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AS-Interface总线系统

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现场总线知识点总结(打印版)

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。

现场总线控制系统的现状和发展前景

现场总线控制系统的现状和发展前景 序言 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展,传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革,开始向网络化方向发展。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。 现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。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。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术,是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术,是能应用于各种计算机控制领域的工业总线,因现场总线潜在着巨大的商机,世界范围内的各大公司都投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域,由于现场总线技术的不断创新,过程控制系统由第四代的DCS 发展至今的FCS(Fieldbus Control System)系统,已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号,在3C(Computer计算机、Control控制、Commcenication通信)技术的基础上,大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用,许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争,仍未形成一个统一的标准,目前现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础,这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法,将极大地推动整个工业领域的技术进步,对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。 现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术,是计算机技术、通信技术和自动化控制技术的集成,也是信息技术、测量技术在信息时代的体现。现场总线技术经过10年的研发、试验和局部应用阶段,现已开始大量地在中小系统中应用,并开始在超大规模的自动化系统工程中应用。现场总线技术是工业数字通信时代的先驱,它的出现正在引起工业控领域的一次前所未有的技术革命。现场总线不仅仅是分散于最底层的控制系统,而且是建立于整个工业体系的通信系统,它的通信协议建立在控制策略之上,标准的编程语言(DDL)和强大的通信功能,使现场总线控制系统成为贯彻操作者意志的最得力的工具,由于其巨大的技术优势,被认为是工业控制发展的必然趋势,将逐步取代传统的控制方法。 进入二十一世纪以来,随着我国国民经济的高速发展,我国现场总线控制系统行业保持了多年高速增长,并随着我国加入WTO, 近年来,现场总线控制系统行业的出口也形势喜人,2008年,全球金融危机爆发,我国现场总线控制系统行业发展也遇到了一些困难,如国内需求下降,出口减少等,现场总线控制系统行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面,2009年,随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷,我国现场总线控制系统行业也逐渐从金融危机的打击中恢复,重新进入良性发展轨道。

计算机组成原理第六章系统总线

第六章系统总线 第一节总线的基本概念 一、总线的分类 1.总线:计算机中连接功能单元的公共线路,是一束信号线的集合,包括数据总线、地址总线和控制总线。 2.系统总线:连接计算机系统中各个功能模块或设备的总线,作为计算机硬件系统的主干。3.内部总线:连接CPU内部各部件的总线。 4.总线的分类: ①按传送格式分为:串行总线、并行总线; ②按时序控制方式分为:同步总线、异步总线; ③按功能分为:系统总线、CPU内部总线、各种局部总线。 ④按数据传输方向分为:单工总线和双工总线,双工总线又分为半双工总线和全双工总线。历年真题 1.总线:计算机中连接功能单元的公共线路,是一束信号线的集合,包括数据总线、地址总线和控制总线。(2001年) 2.下列说法中正确的是()。(2003年) A.半双工总线只能在一个方向上传输信息,全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息

B.半双工总线只能在一个方向上传输信息,全双工总线可以在两个方向上同时传输信息C.半双工总线可以在两个方向上轮流传输信息,全双工总线可以在两个方向上同时传输信息 D.半双工总线可以在两个方向上同时传输信息,全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息 【分析】根据总线上信号的传递方向,总线可分为单向传输(单工)总线和双向传输(双工)总线,而双工总线又可分为半双工总线和全双工总线。其中单工总线只能向一个方向传递信号,半双工总线可以在两个方向上轮流传递信号,全双工总线可以在两个方向上同时传递信号。 【答案】C 二、总线的信息传输方式 1.串行传输:是指数据的传输在一条线路上按位进行。(只需一条数据传输线,线路的成本低,适合于长距离的数据传输)。在串行传输时,被传输的数据在发送设备中进行并行到串行的变换,在接收设备中进行串行到并行的变换。 2.并行传输:每个数据位都需要单独一条传输线,所有的数据位同时进行传输。 3.复合传输:又称总线复用的传输方式,它使不同的信号在同一条信号线上传输,不同的信号在不同的时间片中轮流地身总线的同一条信号线上发出。(它与并串传输的区别在于分时地传输同一数据源的不同信息。) 4.消息传输方式:总线的信息传输方式之一,将总线需要传送的数据信息、地址信息、和控制信息等组合成一个固定的数据结构以猝发方式进行传输。

