节点的空间分布情况，可应用多种网络拓扑结构。这种传输介质和网络拓扑结构的多样性给自动化系统的施工带来了极大的方便，据统计，FCS与传统DCS 的主从结构相比，只计算布线工程一项即可节省40％的经费。
一、填空题（每小题2分，共20分,每小题全答对得2分，答错一个空本小题不得分） 三、选择题（每小题2分，共20分，答对得2分，答错不得分） 1. 参照ISO/OSI标准模型，CAN!信模型包括物理层和数据链路层两层。 2. 通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者，发送设备、 接收设备和传输媒介几部分组成。 3. 在Profibus中，SFC14用于数据解包，而 SFC15用于数据打包。 4. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络___________ 功能的自控系统。 5. 光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射。 6. 幅值键控、频移键控和相移键控是模拟数据编码的三种方式。 7. 采用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的编码方式称为数字数据编码。 8. 按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 9. PROFIBUS的总线存取控制机制是主站之间采用令牌总线机制，主站与从站之间采用主从机 制。 10. 同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式： 位同步、字同步和帧同步。 二、判断题（每小题2分，共20分，答对得2分，答错不得分） 1. 在CAN总线中，发出报文的节点称为报文发送器，如果总线不处于空闲状态，一个不是报文 发送器的接点称为接收器。（V ） 2. 全双工通信与半双工通信都可以实现数据的接收与发送，但是，在同一时间点，半双工通信只 能实现数据的收或发功能。（V ） 3. 现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。 （V ） 4. CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送，以后在数据发送过程中就不需要判断有 无冲突存在了。（） 5. FTT-CAN采用柔性时间触发协议，最大特点是能根据需求在线修改网络策略，调整通信参数， 添加新报文等。（V ） 6. ISO/OSI的7层参考模型中的物理层主要是处理机械的、电气的和过程的接口，以及物理层下 的物理传输介质等问题。（V ） 7. 在信道容量一定时，带宽与信噪比之间可以相互弥补。（V ） 8. 同轴电缆按阻抗可以分为两种，5 0欧姆的同轴电缆也成为宽带同轴电缆。 （） 9. EtherNet/IP提供“隐式”和“显式”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。 （V ） 10. CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术，本质上属于以事件触发的通信方式，具有某种程度的非 确定性。（V ）
现场总线复习资料2015-6 考试形式：闭卷带2B铅笔与橡皮 题型：选择题、填空题简答题 一、选择题 1. 在ISO通信模型中，用于定义如何开始、控制和结束一个会话的是（B） A 应用层 B 会话层 C表示层D网络层 2. MPI网络通过加中继器最大通信距离可扩展到（C.）。 A. 2100m B. 5100m C. 9100m D. 12100m 3. S7-300的MPI全局数据包通信方式中，全局数据包的最大长度为（C.）。 A. 76B B. 128B C. 22B D. 54B 4. 在S7基本通信的单边通信方式中，CPU要调用（B） A. “GET”、” PUT” B. “X_GET”、”X_PUT” C. “I_GET”、” I_PUT” D. “U_GET”、”U_PUT” 5. 下列哪种现场设备不能使用PROFIBUS-PA总线技术通信（D） A 启动执行器 B 电磁阀 C 测量变送器 D 电动机 6. 下列那种协议或通信技术不属于PROFIBUS总线技术（D） A DP B PA C FMS D PROFINET 7. 每个DP系统均由不同类型的设备组成，这些设备分为不包括哪一类（D） A 1类DP主站 B 2类DP主站 C 从站 D 3类DP主站 8. CP1613是带有微处理器的（B.）以太网卡。 A. PS2 B. PCI C. USB D. IDE 9.下列哪一型号的网络交换机不具备网络管理功能？（ A） A. SCALANCE X100 B. SCALANCE X200IRT C. SCALANCE X300 D. SCALANCE X400 10.下列通信接口中不属于串行通信接口的是（C） A. RS-232C接口 B. RS-485接口 C. PROFIBUS接口 D. 20mA TTY接口 11. 下列选项中，哪个不属于全集成自动化的三个统一性（C） A 统一的数据管理 B 统一的通信 C 统一的系统设计 D 统一的组态和编程 12. 在S7基本通信的双边通信方式中，CPU要调用(A)功能块。 A. “X_SEND”、” X_RCV” B. “USEND”、”URCV” C. “AG_SEND”、” AG_RCV” D. “BSEND”、”BRCV” 13. S7基本通信方式可以传输的最大用户数据量为（D.）。 A. 22B B. 54B C. 64B D. 76B
