智能仪表及现场总线设计平台标书一

1.3.1 基金会现场总线
前身为以Fisher-Rousemount公司为首，联合 Foxboro、横河、ABB、西门子等公司的ISP协议， 以及以Honeywell为首的P协议，合并后 成立现场总线基金会； 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，并增加用户层； 分低速H1(31.25Kbps,距离1900m)和高速 H2(1Mbps,750m和2.5Mbps,500m)两种通信速率； 介质支持双绞线、光缆和无线发射，传输信号采用 曼彻斯特编码
现场总线有两种编码方式：Manchester和NRZ， 前者同步性好，但频带利用率低，后者刚好相反。 前者采用基带传输，后者采用频带传输。传输介 质主要有：有线电缆、光纤和无线介质。
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现场总线概述
1.1.8 现场总线网络的实现 数据链路层
分为两个子层：介质访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC)。 MAC对传输介质传送的信号进行发送和接收控制；LLC对数据链进 行控制，保证数据传送到指定的设备上。现场总线上的设备可以是 主站，也可以是从站。 MAC层的三种协议：集中式轮询协议、令牌总线协议和总线仲裁协 议。
介质、拓扑结构、节点数等
网络性能
传输速率、时间同步准确度、访问控制方式等
测控系统应用考虑 市场及其他因素
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现场总线概述
1.3 现场总线简介 1.3.1 基金会现场总线(FF) 1.3.2 PROFIBUS 1.3.3 LonWorks 1.3.4 CAN
1.3.5 HART
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现场总线概述
FCS: 一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号
DCS: 一对一：一对传输线接一台仪表，单向传输一个信号

带H1接口卡的控制系统 的操作台
在区段的两端,各有一个终端器/实现终端的阻抗匹配以防止信号的反射
专用的现场接线盒及端子 快速接插件等
供电电源 9~32 V
Terminator
Terminator
各种FF仪表
本地操作接口 例如3420
FF/MODBUS
电源调理模块1 将该区段与供电电源及其它 区段隔离开!一般供电能力为
区段电源接入
每个仪表回路均有短路指示及隔离, 当短路发生时,不会影响其它回路.
区段电源接入
一个组合式接线端子块
终端器
仪表接入
一种FF标准化规格的DIN导轨回路端子组件
一种420MA/24V FF区段双电源组件
一种FF区段终端器
现场调试工具-----375手操器的接入
FF器件为无极 性供电!
可以对HART和FF兼容
布线长度的考虑
T1 - TRUNK Sx - SPUR
T1 +S1 +S2 + …. Sn<1900 m
该长度为使用A型FF电缆的情况,其它型号应另行考虑
S4 S5
Tree (Chicken Foot)
S6 S3
Power
干线(T1)
S2
Supply
Junction Box S1 (with Terminator)
此时,支路Sn的长度为: 120 m 带一个器件 80 m 带两个器件 60 m带三个器件 30 m带四个器件
区段的仪表数量
限制因素:
– 信号带宽 - approx. 50 messages/sec – 电源功率
• 一般区域:受限于电源调理器(350MA)的功率 • 本安区域- 安全栅的功率为 600 mW (其可以负载 1 – 6个器件) • 例如:对3051FF,工作电压:9-32V;满负荷电流:17.5MA.

第一章 智能仪表原理与设计基础Microprocessor-Based InstrumentsSmart InstrumentsIntelligent Instruments1．1 智能仪表与常规仪表对比一、 常规仪表传感器：被测量Æ相应电信号（物理、化学方法）信号变换及运算：放大、滤波、线性化、归一化、远传、各种运算（信号处理、控制算法）显示器：显示被测量数值•模拟指示式（如指针位置）：简单、直观、精度差•数码显示式：精度高、不直观执行器：将控制信号转换为控制动作二、智能仪表•以 MPU实现信号变换及运算；•以 MPU 为主体，以软件代替硬件，优化功能，提高性能及灵活性，改善人机界面；•引入一定的人工智能：如专家系统、神经网络等。

•仪表网络化智能仪表可实现的功能：1．自动调整与自校准：如自调零、自校正、自动变量程、补偿漂移、测量结果校正（如流量的温、压校正）、自检、自诊断等。

2．测量数据处理：如线性化、数字滤波、误差修正、曲线拟合、变换（如FFT，小波变换）、相关分析与统计处理、预测（如化工产品质量）、参数估计、模式识别（如成分分析）、故障诊断（如旋转机械）等。