现场总线设计报告

# 重庆科技学院 课程设计报告 院(系):_电气与信息工程学院专业班级: 测控普2007-01 学生姓名: 黄亮学号: 99 设计地点(单位)__ I502________ __ ______ 设计题目:__基于WinCC和S7-300的温度测控系统__ * 完成日期:2010年 12 月 10 日 指导教师评语: _______________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ________________________________ __________ _ 成绩(五级记分制):______ __________ 指导教师(签字):________ ________ <

目录

1课程设计任务书 设计题目:基于WinCC和S7-300的温度测控系统 教研室主任:指导教师:胡文金、刘显荣 2010 年 11月 26 日

2温度控制对象概述 温度是流程工业中极为常见的热工参数,对它的控制也是过程控制的一个重点。随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高,温控系统的控制技术得到了迅速发展,能否成功地将温度控制在所需范围内,关系到整个活动的成败,由于控制对象的多样性和复杂性,导致采用的温控手段的多样性,且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点,给控制带来一定难度。 在本次设计中采用的是TKPLC-2型温度加热器。 功能特点与技术参数 TKPLC-2型温度加热器是包括三个模块,电压驱动模块、电阻丝加热模块以及电流输出模块,温度加热器功率为50W。电压输入为0-5V,电流采用标准的DDZⅢ型4-20mA输出信号,温度传感器采用Pt100,测温范围0-200℃,Pt100采用电桥连接。电阻丝温度变化大概为0-100℃,因此满足实验的要求。 控制手段 温度控制对象由于存在比较大的滞后,控制快速性以及控制精度较难权衡,因此控制比较复杂。针对各种温度控制对象,已经有了各种不同的温度控制方法,包括最经典的PID控制算法,模糊控制算法,神经网络控制,最优控制等等,这些控制算法各有各自的特点及优势。 由于实验的条件以及自身的知识水平,采用最经典的PID控制算法作为本次课程设计的核心温度控制算法。整个控制流程为:由温度加热器的自带的温度传感器Pt100实时测量温度,再由温度加热器内部调理电路,将温度信号转换为4-20mA的电流信号,电流信号通过电缆传送到S7300型号PLC的模拟量输入端,通过PLC内部自带的FB58温度控制PID模块控制,然后通过PLC的模拟量输出口采用0-10V(实际程序控制只需输出0-5V)方式电压输出控制温度加热器的加热电压,达到控制温度的目的。此外实验中还通过WinCC组态软件来实时监控温度控制过程,包括实时温度,PID三个参数(Kp、Ti、Td),以及输出控制流量,绘制实时曲线,棒图等。PLC通过DP总线与PC连接,WinCC组态软件通过配置PG接口与PLC连接,达到数据传输的目的。 以此,一个PID温度控制以及实施监控的控制的系统叙述完毕。