现场总线与网络技术 ?作者： ?出处： ?阅读： ?发布时间：2008-7-18 14:42:54 ?供稿： 关键词：现场总线 PB-M网桥电力系统 1 引言 PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。其中PROFIBUS-DP是一种高速低成本用于设备级控制系统与分散式I/O通信的一种总线。其传输介质为双绞屏蔽线，波特率从9600bps 到12Mbps。使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4-20mA信号传输。 Modbus目前是工业领域全球最流行的协议之一。此协议支持传统的带RS-232、RS-422、RS-485和以太网接口的设备。许多工业设备，包括PLC、DCS、智能仪表等都在使用Modbus协议作为它们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 作者在设计某电力自动控制系统时，需要将许继公司生产的继电保护装置的参数读取到Siemens公司的S7-400 PLC中，并集成到SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)监控系统中，参与实际的连锁控制。继电保护装置提供RS-485通讯接口，其通讯协议为Modbus RTU(Remote Terminal Unit)协议。为了实现Modbus RTU协议到PROFIBUS协议的转换，本设计将西门子PLC S7-400作PROFIBUS主站，利用北京鼎实公司生产的Profibus-Modbus网桥(以下简称PB-M网桥)和Modbus从站通讯，然后通过PLC中的工业以太网模块、现场总线模块连接到企业SCADA系统中，使二者得到完美的结合。 表1 遥信信息点通讯的数据
现场总线考试复习资料计算机科学学院 第二章现场总线与工业控制网络技术基础 1.数据概念 信息是指有用的知识或消息，网络通信的目的就是为了交换信息。数据是信息的表达方式，可以是数字，文字，声音，图像和图形等。信号时数据在传输过程中的电磁波表达形式 2.模拟信号和数字信号 模拟信号是指信号的因变量对时间的取值是连续变化的信号。数字信号是指信号的因变量不随时间连续变化的信号通常表现为离散的脉冲形式。 3.通信方式有几种？串行通信，并行通信 4.通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能? 通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成。 信息源和接收者是信息的产生者和使用者 发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。 传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是无线的，也可以是有线的(包括光纤)。有线和无线均有多种传输媒介，如电磁波、红外线为无线传输介质，各种电缆、光缆、双绞线等为有线传输介质。 接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。 5.通信方式按照信息的传输方向分为哪几种? 单工 (simplex)方式；半双工(Half duplex)方式；全双工 (Full duplex)方式 6.通信的传输模式分为哪几种? 基带传输载波（带）传输宽带传输异步转移模式ATM 7.在载带传输中有哪几种常用的数据表示方法？ 调幅方式、调频方式、调幅方式 8.在数据通讯系统中，通常采用哪几种数据交换方式? 线路交换方式报文交换方式报文分组交换方式 9.比较通信系统中的几种拓扑结构。 星型结构：在星形拓扑中，每个站通过点-点连接到中央节点，任何两站之间通信都通过中央节点进行。中央节点的结构显得比较复杂，对其要求较高。 环型结构：通过中继器进行点-点连接，构成一个封闭的环路。中继器接收前驱站发来的数据，发往后继站。链路是单向的，工作站需有较复杂的网路处理功能。 总线型结构：在总线拓扑中，传输介质是一条总线，工作站通过相应硬件接口接至总线上。一个站发送数据，所有其它站都能接收。 10. 介质访问控制方式主要有哪两种?说明各自的含义。 1.CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测) 。载波监听CSMA的控制方案是先听再讲。一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。如果介质是空闲的，则可以发送。如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。 2.令牌访问控制方式。令牌方式是一种按一定顺序在各站点传递令牌(Token)的方法。谁得到令牌，谁才有发报权。 11.什么样的现场设备可以作为现场控制网络节点？举出几个例子。 具有计算与通信能力的测量控制设备可以作为现场控制网络节点。例如限位开关、感应开关等各类开关；条形码阅读器；光电传感器；温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器；可编程逻辑控制器PLC； PID
现场总线基础知识 现场总线技术综述 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点。 具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。 一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 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，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus （FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。 一、现场总线的技术特点 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。 2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等
