摘要
现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。
本文介绍了CAN总线技术，以及CAN总线在以摩托罗拉16位单片机MC9S12为中央控制器的某汽车仪表系统中的应用，并对该系统总体结构及其中CAN通信模块的软硬件设计作了说明。
关键词：现场总线，PROFIBUS-DP，CAN总线，MC9S12，汽车，仪表
Abstract
Fieldbus FF (Field Bus) concept originated in the 70's, Fieldbus has developed into computer networks, communication technology, field control, production management, etc. as one of the field bus control system FCS (Field-bus Control System). Communication line will extend to the production site has been producing equipment for process and manufacturing automation equipment or field instrument field-site communication network interconnection, the traditional DCS network structure into a two-tier network architecture, reduce costs, Improve the reliability, control and management to achieve the integration of architecture.
This paper introduces the CAN Bus technology as well as the application of CAN Bus in MOTOROLA-16-bit single chip MC9S12 central controller for a car instrument system. It also explains the system in the overall structure and the design of the
software and hardware CAN communication modules.
Keyword：Field Bus, CAN Bus ,Car instrument
1.1现场总线的定义：
目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
1.2 现场总线技术产生的意义
（1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。（2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。
（3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。
1.3 现场总线技术的应用展望
现场总线技术的产生促进了现场设备的数字化和网络化，使现场控制的功能更加强大。由于采用了现场总线技术而带来了过程控制系统的开放性，使得系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断等综合能力的控制网络。为更好适应工业过程控制的需要，今后现场总线技术会从以下几个方面发展：
(1)基于现场总线的一次仪表和二次仪表的研制
现在，生产自动化仪表的厂家必须向现场总线靠拢，开发出具有现场总线结构的一次及二次仪表。检测、变换、补偿、控制、告警、趋势分析等功能可以分散在现场解决，简化上层系统，彻底实现分散控制、集中管理以提高系统的可靠性和稳定性。
(2)基于现场总线网络设备的软、硬件开发
系统的开放性和通信问题是分散控制系统的突出问题，它需要解决不同厂家软、硬件产品能否集中到一个系统的问题。如Lon Works总线技术的产品，只要遵循Lon Talk标准，几百家不同产品均可连接在一个系统中，所以要进行网络设备的研制必须遵循现场总线的统一标准。
(3)开放的组态技术研究
目前现场总线系统的组态是比较复杂的，需要组态的参数多，各参数之间的关系比较复杂，所以研究开放的组态技术也是现场总线的发展趋势。开放的组态
技术的研究主要还包括网络拓扑结构、网络设备、网段互联等。在异构网连接的网关路由的开发方面，Lon Works具有独特的优势。
(4)网络设计与网络管理技术的增强
网络设计的重点是从物理形态上考虑通信网络和输入、输出线缆网络的布置，减少信息的往返传递是现场总线系统中网络设计和系统组态的一条重要原则。因此，网络设计时应优先将相互间信息交换量大的节点放在同一条支路里。网络管理技术主要还包括网络管理软件、网络数据操作与传输。现场总线的出现形成了低层网络，应同时提供与企业网、国际互联网相连接的可能性。
(5)基于现场总线技术的全开放控制系统集成技术的开发
自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向发展，并且涉及的应用领域十分广阔，几乎覆盖了所有的过程控制领域。
(6)控制网络与数据网络的结合
2.1 CAN总线简述