3．改善人-机界面：如CRT显示：可模拟式、数字式、图形式，可显示多个参数、工艺流程图、历史数据、曲线、直方图、Pie Chart、立体图、动画等。

4．改善控制质量：控制功能为软件模块、软接线组态。

有多种PID、+、-、*、/、√、….可实现参数自整定、自适应控制、模糊控制、多变量控制、神经网络控制等。

5．测量过程的软件控制：功能控制、测量流程控制、人机对话、自动检测等。

6．提高灵活性与可靠性：以软代硬、容错技术、自诊断、软硬件冗余等。

7．通信与网络化：现场总线，ASI总线，I2C，单总线，传感器网络等。

8．虚拟仪器：用计算机＋接口＋软件实现仪表功能。

1．2 智能仪表设计过程一、功能需求分析1．功能要求测量功能：被测量、传感器情况，输出要求（显示、打印、传输等）；控制功能：控制对象，对象模型，控制种类（随动控制，恒值控制，变化曲线控制等）；管理功能：操作要求，数据库要求，报表与决策，统计分析等功能。

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目：带有实时曲线的温湿度监测系统学生姓名：xx学号：xx专业：测控技术与仪器班级：xx指导教师：xx由于生产及生活的需要，经常需要对环境中的温湿度进行监测及显示。

液晶是现代电子产品中使用越来越多的一种显示器件，液晶不但用来显示各种文字,还可以动态的显示各种图案及画面。

本设计是一个基于单片机STC89C52的温湿度检测及显示装置。

该装置由温湿度检测模块、液晶显示模块、键盘输入模块及声光报警模块四部分组成，本设计检测模块采用技术成熟的DHT11作为测量温湿度的传感器；控制系统芯片采用功能强大、价位低廉的AT89C52单片机；显示系统采用大屏幕的QC12864B液晶显示屏。

整个电路采用模块化设计，由主程序、DHT11温湿度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。

DHT11温湿度传感器数字信号经单片机综合分析处理，实现温湿度显示以及曲线绘图各种功能。

由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。

关键字：温湿度；STC89C51单片机；12864；DHT11第一章绪论1.1 研究背景随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体。

越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块,液晶显示模块提供了丰富灵活的显示内容 ,更符合人性化的特点。

智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便 ,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。

可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例。

目前已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。

1.2 液晶概述某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态,这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。

这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。

液晶分为热致液晶和溶致液晶。

前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。

基于CAN总线的无线温湿度采集系统的设计1绪论 (1)1.1智能仪表的发展及其特点 (1)1.2 CAN总线特点及其在智能仪表中的应用现状 (1)1.3 课题的提出及研究意义 (1)2现场总线控制系统 (2)2.1现场总线概述 (2)2.2现场总线系统的特点 (2)2.2.1现场总线系统的结构特点 (2)2.2.2现场总线系统的技术特点 (2)2.3现场总线的优点 (3)3 CAN总线(控制器局域网)介绍 (3)3.1CAN的基本概念 (3)3.2 CAN的层次结构 (4)3.2.1逻辑链路控制(LLC)子层 (4)(1) LLC子层功能 (4)3.2.2媒体访问控制(MAC)子层 (4)3.2.3物理层 (5)3.3 CAN总线的应用 (5)4 系统方案设计 (6)4.1系统功能描述 (6)4.2 方案论证 (6)4.2.1主控芯片部分选择 (6)4.2.2 传感器选择 (6)5 基于CAN温湿度仪表分布式测量系统的硬件设计 (7)5.1单片机AT89S52简介 (8)5.2 单片机应用知识 (8)5.2.1单片机中断知识 (8)5.2.2单片机的定时/计数器 (9)5.3CAN总线节点硬件电路及设计 (10)5.3.1 CAN总线控制器SJA1000介绍 (10)5.3.2 CAN总线收发器PCA82C250介绍 (12)5.3.3 CAN节点硬件电路 (13)5.4温湿度传感器电路设计 (14)5.4.1 SHT11的结构 (14)5.4.2 内部命令与接口时序 (16)5.4.3 温度和湿度值的计算 (17)5.4.4 温湿度测量电路设计 (18)5.5显示模块 (18)5.5.1液晶显示模块结构特点 (18)5.5.2 读、写操作时序 (21)5.5.3 单片机与液晶模块电路设计 (22)6 系统软件设计 (22)6.1软件总体构想 (22)6.2系统总体流程图 (23)6.3模块的划分与软件设计 (23)6.3.1温湿度采集模块的软件设计 (23)6.3.2CAN通信模块的软件设计 (25)7 系统测试及检测设计 (27)7.1 硬件电路的测试 (27)7.2 软件测试 (28)7.2.1 CAN节点的自收发通信测试 (28)7.2.2 CAN节点网络的通信测试 (29)7.3温湿度精度测试 (29)7.3.1测量结果对比 (29)7.3.2误差原因分析 (29)7.3.3 减少测量误差采取的措施 (29)7.4 系统调试结果 (30)8结论 (30)9 系统缺陷及建议 (30)附录A： (32)附录B： (33)附录C： (34)1绪论仪器、仪表是物质世界进行测量与控制的基础手段和设备。