一、填空题(每小题2分,共20分,每小题全答对得2分，答错一个空本小题不得分) 1.参照ISO/OSI标准模型，CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。 2.通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者，发送设备、 接收设备和传输媒介几部分组成。 3.在Profibus中，SFC14用于数据解包，而SFC15用于_数据打包。 4.工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络完成控制 功能的自控系统。 5.光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射。 6.幅值键控、频移键控和相移键控是模拟数据编码的三种方式。 7.采用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的编码方式称为数字数据编码。 8.按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 9.PROFIBUS的总线存取控制机制是主站之间采用令牌总线机制，主站与从站之间采用主从机 制。 10.同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式： 位同步、字同步和帧同步。 二、判断题(每小题2分,共20分，答对得2分，答错不得分) 1.在CAN总线中，发出报文的节点称为报文发送器，如果总线不处于空闲状态，一个不是报文 发送器的接点称为接收器。(√) 2.全双工通信与半双工通信都可以实现数据的接收与发送，但是，在同一时间点，半双工通信只 能实现数据的收或发功能。( √) 3.现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。 (√) 4.CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送，以后在数据发送过程中就不需要判断有 无冲突存在了。() 5.FTT-CAN采用柔性时间触发协议，最大特点是能根据需求在线修改网络策略，调整通信参数， 添加新报文等。(√) 6.ISO/OSI的7层参考模型中的物理层主要是处理机械的、电气的和过程的接口，以及物理层下 的物理传输介质等问题。(√) 7.在信道容量一定时，带宽与信噪比之间可以相互弥补。(√) 8.同轴电缆按阻抗可以分为两种，50欧姆的同轴电缆也成为宽带同轴电缆。 () 9.E t h e r N e t/I P提供“隐式”和“显式”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。 (√) 10.CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术，本质上属于以事件触发的通信方式，具有某种程度的非 确定性。(√)三、选择题(每小题2分,共20分，答对得2分，答错不得分) 1.CSMA/CD的通信原理可以归结为四句话，下列哪个选项正确（c ） A.发前先侦听、边发边检测、空闲即发送、冲突时退避 B.发前先侦听、边发边检测、冲突时退避、空闲即发送 C.发前先侦听、空闲即发送、边发边检测、冲突时退避 D.发前先侦听、冲突时退避、空闲即发送、边发边检测 2.工业自动化主要包括三个层次，下列哪个不是（ B ） A．基础自动化 B.应用自动化 C．管理自动化 D.过程自动化 3.Profibus的通信参考模型中不包括下面那一项（d） A.物理层 B.数据链路层 C.应用层 D.网络层 4.西门子公司的提供了众多的网络服务，下列那种不是( B ) A．标准通信 B.PP/OG通信 C．S7通信 D.S5兼容通信 5.以下几种通讯协议不属于以太网范畴的是( d ) A. PROFINET B. Modbus/TCP C. EhterNet/IP D. ProFibus 6.现场总线电缆分为A、B、C、D等类型，哪一种类型是符合IEC/ISA物理层一致测试的首选电 缆（A ） A. A型 B. B型 C. C型 D. D型 7.工业以太网在使用中可以扬长避短，缓解其通信不确定性弊端，以下措施不属于缓解通信不确 定性的是( A ) A. 采用大容量服务器 B. 控制网络负荷 C. 采用全双工以太网技术 D. 采用交换式以太网技术 8.网络传输介质的访问控制方式有三种，以下不属于其中的是（a ） A. 数据同步 B. 令牌访问 C. 时分复用 D. 载波监听多路访问 9.国际指导委员会将IP地址划分为A、B、C、D、E五类，在下列IP地址中属于C类的是（c ） A. 127.0.1.1 B. 164.10.31.1 C. 202.102.138.68 D. 191.102.121.41 10.PROFINET 网络中的设备主要有三类，以下不属于其中的（ D ） A. IO Controller B. IO Supervisor C. IO 设备 D. IO ASIC 四、名词解释(每小题4分,共16分) 1.现场总线的主设备、从设备？ 答：可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”(bus master) ，又称命令者（2）。不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(bus slaver)，也称基本设备（2）。 2.基带传输 答：基带传输指在不改变数据信号频率的情况下，直接按基带信号进行的传输（2），不包括任