第七章 系统总线

7.2基本题 7.2.1填空题 1.计算机中各个功能部件是通过总线连接的,它的各个部件之间进行信息传输的公共线路. 2.CPU芯片内部的总线是芯片级总线,也称为内部总线. 3.根据连线的数量,总线可分为串行总线和并行总线,其中串行总线一般用于长距离的数据 传送. 4.单向总线只能将信息从总线的一端传到另一端,不能反向传输. 5.主设备是指获得总线控制权的设备,从设备是指被主设备访问的设备. 6.总线的控制方式可分为集中式和分布式两种. 7.总线数据通信方式按照传输定时的方法可分为同步式和异步式两类. 8.同步方式下,总线操作有固定的时序,设备之间没有应答信号,数据的传输在一个公共的时 钟信号控制下进行. 9.异步方式下,总线操作周期时间不顾顶,通过握手(就绪/应答)信号相互联络. 10.双向传输的总线又可分为双工和半双工两种,后者可以在两个方向上同时传送信息. 11.决定总线由哪个设备进行控制称为总线裁决;实现总线数据的定时规则称为总线协议. 12.衡量总线性能一个重要指标是总线的数据传输速率,即单位时间内总线传输数据的能力. 13.与并行传输相比,串行串性传输所需数据线位数_少_. 14.总线_复用__技术可以使不同的信号在同一条信号线传输,分时使用. 15.总线事物中的操作序列可以包括请求操作,裁决操作,地址操作, 数据传输操作,总线释 放操作. 16.消息是一种有固定格式的数据,一般包含若干个字,其中可包含多种不同的信息. 总线协议是指实现总线传输的定时规则。 17.在菊花链方式下,越接近控制设备的设备优先级越高. 18.在计数器定时查询方式下, 设备号与计数器的设备可以使用总线. 19.总线设备与总线的连接界面是总线接口 20.穿行总线接口应具有进行串行与并行转换的功能. 21.串行传输方式中,一个数据桢通常包括起始位, 数据位, 校验位,结束位和空闲位. 23.系统总线接口是中央处理器内存外围控制设备之间相互连接的逻辑部件. 24.总线的基本特征包括物理特征,功能特征和电气特征. 25.总线功能特性包括总线的功能层次, 资源类型, 信息传递类型,信息传递方式和控制方式 26.总线的电气特性包括美意条信号线的信号传递方向,信号的时序特征和电平特征. 27.单处理系统中的总线可以分为三类:CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为. 内部总线;中低速I/O设备之间连接的总线称为I/O总线;同一台计算机系统内的高速功能部件之间相互连接的总线称为系统总线 28.按照总线仲裁电路的位置的不同,总线仲裁有集中式仲裁和分布式仲裁两种方式. 29.总线控制主要解决总线使用权的问题.集中式仲裁有链式查询方式,计数器定时查询方式 和独立请求方式 7.2.2选择题 1.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时____. A.减少了信息传输量 B.提高了信息传输量 C. 减少了信息传输线的条数 D. 加重了CPU的工作量. 答案:C

计算机控制系统_总线概述

读书报告:总线技术 主要内容:计算机架构PCI总线I2C总线现场总线 一、计算机结构 1.冯·诺依曼计算机结构 冯·诺依曼计算机结构是根据冯·诺依曼提出的程序存储原理设计的,是一种将程序指令存储器和数据存储器人台并在一起存储的结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同。但是,这种指令和数据共享同一总线的结构,使得信息流的传输成为限制计算机性能的翘颈,影响了数据处理速度的提高。冯·诺依曼计算机结构如下图所示,目前很多处理器仍然使用冯·诺依曼结构,如英特尔公司的8086,英特尔公司的其他中央处理器,、ARM的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器 2.哈佛计算机结构 为了改变冯·诺依曼计算机结构的取指令与数据的读写要从同一存储空间经由一条总线传输,进而影响计算机的性能这一和不足。人们又提出了哈佛计算机结构,哈佛机构是将程序和数据存储在两个相互独立的存储器中,这样在一个机器周期就允许同时获得指令字(来自程序存储器)和操作数(来自数据存储器),从而提高了执行速度,是数据的吞吐量提高了一倍。又由于程序和数据两个相互独立的存储空间,因此取指和执行能够重叠,中央处理器从程序存储空间读取指令内容,解码之后得到数据地址,再到数据存储空间读取相应的数据,并进行下一步的操作(通常是执行),程序存储空间和数据存储空间分开,采用不同的总线,可以使程序和获据具有不同的总线宽度,从而提供较大的存储器带宽,是数据传输效率更高,尤其提高了数字信和号处理的效率。目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多,如Microchip 公司的FIC系列世片,还有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11。哈佛结构如下图所示;