控制局域网CAN (controllerareanetwork)是国际上应用最广泛的现场总线之一，是德国Bosch公司为解决汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种通讯协议，它作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，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50 kbit/s的数据传输速率。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。CAN的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络。在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等应用中，CAN的位速率可高达1 Mbps。CAN网络具有反映快,可靠度高的特性，应用于要求实时处理的场合，例如汽车刹车防锁死系统安全气囊等。今天此项通信协议已得到广泛应用，成为现代汽车设计中必须采用的装置，奔驰、宝马、大众、沃尔沃及雷诺汽车都将CAN 作为控制器联网的手段。
2.2CAN总线的特点及通讯协议
2.2.1CAN总线的特点：
CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。其通讯介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。在汽车发动机控制部件、传感器等应用中，总线的位速率最大可达1Mbit/s。
无破坏性的基于优先权竞争的总线仲裁
可借助接收滤波的多地址帧传送
具有错误检测与出错帧自动重发功能
数据传送方式可分为数据广播式和远程数据请求式
2.2.2 CAN总线优点
(1)多主控制：在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息(多主控制)。最先访问总线的单元可获得发送权(CSMA/CA)。多个单元同时开始发送时，发送高优先级D。
(2)消息的发送：在CAN协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符(D)决定优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜(被判定为优先级最高)的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。
消息的单元可获得发送权(3)系统的柔软性：与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。
(4)通信速度：根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。
(5)远程数据请求可通过发送“请求帧”请求其他单元发送数据。
(6)错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能：所有的单元都可以检测错误(错误检测功能)。检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元(错误通知功能)。正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止(错误恢复功能)。
(7)故障封闭：CAN可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误(如外部噪声等)还是持续的数据错误(如单元内部故障、驱动器故障、断线等)。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。
(8)连接：CAN总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加;提高通信速度，则可连接的单元数减少。
3.1CAN的工作原理
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。
CAN总线通信协议包括CAN2.0A和CAN2.0B两种，它们的帧格式如下
3.1.1 CAN2.0A通信协议规定了四种不同的帧格式，
数据帧：用于节点间传递数据，是网络信息的主体，其帧格式依次包括：帧起始、仲裁场、控制场、数据
远程帧: 由在线单元发送，用于请求发送具有相同标识符的数据帧，其帧格式与数据帧基本相同，但没有数据场
出错帧:出错帧是检测总线出错的一个信号标志，由两个不同的场构成。第一个场由来自不同节点的错误标志叠加，第二个场为错误界定符。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证数据通讯的可靠性。
超载帧:由超载标识和超载界定符组成，表明逻辑链路控制层要求的内部超载状态，并将由媒体访问控制层的一些出错条件而被启动发送。用于扩展帧序列的延迟时间。
3.1.2 CAN2.0B通信协议分为两种帧格式
标准帧:标准帧信息为11个字节，包括两部分：信息和数据部分。前3个字节为信息部分，扩展帧:扩展帧信息为13个字节，包括两部分，信息和数据部分。前5个字节为信息部分。字节1为帧信息。第7位（FF）表示帧格式，在扩展帧中，FF ＝ 1；第6位（RTR）表示帧的类型，RTR=0表示为数据帧，RTR=1表示为远程帧；DLC表示在数据帧时实际的数据长度。
4.1总体方案设计
该系统以摩托罗拉16位单片机MC9S12DP256为中央控制器，并含有CAN通信模块、LIN通信模块、数据采集模块及数据存储模块等。发动机及底盘部分通过CAN总线与中央控制器相连，仪表板部分及车身模块通过LIN总线与中央控制器相连，本文重点介绍的是CAN通信模块的设计。
4.1.1 CAN通信模块硬件设计
中央控制器MC9S12DP256内部带有5路CAN控制器，msCAN是Motorola Scaleable CAN的缩写，而msCAN12模块则是在MC9S12系列MCU上的具体实现。它总线控制器的所有功能服从CAN2.0A/B 协议，集成了除收发器外CAN
msCAN12基本特点如下[
(1) 模块化结构
(2) 实现了CAN2.0A/B协议，支持标准和扩展帧格式
(3) 支持远程请求帧
(4) 双缓冲接收存储方案
(5) 带有本地优先级排队机制的三缓冲区发送存储方案
(6) 可屏蔽、可重组标识符验收过滤器
(7) 内置低通滤波器的可编程唤醒功能
(8) 可编程环路检测模式支持模块自
(9) 时钟源可程控选择CPU总线时钟或晶体振荡器
