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过程控制与现场总线技术实验一

过程控制与现场总线技术实验一
过程控制与现场总线技术实验一

过程控制与现场总线技术

实验一分布式I/O控制实验

一、实验目的

1、熟悉THNN-1型工业自动化通讯网络实验平台并掌握基本操作及掌握STEP7、

STEP7 Micro/WIN、SOFTNET、WINCC、ProTool五个软件的基本操作及程序编写。

2、掌握PROFIBUS-DP网络的一般构建方法。

3、掌握PROFIBUS-DP主站与分布式I/O(ET200M)从站的通讯方法。

二、实验设备

THNN-1型工业自动化通讯网络实验平台

三、实验内容与步骤

(一)实验内容:

1、熟悉THNN-1型工业自动化通讯网络实验平台并掌握基本操作。

(1)掌握STEP7软件的基本操作及编程方法。

(2)掌握ProTool软件的基本操作及编程方法。

(3)掌握STEP7 Micro/WIN软件的基本操作及编程方法。

(4)掌握SOFTNET软件的基本操作及编程方法。

(5)掌握WINCC软件的基本操作及编程方法。

2、构建PROFIBUS-DP网络。

3、实现PROFIBUS-DP主站与分布式I/O(ET200M)从站间的通讯。

(二)实验步骤:

1、首先合上控制屏左侧的“设备电源开关”,参考附录的第二部分完成触摸屏的地址设置。然后将S7-300 PLC、ET200M电源模块的开关打到上面,并将S7-300 CPU模块中上部的选择开关打到STOP标号处,启动计算机。

2、在STEP7 中进行硬件组态和编写程序,并下载。

Step7程序的下载

设置“PG/PC通讯端口”

在工程师站的计算机上依次点击“开始”/“设置”/“控制面板”,然后点击“Set PG/PC Interface”图标,打开Set PG/PC Interface界面,如下图1

所示。

确认“Access Point of the Application”选择为“S7ONLINE(STEP7) CP5611(PROFIBUS)”,如果不是,在“Interface Parameter Assignment”处选择“CP5611(PROFIBUS)”。单击“OK”确定。

双击计算机桌面上的STEP7 图标,打开STEP7软件,如下图2所示。

依次点击菜单命令栏中File/Open,出现Open Project界面。

通过点击“Brows”找到自己编写的程序例如project1_step7,点击“OK”即可打开程序。

紧接上一步,用鼠标右键单击左窗口中的“SIMATIC 300(1)”,依次点击菜单命令栏中Plc/Download,弹出下载确认界面,如下图3所示。

单击“Yes”弹出下载界面,如下图4所示。

此时程序正在下载,当上述窗口消失后,表示程序已下载完毕(如下载出现错误,软件会有相应的提示)。

3、在Protool中编程,并进行程序下载。

Protool程序的下载

双击计算机桌面上的图标,打开Protool的界面,如下图5所示。

依次点击菜单命令栏中“文件/打开”,弹出“打开”对话框。

通过点击“Brows”找到自己编写的程序例如“TP170A”点击“OK”即可打开这个程序。

依次点击菜单命令栏中“文件/下载/开始项目下载”。

下载完成后,弹出一条下载完成的信息,单击“确定”,下载完成。

4、在STEP7 Micro/WIN中编程,并进行程序下载。

S7-200程序的下载

双击计算机桌面上的图标,打开STEP7 Micro/WIN的界面,如下图7所示。

依次点击菜单命令栏中“文件/打开”,弹出“打开”话框,通过点击“Brows”找到要打开的程序“S7-200”,点击“OK”即可打开这个程序,如下图8所示。

图9 通讯界面

在通讯界面双击“双击刷新”图标,系统自动搜索S7-200的地址,最后选中所搜索到的正确地址,然后单击“确定”按钮。在图8界面中单击按钮,弹出下载对话框,如下图10所示。