现场总线控制系统学习心得

现场总线控制系统学习心得 班级:电技131 姓名:杨秋 学号:20XX301030103 六个星期的现场总线控制系统课程已经结束,通过这段时间的学习和老师的耐心讲解,我初步了解到了这门课程的基本内容。 目前,在连续型流程生产工业过程控制中,有三大控制系统,即PLC、DCS和FCS。我们已经在以往的学习中了解到了PLC和DCS这两大系统的基本知识,而FCS就是我们这段时间学习的现场总线控制系统。老师分别从以下几个方面详细地向我们讲解了这门课程。 1现场总线和现场总线控制系统的概念 根据国际电工委员会IEC61158标准的定义,现场总线是指应用在制造过程区域现场装置和控制室内自动控制装置之间的包括数字式、多点、串行通信的数据总线,即工业数据总线。是开放式、数字化、多点通信的底层通信网络。以现场总线为技术核心的工业控制系统,称为现场总线控制系统FCS,它是自20世纪80年代末发展起来的新型网络集成式全分布控制系统。 其中,现场总线系统一般被称为第五代控制系统。第一代控制系统为50年代前的气动信号控制系统PCS,第二代为

4~20mA等电动模拟信号控制系统,第三代为数字计算机集中式控制系统,第四代为70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS。 2 现场总线技术现场总线技术将专用的微处理器置入了传统的测量控制仪表,使其各自都具有了多多少少的数字计算和数字通信能力,成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点。它们通过普通双绞线、光纤、同轴电缆等多种途径进行信息传输,这样就能够形成以多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统。该网络系统按照规范和公开的通信协议,在位于生产现场的多个微机化自控设备之间,以及现场仪表与用作管理、监控的远程计算机之间,实现数据传输与信息共享,进一步构成了各种适应实际需要的自动控制系统 3 现场总线的分类 老师重点讲述了现场总线的几种类别,典型的现场总线技术包括了基金会现场总线FF,LonWork现场总线,Profibu 现场总线,CAN现场总线以及HART现场总线。其中FF总线尤为重要,按照基金会总线组织的定义,FF总线是一种全数字、串行、双向传输的通信系统,是一种能连接现场各种现场仪表的信号传输系统,其最根本的特点是专门针对工业过程自动化而开发的,在满足要求苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等方面都有完善的措施。为此,有人称FF总线为

计算机组成原理 课后答案 第三章系统总线

第3章系统总线 1. 什么是总线?总线传输有何特点?为了减轻总线负载,总线上的部件应具备什么特点?P41 答:总线是连接多个部件共享的信息传输线,是各部件共享的传输介质。 总线传输的特点是:某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信息,而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。 为了减轻总线负载,总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。 2.总线如何分类?什么是系统总线?系统总线又分为几类,它们各有何作用,是单向的,还是双向的,他们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系? 答:总线的分类: (1)按数据传送方式分:并行传输总线和串行传输总线; (2)按总线的使用范围分:计算机总线、测控总线、网络通信总线等; (3)按连接部件分:片内总线、系统总线和通信总线。 系统总线是指CPU、主存、I/O设备(通过I/O接口)各大部件之间的信息传输线。 按系统总线传输信息不同,可分为3类:数据总线、地址总线和控制总线。 (1)数据总线:数据总线是用来传输个功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关,一般为8 位、16位或32位。 (2)地址总线:地址总线主要是用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址,地址总线上的代码是 用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址,由CPU输出, 是单向的,地址线的位数与存储单元的个数有关,如地址线有20 根,则对应的存储单元个数为220。 (3)控制总线:控制总线是用来发出各种控制信号的传输线,其传输是单向的。 3.常用的总线结构有几种?不同的总线结构对计算机的性能有什么影响?举例说明。 答:总线结构通常有单总线结构和多总线结构。 (1)单总线结构是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上,允许I/O 设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。这种 4.为什么要设置总线判优控制?常见的集中式总线控制有几种?各有何特 点?哪种方式响应时间最快?哪种方式对电路故障最敏感?