采用msCAN12的CAN总线系统如图1所示:
CAN节点1 CAN节点2 CAN节点3
总线对地、电源具有短路保护功能
具有总线驱动器过热保护功能
支持无遮蔽双绞线传输
无功节点不影响总线状态
工作温度范围为－40℃～125℃
4.1.2 CAN数据通信接口模块软件设计
通信接口模块程序主要包括三部分：初始化子程序、发送子程序和接收子程序。初始化程序主要是通过CAN控制器控制段中的寄存器写入控制字，从而确定CAN 控制器的工作方式等。有三种方式进入初始化程序：一是上电复位，二是硬件复位；三是软件复位，即在运行期间通过给CAN控制器发一个复位请求，置复位请求位为1。在复位期间必须初始化的寄存器有控制寄存器CTL、发送控制寄存器TCR、接收中断允许寄存器RIER、总线定时寄存器BTR、验收控制寄存器IDAC、验收寄存器IDAR、验收屏蔽寄存器DMR等。主节点CAN数据接收采用中断方式，MCU内部的CAN控制器具有双缓冲接收结构，对总线数据具有一定的缓存能力，通常系统采用主程序查询方式对接收数据进行处理，并用广播方式发送，对特殊数据采用远程帧申请方式，这样更有利于程序对多个任务的结构化管理，程序流程图如图2所示
CAN总线以报文为单位进行数据传输，节点对总线的访问采取位仲裁方式。报文起始发送节点标识符可分为功能标识符和地址标识符。CAN协议的最大特点是打破了传统的节点地址编码方式，而扩展了对通讯数据进行编码的方式。采用这种方式可使不同的节点同时接收到相同的数据。总线采用CAN2.0B协议，数据
标识符用29位二进制表示，即可定义229个不同的数据类型，即使对未来更复杂的汽车控制网络其容量也足够了。标识符的值越小，帧数据的优先级越高。通过数据链路控制，每个接收器完成帧接收滤波确定此帧数据是否有效。CAN控制器监听总线电平决定发送接收是否有效，实际汽车应用中一般采用不冗余的通讯线路，而CAN协议提供强大的出错诊断机制，在保证数据通讯的可靠性方面起了重要作用。
5.1参考文献
[1] 史久根张培仁陈真勇，CAN现场总线系统设计技术，北京：国防工业出版社，200
[2] 杨国田白焰，摩托罗拉68HC12系列微控制器原理、应用与开发技术，北京：中国电力出版社，2003
[3] 李刚炎宋叶琼金海松，CAN及其在轿车中央控制系统中的应用，武汉汽车工业大学学报，2000
[4]阳宪惠.现场总线技术及其应用［M］.清华大学出版社，1999
[5]夏继强刑春香，现场总线工业控制网络技术，北京航空航天大学出版社，2005
[6]PROFIBUS International.PROFIBUS Specification (Edition1.0),1988
[7]邬宽明.CAN 总线原理和应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，1966
[8]Robert Bosch GmbH.CAN Specification(Version 2.0).1991
CAN总线的应用
学院：电信学院
专业：控制工程
学号：1104210222
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FF现场总线及应用实例 l.FF 现场总线特点 基金会现场总线(Foundation Fieldbus)通常称为FF 现场总线，它分为HI 和四两级总线。HI 采用符合IEC 61158-2 标准的现场总线物理层;H2 则采用高速以太网为其物理层。 HI 现场总线物理层的主要电气特性如下:采用位同步数字化传输方式;传 输波特率为31. 25kb/s;驱动电压9~32VDC;信号电流土如lA.;电缆型式屏蔽双绞线;接线拓扑结构可采用线型、树型、星型或者符合型;电缆长度小于等于1900m(无中继器时);分支电缆的长度30~12Om;挂界设备数量小于等于32 台(无中继器时);可用中继器小于等于4 台;适用防爆方法有本质安全防爆方法等。 HI 现场总线在一根屏蔽双绞线电缆上完成对多台现场仪表的供电和双向数字通信。控制系统所配备的HI 网卡通常只负责与现场仪表的双向通信。而总线的供电则需由专门的FF 配电器完成。HI 总线以段为单位，每块HI 网卡 有两个端口，每个端口连接一个段，而每一段需配一台FF 配电器。总线的两 端还需各配一个终端电阻，以消除高频信号的回声。 2.基于FF 现场总线的球团竖炉控制系统 根据FF 总线系统体系结构，结合竖炉造球生产的工艺特点，将竖炉造 球控制系统结构设计如下，如图10-2 所示。 整个系统由配料烘干电气控制系统、造球筛分电气控制系统、竖炉本体 电气控制系统、成品运输电气控制系统和过程检测(仪表)控制系统等子系统组成。过程检测(仪表〉控制系统包括若干HI 子系统，采用总线拓扑结构，通过HSEJHl 网关与网络集线器连接;系统中的各电气控制系统由NCS-300OFF 分布
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 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。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。 （3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、
现场总线技术综述 一.概述 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.现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性2.现场总线的优点 由于现场总线以上的特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计，安装，投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出优越性。 1.节省硬件数量与投资， 2.节省安装费用 3.节省维护开销 4.用户具有高度的系统集成主动权 5.提高了系统的准确性与可靠性 3.现场总线的应用领域 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。