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IEC61158目前包括10种技术类型，其中类型9与类型10是 后来加的。
①类型1：IEC技术报告 (即相当于FF的H1，美国FisherRosemount公司支持)；
②类型2：Control Net(美国Rockwell公司支持)； ③类型3：Profibus(德国Siemens公司支持)； ④类型4: P-Net(丹麦Process Data公司支持)； ⑤类型5: FF HSE(High Speed Ethernet 美国 Fisher-
②设备总线 (device bus)：数据宽度为字节 (byte)， 如Interbus和Device Net等；
③全服务的现场总线（fieldbus）：数据宽度为数据 流或模块 (block)。以报文通信为主，除了对装置进 行读取数据外，还包括一些对装置的操作和控制功能。 如FF总线、Lonworks总线、Hart总线等。
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五、FCS与DCS的比 FCS相对于DC较S具有如下优越性：
1．FCS实现全数字化通信
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2．FCS实现彻底的全分散式控制
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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
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（二）现有的现场总线国际标准
※IEC61158 (IEC/TC65/SC65C/WC6制定) 测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总 线，由以下6部分组成： 第1部分:导则； 第2部分:物理层规范和服务定义； 第3部分:数据链路层服务定义； 第4部分:数据链路层协议规范； 第5部分:应用服务定义； 第6部分:应用层协议规范。

仪器仪表招标文件模板说明：本文是为了方便拟定仪器仪表招标文件的人员参考而设计的模板，具体内容根据招标需求及相关法规进行修改。

一、招标公告公告编号：招标文件编号：欢迎符合条件的公司参加我方的仪器仪表招标。

现在，我们诚挚地邀请您于ＸＸ年月日至ＸＸ年月日之间，向我方提交您的投标书。

二、招标资格要求1、投标人必须是已经取得企业法人营业执照，具有独立承担民事责任能力的法人或其它组织。

2、投标人及其产品必须符合国家有关法律、法规和标准的规定，并应提供有关证明文件。

3、投标人应具有良好的信誉，技术能力和经济实力，具备独立开展本次投标工作所需的条件。

具体资信条件如下：（1）近两年内在国内注册的商业银行获取创新信百度额超过100万元；（2）近三年内在仪器仪表行业内已经取得客户的肯定和支持，具有良好的口碑。

4、具备与本次招标项目相应技术规格要求。

三、投标文件的组成和要求1、投标文件由以下几个部分组成：（1）函唁（2）技术标书（3）商务标书（4）保证金2、内容要求：（1）函唁：包括投标人的名称、法定代表人或授权代表签名及日期。