多线控制和总线控制的区别及在火灾报警系统中的各自作用

多线控制和总线控制的区别在火灾报警系统中的 各自作用? 多线控制和总线控制有相应的多线控制盘和总线控制盘。 多线控制也叫直接控制,就是利用多线模块直接放线至控制设备,一般的多线控制点控制的是消防泵、风机等等设备,多线控制模块不算编码点。 总线控制是通过接在回路里面的输入输出模块连接被控设备,主机上面有总线控制点,在软件里面可以设定控制点和相对应的设备,另外总线控制的设备,还可以参与自动联动,写进联动程序。 消防系统的总线制控制与多线制是什么意思 总线制是火灾自动报警系统信号传输线路与消防联动系统合二为一,即在一个回路中既有探测器、手动报警按钮,又有控制消防联动设施动作与接受动作回收信号的控制模块回路。也就是设备是并联在一根总线上的。采用总线制布线方式比较简单。一般情况下,如果消防联动设施数量比较多且集中,采用总线制比较经济合理。 多线制是对消防联动设施的控制是一对一、点对点的控制回路。多线控制是由主机控制室用于手动控制的!通常不受报警系统控制,由人为控制!(利用继电器,接触器完成) 多线控制是一个地址码就用一对线,直接接入中控室或控制器箱,布线量大,不好维修,但是地址故障好查找;总线控制是多点多个地址码公用一对线,每对线(或多对线)可以作为一个回路来接入

主机或控制器,施工方便,控制方便,节省材料,回路中所有点位上线以后出现故障易查找,但如果控制器读不出地址码的时候查故障可就困难了。现在大部分工程设计与产品都是总线制的,多线制已经淘汰。可以参考《电气消防》第二册 现在各厂家报警系统均采用两总线制布线方式,也就是两根线上可并联多个报警设备(烟感、温感、手报等),根据各厂家回路容量的不同可能这两根线所连接设备最大数量也不一样(例如:海湾回路容量242点,其他厂家有96点的,有256点的等)。 多线制是针对于总线制来说的,我们国家消防规范有规定,对于一些重要的设备(如:消火栓泵、喷淋泵、排烟机等)必须用多线制进行控制,也就是每台设备必须有单独的控制线与消防主机相连接,这样即使某个设备的线路出现了故障或被火烧断也不会影响其他设备的使用。 总线制布线方式的优点:布线简单,施工方便,工程造价低。缺点:一旦某处线路有问题可能会影响一段线路(也可能整个回路)上的设备不能正常工作 多线制优点:一处线路有问题不会影响其他设备的正常工作缺点:布线复杂,工程造价高 多线制控制:主要用于控制消防泵、喷淋泵、排烟风机等重要设备的启动和停止。容量:可以控制6路设备的启动和停止。Z1 Z2总线:Z1 Z2总线是一类信号线的集合,是模块间传输信息的公共通

现场总线控制系统

现场总线控制系统Newly compiled on November 23, 2020

南阳理工学院自动控制仪表课程报告 学院(系):机械与汽车工程学院 专业:测控技术与仪器(升)学生: *** 指导教师: * * 完成日期2015年 12 月

自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 总计:自动控制仪表课程报告 20 页 插图: 14 幅

自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 学院(系):机械与汽车工程学院 专业:测控技术与仪器(升) 学生姓名: *** 学号:1%%%%%%% 指导教师(职称):(高级工程师) 评阅教师: 完成日期: 2015年12月 南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology

现场总线控制系统 测控技术与仪器(升) *** [摘要]技术自推广以来,已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。现场总线的技术推广有了三、四年的时间,已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。应用的总线协议主要包括、、Foundation、、Interbus_S 等。在汽车行业,现场总线控制技术应用的非常普遍,近两年国内新的和旧的生产线的改造,大部分都采用了现场总线的控制技术。国外设计的现场总线控制系统已应用很广泛,从单机设备到整个生产线的输送系统,全部采用现场总线的控制方法。而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。 [关键词] 现场总线;工业控制;应用广泛 Fieldbus control system Measurement & Control Technology and Instruments Major(l) *** Abstract:Field bus technology, since the promotion has been all over the world should be used in industrial control fields. Fieldbus technology popularization has three or four years, has been or are being used in metallurgy, automobile manufacturing, tobacco machinery, environmental protection, petrochemical, electric power, textile machinery and other industries. Application of bus protocol mainly includes the PROFIBUS, DeviceNet, Foundation, Fieldbus, Interbus_S, etc. In the automotive industry, the field bus control technology application is very common, in the past two years the domestic new and the old production line of auto production line transformation, mostly using the field bus control technology. Design of field bus control system has been applied abroad is very broad, from the single device to the transmission system of the whole production line, adopts the control method of the field bus. And domestic applications are mostly concentrated in the production line of

现场总线知识点

1.现场总线定义 按照国际电工委员会IEC标准的定义:现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式,双向传输,多分支结构的通信网络。 2.现场总线的本质含义表现在几个方面 1.现场通信网络。现场总线作为一种数字式通信网络一直延伸到生产现场中的现场设备,是过去采用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单点并行传输变为多点一线的双向串行数字传输。 2.现场设备互联。现场设备是指位于生产现场的传感器、变送器和执行器等。这些现场设备可以通过现场总线直接在现场实现互联,相互交换信息。在DCS中,现场设备之间是不能直接交换信息的。 3.互操作性。互操作性指来自不同厂家的设备可以互相通信,并且可以在多厂家的环境中完成功能的能力。它体现在用户可以自由的选择设备,而这种选择独立于供应商、控制系统和通信协议;制造上具有增加新的、有用功能的能力,不需要专用协议和特殊定制驱动软件和升级软件。 4.分散功能块。现场总线控制系统把功能块分散到现场仪表中执行,因此可以取消传统DCS的过程控制站。例如现场总线变送器还可以运行PID控制功能块,现场总线执行器还可以运行PID控制功能块和输出特性补偿块还可以实现阀门特性自校验和阀门故障自诊断功能。 5.现场总线供电。现场总线完成为现场设备供电的功能。总线供电不仅简化了系统的安装布线,而且可以通过配套的安全栅实现本质安全系统,为现场总线控制系统在易燃易爆环境中的应用奠定了基础。 6.开放式互联网络。现场总线为开放式互联网络,即可于同层网络互连,也可与不同层网络互联。现场总线协议是一个完全开放的协议,它不像DCS那样采用封闭的、专用的通信协议,而是采用公开化、标准化、规范化的通信协议。这就意味着来自不同厂家的现场总线设备,只要符合现场总线协议,就可以通过现场总线网络连接成系统,实现综合自动化。 3.现场总线通信系统组成 由数据发送设备、接收设备、传输介质、传输报文和通信协议等部分组成。 4.几种典型的现场总线(考名词解释) CAN控制局域网络;PROFIBUS过程现场总线;WorldFIP世界工厂仪表协议;HART是可寻址远程传感器数据通路;ControlNet是IEC标准类型2,主要用于PLC与计算机之间的通信网络,也可在逻辑控制或过程控制系统中用于连接串行、并行的I/O设备,人机接口等;DeviceNet是一种基于CAN技术的开放型通信网络,主要用于构建底层控制网络,其节点由嵌入了CAN通信控制器芯片的设备组成;ASI执行器或传感器接口,它是一种用在控制器和传感器/执行器之间双向交换信息的总线网络,属于底层自控设备的工业数据通信网络;FF 现场总线基金会。 5.具有两层结构的FCS:现场设备和人机接口。