二．现场总线的标准 1.IEC61158的制定 1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。 发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus 为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP 立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业 利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。 在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）
Lonworks 总线及其应用
2008-2-27 17:03:00 来源：
一、现场总线 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着微处理器与计算机功能的不断增强和价 格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自 动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产 现场与外界的信息交换。现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点 数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 迄今为止，比较成熟的并且比较有影响力的现场总线则有以下几种类型： 1.FF，2.Profibus，3.CAN，4.Lonworks，5.Devicenet，6.Interbus，7.WorldFIP，8.Swiftnet，9.P-net， https://www.doczj.com/doc/c311281610.html,-link，11.AS-i，12.controllnet。 由于现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求， 设备一对一的分别进行连线的结构 形式。把原先 DCS 系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有 通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底 的分散控制。 现场总线系统在技术上具有以下特点： (1)系统具有开放性和互用性 通信协议遵从相同的标准，设备之间可以实现信息交换，用户可按自己的需要，把不同供应商的产 品组成开放互连的系统。 系统间、 设备间可以进行信息交换， 不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。 (2)系统功能自治性 系统将传感测量、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，现场设备可以完成 自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。 (3)系统具有分散性 现场总线构成的是一种全分散的控制系统结构，简化了系统结构，提高了可靠性。 (4)系统具有对环境的适应性 现场总线支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采 用两线制实现供电和通信，并可以满足安全防爆的要求。 由于现场总线结构简化，不再需要 DCS 系统的信号调理、转换隔离等功能单元及其复杂的接线， 节省了硬件数量和投资。简单的连线设计，节省了安装费用。设备具有自诊断与简单故障处理能力，减 少了维护工作量。设备的互换性、智能化、数字化提高了系统的准确性和可靠性。还具有设计简单，易 于重构等优点。 下面本文对 Lonworks 总线和其技术特点及原理进行详细阐述： 1. Lonworks 总线及 Lonworks 系统特点 Lonworks 是由美国 Echelon 公司于 20 世纪 90 年代初推出的现场总线， 它采用 ISO/OSI 模型的全部 7 层通讯协议， 这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线， 在工业控制系统中可同时应用在 Sensor Bus、Device Bus、Field Bus 等任何一层总线中。它除了具有上面说提到的现场总线的公共的特点外， 另外，在一个 Lonworks 控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通
总线技术论文 1．引言 1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。 现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2 现场总线结构模型 现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。 IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。 ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。 1.3 现场总线主要特点 1) 系统可靠性高； 2) 实现开放式互连网络； 3) 安装与接线费用低； 4) 调节性能提高； 5) 系统组态简单。 1.4现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的推广更加容易。