要求签字盖章。

（2）技术标书：包括投标人所提交的产品说明及技术参数、生产工艺及质量保证体系等相关技术资料。

详细要求见技术标书。

（3）商务标书：商务标书通常由投标人填写的中标后的具体执行方案、项目售后服务的解决方案、项目支出及结算方案等内容支撑。

详细要求见商务标书。

（4）保证金：投标人应按照招标公告所要求的规定向招标人提供现金或银行汇票等作为保证金并提供存入银行的证明文件。

四、投标文件的递交1、投标文件应在招标截止时间之前提交到招标人指定的地址，并应投寄到招标人规定的信函中。

2、投标文件提交后，投标人可以于招标截止时间前进行撤回或修改。

3、投标出现问题可以第一时间联系招标人。

五、投标文件的评审和选定原则1、按照公开、公正、公平原则进行评审。

2、按照技术质量、价格合理性及售后服务等因素对投标人进行考核评价。

通讯的隔离就成为方案实施的困难。
1 通讯网络设计
通讯网络可以设计成多点网络。参照 R弘 5 8 总线及 HAR 协议的现场总线的设计思想，网络 T 一般由主设备和 从设备组成， 系统的 供电可以由 主 设备提供， 也可以设计单独的供电单元。通讯拓扑 结构如图1所示。
】主 设备 1 1 电 丽
由于在仪表中，电源和通讯部分要占 相当的比 重， 设计者往往需要在可靠性和成本之间做出选
中图分类号: U674. 38 文献标识码: C 文章编号: 1的1 一 8328 (2( 7 ) 51 一 ] X 叨74 一 03
Abs r c : I lhis pa伴 ， desi邵鱿 tat n r a heme f r a 汪 t e f e d bus illlelli罗 instr ment o b s p w supply r o e l ing h i l t n u f u o er 卜 M 7512B i put f 邝 rd， y SM s O r a which is simila to HART f eld bus phy币l b d击 a d f l f distr bu d control r i ca e 吧n i o r i t e 盯e m， ug it包 a 。l er size and sma e da a t s而ssion capacit . Compa d wt t comu ica i n netst o h t h in ma l r t r n a y e r i h h e n to wo 衍 l y us d in our count叮 which is c m即 d 初 Bus RS 85， e d si，sho s t e ad a a罗 of longdisk r de e ， o e s lh 4 h t e w h vn t s

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什么是现场总线
将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点， 连接成能相互沟通信息，共同完成测控任务的网络
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现场总线是通信网络
• 位于生产控制现场和网络结构的底层
• 现场总线是低带宽的控制网络 • 它与上层的Internet、企业内部网Intranet相连 • 构成企业综合自动化的通信网络平台
CAN的位仲裁技术
报文标识 符
站1报文 01111110000
丢掉
站2报文
01001100000
01001100000
01001100000
跟踪
站3报文
010011100001
010011100001
丢掉
平板车
平板车
转向角度传 感器 悬挂角度传 感器 行走手柄/ 开关 压力传感器 方向盘 油门N（Controller Area Network）即控制器局域网，可以 归属于工业现场总线的范畴，是目前国际上应用最广泛的 开放式现场总线之一。
• 与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的 可靠性、实时性和灵活性，它在汽车领域上的应用最为广 泛，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ(奔驰)、 BMW(宝马)、volkswagen (大众)等都采用了CAN总线来实 现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。
• 网络上节点严重错误时，具有自动关闭总线的功能
• 用数据块编码方式代替传统的站地址编码方式
• 不支持本质安全、总线供电
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CAN总线的同步设计
•
硬同步
– 硬同步只在总线空闲时通过一个下降沿（帧起始 ）来完成，此时不管有没有相位误差，所有节点 的位时间重新开始。强迫引起硬同步的跳变沿位 于重新开始的位时间的同步段之内。