在下载界面,将“选项”的系统块前的勾去掉,然后单击“确定”按钮,即可完成程序的下载。

5、首先在触摸屏的欢迎界面中单击“下一步”,进入实验选择界面,如图11所示。

在实验选择界面中选中“分布式I/O控制实验”,进入分布式I/O控制实验界面,如下图12示。

在分布式I/O控制实验界面,按下按钮0到按钮6,对应的指示状态依次由“0”变为“1”,同时在实物ET200M上也可以看到SM323数字量输入/输出模块中的对应输出指示灯依次点亮。再次按下按钮0到按钮6,对应的指示状态依次由“1”变为“0”,同时在实物ET200M上也可以看到SM323数字量输入/输出模块中的对应输出指示灯依次熄灭。

实验报告要求:

1、记录实验结果。

2、简述实验一构建的PROFIBUS-DP系统的结果。

现场总线技术及控制系

现场总线技术及控制系统 摘要:文章介绍了现场总线的概念,回顾了其产生及发展历程,分析了现场总线控制系统相对于集散控制系统的特点和优点。针对当前流行的几种现场总线,简要介绍了各自的技术特色,指出控制系统的开放互连是发展的必然。 关键词:现场总线,集散控制系统,分布式控制,FCS,DCS,开放式互连系统 一、前言 七十年代以前,控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递,其精度差、受干扰信号影响大,因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。七十年代末,随着大规模集成电路的出现,微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统,控制效果得到提高;但是尽管如此,还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟和发展,控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统(如集散控制系统)无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃,这次变革的基础就是现场总线技术的产生。 现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络,它也被称为现场底层设备控制网络(INFRANET)。80年代以来,各种现场总线技术开始出现,人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高,从而使现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会(ISA)于1984年开始制订现场总线规范,在欧洲有德国的PROFIBUS和法国的FIP等,各种现场总线规范陆续形成。其中主要的有:基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)、控制局域网络CAN(Controller Area Network)、局部操作网络LonWorks(Local Operating Network)、过程现场总线PROFIBUS(Process Field Bus)和HART协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。但是,总线规范的制定工作并非一帆风顺,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利益的驱使,致使现场总线的国际化规范工作进展缓慢。但是不论如何,制定单一的开放国际现场总线规范是发展的必然。 二、当前流行的几类现场总线 1、基金会现场总线FF 基金会现场总线FF是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的一种 技术。其前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首,联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首,联合欧洲等地150家公司制定的World

现场总线控制技术实验报告.

课程名称:现场总线实验任课教师:廉迎战 学院:自动化 专业班级: 学号: 学生姓名:

2015 年6月16日 实验一频移键控法仿真实验 一.实验目的 初步掌握通信原理基础知识中频移键控法的基本原理。 能用MATLAB仿真软件,编写并调试简单的仿真程序。 二.实验主要仪器设备和材料 1. 实验用计算机 2. MATLAB仿真软件 三.实验内容 四.实验步骤及结果测试 1.安装部署MATLAB仿真环境,同时根据频移键控法要求,设置仿真环境。 2.在MATLAB环境下,输入频移键控法原理图。 原理图如下:

方法一 方法二 Repeating sequence stair:F3数字信号sine wave :100Hz信号 Sine wave1 :50Hz信号 Scope1:示波器

方法一:Switch1:选通开关//方法二:用乘法器product代替 3.在MATLAB中产生F1=50Hz和F2=100Hz的交流信号,以及需要 发送的数字信号,数字信号为:F3=01101001方波波形。 4.加载输入信号,观察仿真原理图输出信号波形,同时记录并分析。 如下图: 五.思考题 1.数字信号01101001的频移键控法输出波形表示形式如下: 输出的数字信号为10110101时,其频移键控波形如下的OUT:

1~6行输出信号分别为:1.数字信号10110101的输入信号;2. 50Hz 频率sine;3.100Hz频率sine;4. Product输出;5.product1输出; 6.add输出 2.如何实现幅移键控法的信号通讯技术? 通过信号幅值的高低映射到数字信号的1和0从而达到载波传输信号,可利用 现成的电信网,电话网等设施构成信道。