现场总线技术在电力自动化中的应用 1、概述 现场总线（Fieldbus）是当前自动化领域的热门话题，被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，随着工业电网的日益复杂，人们对电网的安全要求也越来越高，现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 2、现场总线 现场总线是80年代末、90年代初国际上形成的，用于生产现场、在微机化测量控制设备之间的实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 现场总线系统FCS称为第五代控制系统，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DSC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。
2.1 特点 现场总线技术是计算机，网络通讯、超大规模集成电路、仪表和测试、过程控制和生产管理等现代高科技迅猛发展的综合产物，因此现场总线的内涵现在已远远不是指这一根通讯线或一种通讯标准。现场总线的控制系统在精度、可靠性、经济性等许多方面都要比传统的控制系统要优越得多，其主要特点如下。 A 系统的开放性。 传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或并口对外通讯。在ＦＣＳ中, 工作站同时靠挂于现场总线和局域网两层网络，通过后者可以与其它计算机系统或网络进行高速信息交换，以实现资源共享。另外，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的，没有专利许可要求，实行技术共享。它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。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。 B 可操作性与互用性 不同厂家生产的DCS产品不能互换，要想更新技术和设备，只能全部更换。FCS可实现互连设备间、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。不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。
前言：近年来，各种现场总线技术在愈来愈多的工业现场得到良好的应用，国外多家知名自动化厂商相继推出了现场总线类产品，为了适应工业自动化产品技术发展的需要，满足众多客户现场总线应用需求，台达也推出了CANopen总线产品，支持台达全系列自动化产品，同时支持自定义设备，可以支持其他厂商产品接入CANopen现场总线。 本项目就是利用台达CANopen总线和台达其他自动化产品整合应用，基于CANopen现场总线通讯协议，达到高速通讯响应的控制要求。
控制系统技术方案配置：详见下表 序号 元件名称 型号规格 数量（台） 备注 1 人机界面 DOP-AE10THTD 1 10.4”
2 PLC主机 DVP28SV11R 1 16K Step 3 CANopen主站DVPCOPM-SL 1 SV左侧高速扩展 4 CANopen从站 IFD9503 5 CANopen/Modbus 5 变频器 VFD007B21A
750W，单相220V 6 变频器 VFD007M21A 3 750W，单相220V 7 变频器 VFD004S21A 1 400W，单相220V
上述表格仅列举出技术方案主要元器件，此外还包括121Ω终端电阻以及其他通讯连接电缆等辅助器件，此处均不予赘述。 控制系统原理框图简要介绍： 采用CANopen现场总线作为通讯介质，主要为了实现多从站大量数据高速通信响应和提高通讯稳定性，和传统Modbus通讯协议比较，CANopen总线通讯协议有质的飞跃，数据通讯不再受到Modbus轮
询方式的制约，大大提高了主从站之间的大量数据通讯响应速度和稳定性。 人机界面通过RS485和主站28SV PLC连接，28SV左侧高速并行接口连接CANopen总线主站模块DVPCOPM-SL，5台CANopen 总线从站模块IFD9503分别连接5台台达变频器，系统实现人机输入频率和启停命令，实时显示变频器输出频率、电流、电压等参数数
现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：+++ 班级：电气112 班 学号：11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年11 月17 日
现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 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。 1.2现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时
LonWorks现场总线及应用实例 LonWorks 是美国Echelon 公司推出的现场总线技术，它采用Lon Talk 协议，封装在Neuron 神经元芯片。Neuron 芯片上集成了3 个CPU，其中一个CPU 作为控制器，可以处理现场I/O，另两个CPU 处理网络通信，因此LonWorks 的最大优势是网络处理能力。它采用ISO/OSI 模型的全部7 层通信 协议及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， 其通信速率范围为3kb/s~1. 5Mb/s，直接通信距离可达2. 7 阳。LonWorks 的物理层可以使用多种介质，如EIA485、双绞线、无线电，红外线，等等。使用双 绞线时最高传输速率为1. 25M 胁，最大传输距离为1. 2km，一个网中可以有255 个网段，每个双绞线网段可连接64 个节点;1..onWorks 网上的每个控制节 点，称为LON 节点或1..onWorks 智能设备，它包括一块神经元芯片(Neuron)、 收发器、νo 网络通信接口及电源等功能块，LonWorks 网由多个节点组成， 节点通过收发器接入网络总线。