1.计算机控制系统的发展经历了哪几个阶段？各有何特点？ 一、数据采集与处理：计算机并不直接参与控制，对生产过程不会产生直接影响，能对整 个生产过程进行集中监视，可进行越限报警，可以得到大量统计数据。 二、直接数字控制系统（DDC）：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统 有一个功能较齐全的运行操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 三、监督计算机控制系统（SCC）：一般由两级计算机组成，第一级计算机与生产过程连接， 并承担测量和控制任务，即完成DDC控制，第一级计算机和第二级计算机之间的数据通信，通常采用串行数据链路规程，传送效率一般较低。 四、集散控制系统（DCS）：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对 独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 五、现场总线控制系统（FCS）：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协 议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统。 2.什么是现场总线？简述现场总线出现的背景？ 1.在生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行、多点数字通信的系统称为现场总线； 2.出现的背景是：一是技术基础：现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟 信号及普通开关量信号的传输；二是技术开发和标准制定的战争：不同的国际标准化组织对现场总线的优缺点存在激烈争论。 3.什么是现场总线控制系统？简述现场总线系统技术特点？ 1.现场总线控制系统采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位 于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，各种适应实际需要的控制系统； 2.现场总线系统技术特点：（1）开放性（2）互可操作性与互换性（3）设备智能化（4） 彻底分散（5）现场环境适应性（6）系统可靠性（7）信息一致性（8）经济性（9）易于安装和维护。 4.简述FCS与DCS的区别？FCS有何优点？ 区别是FCS是放弃常规的4~20mA模拟信号传输标准，采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统； 5.主流现场总线有哪些？其特点如何？ 1.主流现场总线有DDC，DCS，FCS； 2.DDC：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统有一个功能较齐全的运行 操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 DCS：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 FCS：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实
《工业控制网络》课程标准 课程代码：31331Z18 学时数：42学时（其中：理论30学时实践12学时） 课程类型：理论+实践开课学期：（第4学期） 适用专业：机电一体化高职开课单位：汽车工程学院 ] 一、课程定位和目标 课程定位：《现场总线与工业控制网络》课程是机电一体化专业的一门专业基础课，通过本课程的 学习使学生掌握现场总线网络拓扑结构，掌握现场总线主要技术指标，掌握掌握主要连接件和接口设备 使用和维护，了解硬件和软件组态操作，了解现场总线工程与设计。 教学目标：是使学生建立现场总线的概念、基本特点，建立DNS和FCS概念，了解DCS和FCS 系统设备和系统结构，了解计算机网络及工业网络体系结构、网络模式、工业网络通信概念、开放式系 统互连参考模型、TCP/IP参考模型，了解PP的主要连接件和接口设备以及硬件连接、组态技术，PRDPIBUS的主要技术、CAN总线技术协议、工业以太网的通信方案。理解现场总线控制技术的基本概 念和原理，理解PP通信模型及其主要技术、PP功能块及PP工业组态，理解PRDPIBUS通信技术，理 解CAN物理层以及总线器件工作原理，理解工业以太网的实时通信技术，控制器工作原理。要求学生 具备现场总线控制系统正常运行的维护和故障检修能力，具有一定的团队精神和解决问题能力。具体目 标包括知识目标、技能目标、素质目标，如表1所示。 - 1 -
二、课程内容规划 本课程的内容规划如表2所示。 表2 《现场总线与工业控制网络》课程内容规划表 - 2 -
三、学习情境设计 本课程的学习情境设计如表3所示。 表3 《现场总线与工业控制网络》学习情境设计 - 3 -
西南科技大学2014-2015年 《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题 一、填空题 1. 按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 2. 光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射。 3. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。 4.工厂自动化网络的分层结构为_现场设备层、车间监控层和工厂管理层三个层次。 5. 参照ISO/OSI标准模型，CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。 6. CAN的报文帧有以下四种类型：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。 7. 同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式：位同步、字同步和帧同步。 8.工业控制系统经历了基地式仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等主要阶段。 9.CAN总线是有效支持分布式实时控制的串行通信网络，从定位时的同步方式考虑，它属于异步通信。 10.现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现