１ 前 言
在计算机数据传输领域内，长期 以来使用 Ｒ 一 Ｓ ２２ ３ 通信标准 ， 尽管被广泛的使用 ， 但却是一种低数
据速 率 和点 对点 的数 据传 输标 准 ， 能 力 支持 更 高 无 层次 的计算 机 之 间 的功能 操作 。 同时 ， 复杂 或 大 在 规模 应 用 中 （ 工 业现 场 控制 或 生产 自动 化领 域 ） 如 ， 需要 使 用 大 量 的传 感 器 、 执行 器 和控 制器 等 。 们 它 通 常分 布 在非 常 广 的 范 围 内 。所 以 ． 最底 层 的确 在 需 要一 种 造价 低 廉 而 又 能 适 应 工 业 现 场 环 境 的通
Ｗ ＡＮＧ ｅ — ｕ Ｗ ｎｈａ
（ ｅａｔ ｅｔｆＭａｈｎｒ，ｉ ｎｎ Ｍｅ ｈｎｃ ｎ ｌ ｔ ｎ ｒ ｅｓ ｎｌ ｅｈｏｏｉａ Ｃ ｌ ｇ Ｄ ｎ ｏｇ１ ８０ ，ｈｎ） Ｄ ｐ ｒ ｎ ｍ ｏ ｃ ｉｅ Ｌａ ｉｇ ｃａ ｉａ ｄＥ ｃｒ ｉ Ｐｏ ｓｉ ａ Ｔｃ ｎｌ ｃ ｌ ｏｌ ｅ，ａｄ ｎ １ ０ ２Ｃ ｉ ｙ ｏ ｅ ｏｃ ｆ ｏ ｇ ｅ ａ
的键 盘和 显示 屏 。 可用 对话 方 式选 择 测量功 能 ， 置 设 参 数 。 当然 ． 过 总线 中的工 业计 算 机 也 可 获得 测 通
过 程工 业 、 械工 业 、 织 机 械 、 用 机 械 、 器人 、 机 纺 农 机
数控机床 、 医疗器械 、 传感器及智能仪表等领域发
展。
智 能仪表 是 自动化 学科 的重 要组 成部 分 。随着 科 学 技 术 的迅 速 发 展 ， 其 是微 电 子 、 算 机 和 通 尤 计
Ａｂ ｔａ ｔ Ｎｏ ｈ ｒ ｒ ｒ ｈ ｎ ｔｎ ｋｎ ｓｏ ｉｌ ｂ ｓｔｅｓａ ｄ ｒ ｍｏ ｇａｌ ｈ ｉｄ ｉｌｂ ｓｉ ｓｒ ｃ： ｗ ｔ ｅｅａｅ ｍｏｅｔａ ｅ ｉｄ ｆＦ ｅｄ ｕ ， ｔｎ ａｄ ａ ｎ ｌ ｔ ｅｋｎ ｓＦ ｅｄ ｕ ｓ ｈ ｄｆｅｅ ｃ ， ｅ ｃ ａ ｔ ｏ ａ ｇ ． Ｃ ｉ ｒｎ ｅ ａ ｈ ｈ ｓｉ ｗｎ ｒｎ ｅ ｓ ＡＮ Ｆ ｅｄ ｕ ｓｒｇ ｄ ｄ ａ ｍｐ ｒａ ｔｏ ｅｂ ｃ ｕ ｅｏ ｓｈ ｇ ｉｌ ｂ ｓｉ ｅ ａ ｅ ｓａｉ ｏｔｎ ｎ ｅ ａ ｓ ｆｉ ｉｈ ｒ ｔ ｃ ｐ ｂｌ ｙｈｇ ｒ ｄｂｌｙ ａ ｄ ｍａ ｙｐ ｒｉｕａ ｅｉｎ ， ａ ｏ ｄ ｐｏ ｐ ｃｓｔａ ｈ ｔｅｓＴ ｅｈ ｒ－ ａ ａ ｉｔ，ｉｈ ｃｅ ｉｉ ｔ ｎ ｎ ａｔ ｌｒｄ ｓｇ ｓ ｔｈ ｓｇ ｏ ｒｓ ｅ ｔ ｈ ｎ ｔ ｅｏ ｒ ．ｈ ａｄ ｉ ｉ ｃ ｉ ｈ ｗａｅ ｄ ｓｇ ｄ ｓｆ ｒ ｌｃ ｉｇａ ｏ ＡＮ ｏｒｓ ｏ ｄｎ ｎｅｆｃ ｎ ｔｅ ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｎ ｔｕ ｎ ｒ ｅ ｉ ａ ｏｔ ｅ ｂｏ ｋ ｄａ ｒ ｍ ｆＣ ｎ ｎ ｗａ ｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉｇ ｉ ｔｒａ ｅ ｉ ｎｅｌ ｅ ｔｉｓ ｍｅ ｔ ｈ ｉ ｒ ｒ ｉｅ ． ａ ｅｇｖ ｄ Ｋｅ ｒ ｓ Ｃ ； ｉｔｌ ｇ ｎ ｎ ｔ ｍｅ ｔ Ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｓ Ｍ ｎｅｌ ｅ ｔｉｓ ｕ ｎ； ＡＮ； ｄ ｓｇ ｉ ｒ ｅｉ ｎ

目录中文摘要 ......................................................................... 错误！未定义书签。

英文摘要 (Ⅱ)1 绪论.................................................................................. 错误！未定义书签。