1.LonWorks 特点 LonWorks 是唯一涵盖全部3 个层次(Sensor Bus、Device Bus 和Field Bus)，符合ISO/OSI7 层参考模型的现场总线技术。在一个多种层次的现场总线产品 并存竞争的现实环境下，LonWorks 兼收并蓄，成为连接过去、包容现在、面 向未来的工业总线技术。 LonWor ks 技术的核心是以固件形式实现7 层通信协议，遵循元中心控 制的真正分散模式;结点应用程序编写简易，开发系统完备;实行开放结构，具 备良好的互操作性;另外，还有网关可方便构成局域网，甚至与Internet 相连， 实现远程预览现场设备数据的应用。 LonWorks 技术在楼宇自控系统中的技术上的优势是显而易见的: (1)直接互联性。不同品牌、功能的DDC 组成一个统一控制网络协同工
现场总线技术的发展与应用 摘要：现场总线作为一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，近年来得到了迅猛的发展和应用。为此本文阐述了现场总线的发展和多现场总线技术的应用。关键字：现场总线自动化控制系统 1概述 在计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场， 发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。 现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的 有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS 现场总线、MODBUS、PHEONIG 公司的INTERBUS、AS —INTERFACE 总线等。 自动化控制系统就是通信网络把众多的带有通信接口的控制设备、检测元件、执行器件与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理，实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度的新型生产过程控制系统。
从目前国内外自动化控制系统所应用的现场总线来看，主要有PROFIBUS、MODBUS、LONWORKS、FF、HART、CAN等现场总线。以上系统基本上都是采用单一的现场总线技术，即整个自动化控制系统中只采用一种现场总线，整个系统构造比较单一。 现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.1现场总线是一个巨大的商业机会 一项权威报告声称现场总线的应用将使控制系统的成本下降67 %;巨大的商业利益直接导致产生一个巨大的市场，并且促使传统市场萎缩，从而引发技术进步。这些对于我们行业来说都很重要，因为我们正处在新旧市场交替的关口。 1.2.现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优， 而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的
现场总线网络应用及技术实现 ——基于LonWorks现场总线技术的智能火警控制网络 姓名：吴方舟 学号：200811912 专业：自动化 班级：2008080
目 录 一、概述 （2） 二、现场总线及其特点 （3） 2.1现场总线定义 （3） 2.2现场总线协议形式 （4） 2.3现场总线特点 （5） 三、LonWorks火警控制网络 （5） 3.1系统功能 （5） 3.1.1单节点火灾报警功能 （6） 3.1.2系统网络报警功能 （6） 3.1.3标准的串行通信功能 （6） 3.2网络拓扑结构 （7） 3.2.1网络通信协议 （7） 3.2.2数据传输格式 （8） 3.2.3网络通信和管理 （8） 3.2.4网络结构 （8） 3.3智能火警控制节点硬件设计 （9） 3.3.1神经元芯片（Neurom Chip） （9） 3.3.2 I/O对象的定义 （10） 3.3.3单总线（1-WIRE）接口 （10） 3.3.4存储器 （10） 3.3.5收发器 （10） 3.4节点功能的软件实现 （11） 3.4.1网络变量的定义及绑定 （11） 3.4.2软件编程要点 （12） 四、结束语 （12）
现场总线网络应用及技术实现 ——基于LonWorks现场总线技术的智能火警控制网络 【摘要】现场总线以其开放性、现场装置可控性及性能可靠、安装方便、维护可靠等特点，在工业控制领域得到广泛的应用。本文介绍了LonWorks现场总线技术以及1—WIRE单总线技术，并利用该技术设计完成电厂智能火警控制网络，现实可靠，有广阔的应用前景。 【关键词】LonWorks 神经元节点 火警 串行通信 1—WIRE单总线 一、概述 近年来，现场总线技术迅猛发展，取代传统的集中式控制系统已成必然趋势。Lonworks技术是美国ECHELON公司在20世纪90年代初开发的现场控制网路产品，它以其优秀的分布处理能力、开放性、互操作性、多媒介适应能力以及多网络拓扑结构等特性适应了未来发展对测控网络的要求，成为众多现场总线中的佼佼者。 Lonworks将计算机技术、网络技术、远程控制技术集成在一片神经元芯片(Neuron chip)中，并在芯片内固化了Lontalk通信协议，该协议遵循ISO和OSI 标准，并可利用多种媒介进行通信，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外等。另外Lontalk协议采用可预测“载波监听多路访问”(CSMA)来解决网络通信的瓶颈问题，通信速度可达 1.25Mbps，通信长度可达2700m。在Lonworks技术中，网络通信采用面向对象的设计方法，并称之为“网络变量”，使网络通信的设计简化为参数设计。Lonworks网络的应用程序以“神经元C”码编写，它是对AOSI C的扩展，使用以事件为基础的编程模型，网络本身是事件驱动的，降低了网络的业务量。最后，Lonworks还具有真正的互操作性，使得来自同一个或不同制造商的多个装置能集成在单一的控制网络中，而无需定制节点或定制编程。目前采用Lonworks技术的产品广泛地应用在工业、楼宇、家庭、能源、交通等自动化领域。 近十几年，国内各个行业都得到了突飞猛进的发展，对电力的需求量越来越大，电厂的规模也因之不断扩大。电厂本身的复杂性和大规模性决定了其对控制