场通信网络与控制系统的集成。 11.CAN总线支持位仲裁的介质访问方式，是多主工作方式。 12.CAN通信协议规定了4种不同类型的帧：数据帧，远程帧，错误帧，过载帧。 13.CAN总线上用显性和隐性两个互不的逻辑值表示0和1。 14.CAN协议可以检测到位错误，填充错误，CRC错误，格式错误，应答错误。 15. CAN总线是多主工作方式，任意节点可以主动发送信息。通过非破坏性总线仲裁机制解决多节点同时发送时的冲突问题。 16.CAN的ISO/OSI参考模型包括两层：数据链路层、物理层。 17.CAN空闲时网络电平保持隐性1位。 18.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、多分支结构的通信网络。 19.RS-422接口通信需要4根线，它是全双工的，RS-485接口通信需要2根线，它是半双工的。 20.Modbus基于串行链路的通信方式有ASCII和RTU。 21.PROFIBUS-DP协议的两个主要部分是用户接口层和直接数据链接映射层。 22.目前的PROFIBUS标准IEC61158提供了三种传输方式：双绞线、同轴电缆、光纤。 23.基于PROFIBUS的远程监控系统由三层组成：底层控制层、SCADA层（现场监控层）、远程监控层。 24.CAN的直接通信距离最远达10km ，通信速率最高可达1Mbps。
0、现场总线 四个发展阶段20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统；60年代直接数字控制系统；70年代中期出现集散控制系统；90年代后期现场总线控制系统。 DCS分布式控制系统包括三部分：分散过程控制装置部分，操作管理装置部分，通信系统部分 现场总线(Fieldbus)定义：是用于过程自动化或制造自动化中的，实现智能化现场设备（例如，变送器、执行器、控制器)与高层设备(例如主机、网关、人机接口设备)之间互联的，全数字、串行、双向的通信系统。 FCS（现场总线控制系统）比DCS（分布式控制系统）优点：FCS实现全数字化通信2．FCS 实现彻底的全分散式控制3．FCS实现不同厂商产品互联、互操作4．FCS增强系统的可靠性、可维护性5．FCS降低系统工程成本 常用现场总线名称 基金会现场总线FF、Lonworks、PROFIBUS、CAN、Modbus、RS485、RS232、HART 各总线结构的区别 基金会现场总线FF。它以ISO／OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。速率分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为31．25kbps，通信距离可达1900mH2的传输速率可为1Mbps 和2.5Mbps两种，通信距离分别为750m和500m。介质：双绞线、光缆、无线发射 支持本质安全防爆环境和总线供电 LonWorks采用了ISO／OSI模型的全部七层通讯协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。通信速率从300bps至 1.5Mbps，直接通信距离2700m LonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的神经元芯片中而得以实现。 集成芯片中有3个8位CPU，第一个用于完成开放互连模型中第1和第2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质访问的控制与处理； 第二个用于完成第3～6层的功能，称为网络处理器，进行网络变量的寻址、处理、背景诊断、路径选择、软件计时、网络管理，并负责网络通信控制，收发数据包等。 第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。 介质：双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线 支持本质安全防爆环境 PROFIBUS DP型用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范，PROFIBUS－FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA型则是用于过程自动化的总线类型。采用了OSI模型的物理层、数据链路层。FMS还采用了应用层。速率为9.6kbps～12Mbps，最大传输距离在12Mbps时为100m，1.5Mbps时为400m，可用中继器延长至10km介质：双绞线、光缆 支持本质安全防爆环境和总线供电 现场总线技术特点：系统的开放性、互可操作性与互用性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性 现场总线优点：节省硬件数量和投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有高度的系统集成主动权、提高系统准确性与可靠性、设计简单，易于重构。全数字化具有强大的故障诊断功能、精度高、抗干扰性强 现场总线和企业网络之间的关系