2 正文 (2)2.1 背景和意义 (2)2.2方案论证 (4)2.3方案设计 (6)2.4硬件设计 (8)2.5软件设计................................................................. 错误！未定义书签。

52.6问题及分析 (20)致谢 (23)参考文献 (25)附录 (26)1 绪论现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络也称现场网络。

也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。

原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号通过通讯的数字化使时间分割、多重化、多点化成为可能从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线配线的共享。

是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。

主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

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420mA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。

智能传感器现场总线与FCS1一、引言以现场总线为基础的全数字控制系统将现有的模拟信号电缆用高容量的现场总线网络代替，从而大大减轻现场信号电缆连接的费用和工作量，提高信号的传输效率。

实际上现场总线控制系统就是以现场总线技术为核心，以基于现场总线的智能I/O或智能传感器、智能仪表为控制主体、以计算机为监控指挥中心的系统编程、组态、维护、监控等功能为一体的工作平台。

二、智能传感器的性能特点一般的传感器只能作为敏感元件，须配上变换仪表来检测物理量、化学量等的变化。

随着微电子技术的发展，出现了智能仪表。

智能仪表采用超大规模集成电路，利用嵌入软件协调内部操作，在完成输入信号的非线性补偿、零点错误、温度补偿、故障诊断等基础上，还可完成对工业过程的控制，使控制系统的功能进一步分散。

智能传感器集成了传感器、智能仪表全部功能及部分控制功能，具有很高的线性度和低的温度漂移，降低了系统的复杂性、简化了系统结构。

特点如下：1、一定程度的人工智能是硬件与软件的结合体，可实现学习功能，更能体现仪表在控制系统中的作用。

可以根据不同的测量要求，选择合适的方案，并能对信息进行综合处理，对系统状态进行预测。

2、多敏感功能将原来分散的、各自独立的单敏传感器集成为具有多敏感功能的传感器，能同时测量多种物理量和化学量，全面反映被测量的综合信息。

3、精度高、测量范围宽随时检测出被测量的变化对检测元件特性的影响，并完成各种运算，其输出信号更为精确，同时其量程比可达100：1，最高达400：1，可用一个智能传感器应付很宽的测量范围，特别适用于要求量程比大的控制场合。

4、通信功能可采用标准化总线接口，进行信息交换，这是智能传感器的关键标志之一。

（科教编辑发布）智能传感器的出现将复杂信号由集中型处理变成分散型处理，即可以保证数据处理的质量，提高抗干扰性能。

同时又降低系统的成本。

它使传感器由单一功能、单一检测向多功能和多变量检测发展，使传感器由被动进行信号转换向主动控制和主动进行信息处理方向发展，并使传感器由孤立的元件向系统化、网络化发展。

现场总线技术与现场总线控制系统现场总线，是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置与控制室内的自动控制装置之间的开放式、数字化、串行和多点通信的数据总线。

作为连接生产现场的仪表、控制器等自动化装置的通信网络，现场总线是20世纪90年代国际上兴起的新一代全分布式控制系统的核心技术。

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。

采用现场总线技术可以促进现场仪表智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合现代工业控制系统领域的技术发展趋势。

以现场总线为基础的全数字控制系统将现有的模拟信号电缆用高容量的现场总线网络代替，从而大大减轻现场信号电缆连接的费用和工作量，提高信号的传输效率。

实际上现场总线控制系统就是以现场总线技术为核心，以基于现场总线的智能I/O或智能传感器、智能仪表为控制主体、以计算机为监控指挥中心的系统编程、组态、维护、监控等功能为一体的工作平台。

现场总线的基础——智能现场装置现场装置包括多类工业产品，它们是流量、压力、温度、振动、转速等或其他各种过程量的转换器或变送器以及各类传感器。

数值通信是一种有力的工具，一个相互可操作的现场总线产生一种巨大的推动力量，加速了现场装置与控制室仪表的变革，现场装置智能化的趋势越来越明显。

同时我们也看到，正是由于现场装置智能化的进展与完善，它已成为现场总线控制系统有力的硬件支撑，是现场总线控制系统的基础。

多功能智能化现场装置中，信号检测系统是一项重要组成部分。

其目的就是从生产现场获取有用信息并将其转化为电信号，并经信号调理电路进行数字化处理等输出。

一个广义的检测系统一般由激励装置、测试装置、数据处理与记录装置所组成（如图1）。

图1 检测系统原理图（1）激励信号激励信号由激励装置产生，采用激励装置是为了使被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在联系充分显示出来，以便于有效的测量。