OPC Server技术及其在现场总线系统 中的应用 专题报告书 题目：OPC Server技术在现场总线系统中的应用 指导教师： 班级： 学号： 姓名：丁 日期：2013年6月5日 1.OPC Server概念及技术基础 OPC Server概念:OPC是OLE for Process Control的缩写。顾名思义，OPC是一种利用微软的COM/DCOM技术来达成自动化控制的协定. 技术基础: 微软的COM/DCOM技术 2.现场总线技术的应用促进了哪些领域的变革（技术特点及应用优势等） 目前国际上有40多种现场总线, 每种总线大都有其相应的促进的领域，比如FF、PROFIBUS-PA促进了石油、化工、医药、冶金等行业的过程控制领域的发展；LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet促进了楼宇、交通运输、农业等领域的发展；DeviceNet、PROFIBUS-DP促进了加工制造业的发展，而这些划分也不是绝对的，每种现场总线都力图将其应用领域扩大，彼此渗透。 3.以…技术为代表的现场总线技术发展趋势 从现场总线技术本身来分析，它有两个明显的发展趋势：一是寻求统一 的现场总线国际标准；二是Industrial Ethernet走向工业控制网络；统 一、开放的TCP/IP Ethernet是20多年来发展最成功的网络技术，过去一 直认为，Ethernet是为IT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EPA技术（Ethernet for Process Automation）也取得了很大的进展。随着 FF HSE的成功开发以及PROFInet的推广应用，可以预见Ethernet技术将 会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。 4.总结
8:20:02下午9/12/201915 现场总线技术与应用做题及答案 什么是现场总线？ 答：根据国际电工委员会IEC（International Electrotechnical Commision）标准和现场基金会FF(Fieldbus Foundation)的定义，现场 总线的概念一般为：一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数 字化、双向串行、多节点的底层通信总线。 现场总线的本质含义表现在哪些方面？ 答：1．现场通信网络；2．现场设备互联；3．互操作性；4．分散功能块；5．通信线供电；6．开放式互联网络。 现场总线有哪些优点？ 答：1．全数字化；2．全分布；3．双向传输；4．自诊断；5．节省布线及控制室空间；6．多功能仪表；7．开放性；8．互操作性；9．智 能化与自治性 现场总线有哪几种典型类型？它们各有什么特点？ 答：常用的现场总线有5种类型，它们的特点如下表所示。
现场总线系统（FCS）与传统的集散型控制系统（DCS）相比较，有哪些特点？ 答：1．数字式通信方式取代设备级的模拟量（如4~20mA，0~5V等信号）和开关量信号。 2．在车间级与设备级通信的数字化网络。 3．现场总线是工厂自动化过程中现场级通信的一次数字化革命。 4．现场总线使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底
层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。 5．在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 现场设备有哪些部分组成？它们的各自作用是什么？ 答：现场设备或现场仪表是指变送器、执行器、服务器和网桥、辅助设备以及监控设备等。这些设备可通过双绞线、同轴电缆、光缆和电源线等传输线 进行互联。 （1）变送器常用的变送器有温度、压力、流量、物位和分析五大类，它既有检测、变换和补偿功能，又有PID控制和运算功能。 （2）执行器常用的执行器有电动和气动两大类。执行器的基本功能是控制信号的驱动和执行，还内含调节阀输出特性补偿、PID控制和 运算功能，另外有阀门特性自动校验和自诊断功能。 （3）服务器和网桥服务器下接H1和H2，上接局域网LAN（Local Area Network）；网桥上接H2，下接H1。 （4）辅助设备辅助设备有H1/气压转换器、H1/电流转换器、电流/H1转换器、安全栅、总线电源、便携式编程器等。 （5）监控设备监控设备主要有工程师站、操作员站和计算机站，工程师站提供现场总线控制系统组态，操作员站实现工艺操作与监视， 计算机站用于优化控制和建模。
现场总线技术与应用做题及答案 什么是现场总线？ 答：根据国际电工委员会IEC（International Electrotechnical Commision）标准和现场基金会FF(Fieldbus Foundation)的定义，现场总线的概念一 般为：一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、双向串 行、多节点的底层通信总线。 现场总线的本质含义表现在哪些方面？ 答： 1．现场通信网络； 2．现场设备互联； 3．互操作性； 4．分散功能块； 5．通信线供电； 6．开放式互联网络。 现场总线有哪些优点？ 答：1．全数字化； 2．全分布； 3．双向传输； 4．自诊断； 5．节省布线及控制室空间； 6．多功能仪表； 7．开放性； 8．互操作性； 9．智能化 与自治性 现场总线有哪几种典型类型？它们各有什么特点？ 答：常用的现场总线有5种类型，它们的特点如下表所示。