汽车CAN总线基础知识培训资料

汽车C A N总线基础知 识

CAN总线协议 控制器局域网总线(CAN,Controller Area Network)是一种用于实时应用的串行通讯协议总线,它可以使用双绞线来传输信号,是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN协议用于汽车中各种不同元件之间的通信,以此取代昂贵而笨重的配电线束。该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。 CAN总线发展 控制器局域网CAN( Controller Area Network)属于现场总线的范畴,是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10km时,CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。CAN总线的工作原理 CAN总线使用串行数据传输方式,可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行,也可以使用光缆连接,而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。[1]CAN与I2C总线的许多细节很类似,但也有一些明显的区别。当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。

当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。由于CAN总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器都有自己独立的传感器。 CAN总线在空闲(没有节点传输报文)时是一直处于隐性状态。当有节点传输报文时显性覆盖隐性,由于CAN总线是一种串行总线,也就是说报文是一位一位的传输的,而且是数字信号(0和1),1代表隐性,0代表显性。在传送报文的过程中是显隐交替的,就像二进制数字0101001等,这样就能把信息发送出去,而总线空闲的时候是一直处于隐性的。 CAN总线特征 (1)报文(Message)总线上的数据以不同报文格式发送,但长度受到限制。当总线空闲时,任何一个网络上的节点都可以发送报文。 (2)信息路由(Information Routing)在CAN中,节点不使用任何关于系统配置的报文,比如站地址,由接收节点根据报文本身特征判断是否接收这帧信息。因此系统扩展时,不用对应用层以及任何节点的软件和硬件作改变,可以直接在CAN中增加节点。

现场总线技术综述

现场总线技术综述
2008-3-3 15:51:00 来源:中国自动化网
现场总线控制系统技术是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的 工业控制技术。现场总线控制系统(FCS)的出现引起了传统的 PLC 和 DCS 控制系 统基本结构的革命性变化。 现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术 含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原 来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。 尤其是 20 世纪 90 年 代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来,结合 Internet 和 Intranet 的迅猛发展, 现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。 现场总线控 制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。
1 现场总线的发展
计算机控制系统的早期,采用一台小型机控制几十条控制回路,目的是降低每条 回路的成本。但由于计算机的故障将导致所有控制回路失效,所以后来发展成分布式 控制(DCS),即由多台微机进行数据采集和控制,微机间用局域网(LAN)连接起 来成为一个统一系统。DCS 沿用了二十多年,其优点和缺点均充分显露。最主要的 问题仍然是可靠性:一台微机坏了,该微机管辖下的所有功能都失效;一块 AD 板上 的模/数转换器坏了,该板上的所有通道(8 或 16 个)全部失效。曾有过采用双机双 I/O 等冗余设计,但这又增加了成本,增加了系统的复杂性。为了克服系统可靠性、 成本和复杂性之间的矛盾,更为了适应广大用户要求的系统开放性、互操作性要求, 实现控制系统的网络化,一种新型控制技术──现场总线控制系统(FCS)正迅速发 展起来。 1.1 什么是现场总线 从名词定义来讲,现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机 系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某 个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。 数据的传输介质可以是电线电 缆、光缆、电话线、无线电等等。 通俗地讲,现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并 联接线方式,从 PLC 控制各个电器元件,对应每一个元件有一个 I/O 口,两者之间需 用两根线进行连接,作为控制和/或电源。当 PLC 所控制的电器元件数量达到数十个 甚至数百个时, 整个系统的接线就显得十分复杂, 容易搞错, 施工和维护都十分不便。 为此,人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起,用一根导线来连接所有设备,所有 的数据和信号都在这根线上流通,同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根 线自然而然地称为了总线,就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿 现场, 不同于计算机通常用于室内, 所以这种总线被称为现场的总线, 简称现场总线。

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