当测试工作所希望获取的信息并没有直接载于可检测的信号中时，就需要激励被测对象，使其既能表示相关信息又便于检测。

河南机电高等专科学校《现场总线技术综合实训》课程报告专业班级：计算机控制技术102班姓名：崔建彪学号： 101413233成绩：指导老师：张士磊2012年12月28日目录一、引言 (2)二、系统总体方案设计 (3)2.1 系统硬件配置及组成原理 (3)2.2本系统所用类似的三层架构模拟图 (4)2.3 EtherNet/IP网络配置与通信验证过程 (5)三、控制系统设计 (15)3.1 EtherNet_IP通信配置流程图设计 (15)3.2 EtherNet_IP通信配置设计思路 (16)四、上位监控系统设计 (16)4.1 PLC与上位监控软件通讯 (16)4.2 实现的效果 (17)五、系统调试及结果分析 (17)5.1 通过本次通信验证所解决的问题 (17)5.2 结果分析 (17)六、结束语 (18)七、参考文献 (19)一、引言20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。

控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。

然而在控制界对FCS进行概念炒作的时候，却注意到它的发展在某些方面的不协调，其主要表现在迄今为止现场总线的通讯标准尚未统一：8种现场总线经过14年的纷争，最后IEC的现场总线标准化组织经投票，通过以下这8种现场总线成为IEC61158现场总线标准，即：FF H1，Control Net，ProfiBus，InterBus，P．Net，World FIP，Swift Net，FF之高速EtherNet即HSE。

此外，FCS的传输速率也不尽人意，以基金会现场总线(FF)正在制定的国际标准为例，它采用了ISO的参考模型中的3层(物理层、数据链路层和应用层)和极具特色的用户层，其低速总线H1的传输速度为31．25kbps，高速总线H2的传输速度为1 Mbps或2．5Mbps，这在有些场合下仍无法满足实时控制的要求。

现场总线及现场总线智能仪表的发展【摘要】现场总线技术及现场总线智能仪表是计算机技术、控制技术及通讯技术发展的必然结果。

现场总线仪表近年来发展极为迅速, 已成为自动化仪表发展的方向, 应用前景是十分广阔的，现场总线控制系统(fcs)是分散型控制系统(dcs)的继承完善和进一步发展,终将取代分散控制系统(dcs)。

现场总线智能仪表,含各种变送器执行器调节阀调节器等,都附有微处理器,都是全数字化标准化智能型的。

【关键词】现场总线智能仪表发展中图分类号：g623.58 文献标识码：a 文章编号：现场总线是生产现场的测量控制设备与控制室内的自控装置之间的串行、多点、全数字的通信总线，也被称为控制领域的计算机局域网。

这里所说的测量控制设备包括: 过程变量( 流量、温度、压力、物位等) 的转换器或变送器、积算装置、指示器、控制阀、on- off 开关、电子驱动马达( 包括机械手的步进电机等) 以及安装在现场的简单plc 和调节器等。

目前, 国际电工委员会( iec) 已经推出了由8 个部分组成的现场总线标准iec61158。

这虽然不是一个统一的标准, 但对其未来工业自动化领域网络技术的发展和产品的更新换代, 将产生意义深远的影响。

智能现场总线仪表简称现场仪表, 是指由微处理器控制的、符合现场总线标准的仪表。

鉴于目前多个标准共存, 且一台仪表难以作到兼容多种总线规范, 现场仪表只能有选择的针对某种总线标准进行设计。

一、现场总线特点及其发展现场总线是一种双向串行数字化传输的通讯总线, 是国际上80年代末兴起的新技术, 进入90年代走向实用化。

它的出现使仪器仪表实现智能化、串行数字化传输, 改变了传统现场仪表装置与主控系统点对点的联系方式, 大量节省了现场布线缆；同时由于现场仪表装置的智能化, 把部分主控系统的功能直接下放到现场仪表和装置中, 强化了现场控制功能, 使控制更直接、可靠, 且大大减化了主控系统的结构, 节省了工程设计及施工费用。