现场总线系统（FCS）与传统的集散型控制系统（DCS）相比较，有哪些特点？ 答：1．数字式通信方式取代设备级的模拟量（如4~20mA，0~5V等信号）和开关量信号。 2．在车间级与设备级通信的数字化网络。 3．现场总线是工厂自动化过程中现场级通信的一次数字化革命。 4．现场总线使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。 5．在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 现场设备有哪些部分组成？它们的各自作用是什么？ 答：现场设备或现场仪表是指变送器、执行器、服务器和网桥、辅助设备以及监控设备等。这些设备可通过双绞线、同轴电缆、光缆和电源线等传输线 进行互联。
现场总线技术的发展及应用 专业：控制理论与控制工程学号：132030032 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，20世纪80年代中期产生了现场总线。根据国际电工委员会IEC1158定义，现场总线是“安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线”现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使之数字化、智能化，采用可进行简单连接的双绞线等介质将位于现场的各种智能设备及各种控制设备连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议进行数据传输与信息交换。它突破了DCS相对封闭的限制，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。以现场总线技术为基础形成了一种新型的网络集成式全开放控制系统—现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)，它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化的发展方向，成为全球工业自动化领域的研究热点。 1. 现场总线的体系结构 现有各种现场总线的协议体系大多参照了国际标准化组织(ISO)的开放系统互联协议(OSI)七层模型，实现了其中的物理层、数据链路层和应用层，有些总线还按照自己的需要进行了适当的扩充。以现场总线基金会FF制定的现场总线标准为例，它的体系结构包括了物理层、数据链路层和应用层，另外又在应用层上增加了一层用户层。 （1）物理层 该层规定了现场总线的传输介质、传输速率、最大传输距离、拓扑结构及其信号类型等。以FF现场总线为例，其传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤和无线电等；传输速率有低速的H1现场总线和高速的H2现场总线。H1的传输速率为31 kbps或25 kbps，传输距离为200~1 900 m，总线最多可连接4台中继器。H2的传输速率为1Mbps/750 m或2.5 Mbps/500 m。H1每段最多节点数为32个，H2每段最多节点数为124个。 （2）数据链路层 该层FF规定所有连接到同一物理通道的应用进程都是通过数据链路层的实时管理来协调的，采用集中式的管理方式减少了实时通信的时延，该层将设备
摘要 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 本文介绍了CAN总线技术，以及CAN总线在以摩托罗拉16位单片机MC9S12为中央控制器的某汽车仪表系统中的应用，并对该系统总体结构及其中CAN通信模块的软硬件设计作了说明。 关键词：现场总线，PROFIBUS-DP，CAN总线，MC9S12，汽车，仪表
Abstract Fieldbus FF (Field Bus) concept originated in the 70's, Fieldbus has developed into computer networks, communication technology, field control, production management, etc. as one of the field bus control system FCS (Field-bus Control System). Communication line will extend to the production site has been producing equipment for process and manufacturing automation equipment or field instrument field-site communication network interconnection, the traditional DCS network structure into a two-tier network architecture, reduce costs, Improve the reliability, control and management to achieve the integration of architecture. This paper introduces the CAN Bus technology as well as the application of CAN Bus in MOTOROLA-16-bit single chip MC9S12 central controller for a car instrument system. It also explains the system in the overall structure and the design of the software and hardware CAN communication modules. Keyword：Field Bus, CAN Bus ,Car instrument