现场总线控制网络与网络集成------------

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。

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

控制网络与现场总线

控制网络与现场总线 第一章绪论 现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统,也称为开放式、全数字化、多点通信的底层控制网络CAN 总线是一种现场总线,它在工业控制领域中占有重要的地位,并已经广泛应用于汽车制造、自动化监控、三表系统及楼宇自控系统等领域。而以太网具有结构简单,工作可靠,传输速率高等特点,目前以它作企业的为上层管理网络能够很好的发挥信息交换及共享的需求。这样就形成了以CAN 为低层控制网络,由以太网组成上层管理网络的局面。然而企业生产需要下层与上层的信息交换,而异构网络是不能直接进行信息交换的,如何有效的实现这种信息交换,成为目前的一个热点问题。 1.1 研究背景及意义 1.1.1 现场总线控制系统 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、多点和双向通信的数据总线。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力,采用可进行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接成网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际需要的自动控制系统。现场总线的出现正符合了现代工业生产领域中的测控系统的需求,即通过测控仪器或系统从生产现场获得各种参数,通过自控手段,使生产各环节得到优化。 1.1.2 以太网技术 近年来,以太网在工业控制领域的应用逐渐的广泛起来,它具有通信速率高、软硬件产品丰富和应用支持技术成熟等优点,目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了一定程度的应用,并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。但是由于普通以太网所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的,而未针对较恶劣的工业现场环境来设计(如

FF现场总线及应用实例

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

现场总线技术及其应用研究论文

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、

Lonworks总线及其应用

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/d78866520.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

现场总线与网络技术

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

现场总线综述及应用实例.

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)

几种现场总线技术的介绍比较

几种现场总线技术的介绍比较 ---- [编者按]:现场总线技术是自动化领域计算机、通讯和网络技术的发展而发展起来的新兴技术,它是先进的电子技术、仪表技术、计算机技术和网络技术的集成体。现场总线(Filedbus)是在生产现场用于连接智能现场设备的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络,现场总线控制系统FCS(Filedbus control system)则是基于现场总线的自动控制系统,即以现场总线作为工厂底层网络,通过网络集成而构成的自动控制系统网络,按照公开、规范的通讯协议在智能设备之间、智能设备与远程计算机之间实现数据传输和信息交换,从而实现控制与管理一体化的综合自动控制系统。纵观控制系统的发展过程,任何一种新的控制系统的出现都是针对旧的控制系统存在的缺陷而给出的解决方案,并在用户需求和市场竞争等外部因素的推动下占据主导地位,现场总线和现场总线控制系统的产生和发展也经历了同样的过程。[FCS的发展与历史] 现场总线技术(FCS)简介 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。所谓PAC,ARC咨询公司率先提出这一概念,他们提出, “目前自动化技术领域出现了一种新的发展趋势,即高端PLC的功能正在接近小型DCS和 SCADA系统的功能,而同时一种新兴的技术——可编程自动化控制器(PAC)的出现,开始 改变PLC市场格局。相比PLC,这种PAC产品具有更强的通讯能力,更大的存储容量和更快 的CPU速度,使PLC成为一种通用的自动化平台组件。”同时,他们还对PAC的概念进行了 详细定义:诸如在一种平台上实现逻辑控制、传动控制、运动控制和过程控制等多种功能; 具有公用对象标记和统一数据库的多学科开发平台;控制软件允许用户根据多个设备或多个 过程单元之间的过程流进行控制设计具有开放和模块化的结构,无论是工厂的机械设计还是 过程行业的单元运行,都能满足其生产过程特点;网络接口和编程语言等都采用事实上的工 业标准,能够实现不同供应商的自动化系统之间的数据交换,有利于实现多种产品的网络化

台达CANopen现场总线产品通讯整合应用实例

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

现场总线技术的现状及其发展前景

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

现场总线的发展历程及趋势

《工业计算机网络》课程研究报告 姓名:刘耀 学号:0810211103 班级:08电气一班 专业:电气工程及其自动化 学院:电气与电子工程学院 时间:2011年6月4日

现场总线的发展历程及趋势 08电气一班刘耀(0810211103) 目录 1 现场总线的概念 ................................................................. . (3) 2.现场总线的发展历程..................................................... .. (5) 3现场总线的发展趋势..................................................... .. (7)

4参考文献..................................................... (11) 摘要;: 本文重点对现场总线的发展过程、现状及方向进行了较深入的分析,就如何发展本国现场总线提出了些许个人看法。 关键词:现场总线技术实时性发电厂组态傻瓜化无缝连接 1 现场总线的概念 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。

现场总线技术在电力自动化中的应用

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。

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