Ｉ０ 模件 插在 机柜 内的并行 总线 上 ，由一 个 主计 算机 ／ 进行控 制和 管理 ，有着 “ 险集 中”的缺 点 ；②总 线 危 共 地干 扰大 、可靠 性低 ；⑧ 引入控 制 室 的电缆 多 、花 费大 ，给 维修带来 困难 ；④ 主机 负荷 过重 ，使 得 系统 处 理能力 、实 时性 和扩 展 都受 到限制 。为 了解 决这 些
中图 分 类 号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文 献标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
处理 后 的数据 ，再通 过适 配器 和 网络总线 传送 给 现场 控制 前端 机 ，由控制 前端 机按 预定 方式 ， 向现场设 备
随 着现代工 业 的发 展 ， 散控 制系 统 （ Ｃ ） 集 Ｄ Ｓ 因为
功 能分 散 、管 理集 中、结 构分层 ，在 工业 自动控 制领
讯 系 统 ，具 有 以下 几个 特点 ：① 开放性 ：现场 总线 系 统 采用 公 开化 的通 讯协议 ，遵 守 同一通 讯标 准 的不 同 厂商 的设备 之 间可 以互 联及信 息 交换 ； 互操 作性 ： ② 不
同厂 商 的控 制 设备 可互 相通讯 、统一 组态 ，实 现统一
图 １ 远 程 智 能 Ｉ Ｏ 结 构 图 ／
・１ ７・ ０
制站 功能分 散到现 场 ，靠现 场 总线设 备实 现 自动 控 制
３ 远程 智能 Ｉｏ 的 性能特 点 ／
的基 本功能 ；⑥对 环境 的适 应性 高 。 现场 总线包 括 ３部分 ：一 是现 场智 能仪表 ，主要 指智 能变换 器 ； 是总 线通 讯部分 ； 二 三是 计算机 接 口。
适 配 器是 实现 工业 控制计 算 机与 网络交 换信 息 的 接 口 ，用来 完 成 网络 的统一 协调 管理 ，并实 现与 主控 系统 的信息 交换 。

车辆工程技术33车辆技术1　汽车仪表研究发展现状 从国内外汽车仪表研究发展而言，按仪表工作原理进行划分，汽车仪表主要经历了机械作用力汽车仪表、电测原理仪表、模拟电路电子式汽车仪表及电动式全数字汽车仪表四代的发展，且随着计算机技术、微电子技术及控制技术的快速发展，汽车仪表智能化水平不断提高，车载信息服务系统是汽车智能仪表发展的一个重要成果。

该系统融合了汽车电子信息技术、通信技术等技术，并以无线数字通信和3S （全球定位系统GPS、地理信息系统GIS、遥感技术RS）为基础，通过无线通信网将交通信息反馈给驾乘人员。

虽然汽车仪表得到了很大发展，但是在信息传输过程中数据精度损失是一个普遍问题，这个问题的存在对书库辨识及反馈信息的可靠性有直接影响。

另外，传统汽车仪表主要以机械式为主，通讯方式为线束，这就存在着电子干扰大、显示精度低、仪表体积大及难以实现信息共享等不足，因此如何克服传统汽车仪表不足，提高汽车整体水平一直都是国内外汽车仪表设计中的一个研究重点。

2　汽车智能仪表总体结构设计及功能 汽车智能仪表总体结构设计方案是在整合系统整体结构、功能、可靠性、抗干扰性及信息可实现性分析基础上而得出的关于汽车智能仪表总体结构设计的方案，其目的在于提升汽车仪表整体功能，对汽车后续工作起着重要作用。

汽车智能仪表在汽车整体结构中发挥着重要功能。

其不仅能够及时准确的展示发动机转动速度、车辆运行速度及燃油量等信息，从而为驾驶人员操作提供具体指导，而且其运用实现了对汽车各部门零件运行状态、车载设备的实时性检测，让驾乘人员能够及时发现异常状况及采取相应补救措施，从而确保行车安全。

另外，汽车智能仪表实现了个性化应用，能够更好满足不同用户的使用需求。

随着科学技术的快速发展，智能仪表功能也在不断扩展，雷达、电子地图导航等功能的实现和应用为人们提供了更加的车载信息服务。

3　基于CAN总线技术的汽车智能仪表设计3.1　CAN内涵及特点 CAN（控制局域网），其最先由德国为汽车行业监测与控制而设计，目前已是现阶段国际上应用紫薇广泛的现场总线形式之一。