现场总线技术

１ 淮 海 工 学 院

11-12学年第 1 学期 现场总线与控制网技术 试卷(A)半开卷

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 核分人

分值 30 30 40 100 得分

一、填空题（本大题共10小题，每空1分，共30分）

1．物理层传送数据的单位是( )，数据链路层传送数据的单位是( )，传输层传送数据的单位是( )，应用层传送数据的单位是( )。

2．OSI参考模型中物理层的四个重要特性是（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。

3．存储转发交换分为（ ）和（ ）两种。

4．LonTalk协议提供了四种类型的报文服务，依次是（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。

5. 通信电路的工作方式有（ ）、（ ）和（ ）三种。

6．CAN总线中存在5种错误类型，分别是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。

7．LON总线中，对双绞线支持的3类收发器是（ ）、（ ）和（ ）。

8．PROFIBUS系统由三类站点组成,分别是( )、( )和( )。

9．OSI参考模型的通信功能划分为（ ）个层次。

10. 被誉为通用控制网络的是（ ）总线技术。 二、简答题（本大题共5小题，每题6分，共30分）

兵工自动化　２００２年第２１卷第４期　自动控制技市　Ａｕｔｏ．ＣｏｎｔｒｏＩ　Ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　２００２．ＶＯＩ．２１．ＮＯ．４　

文章编号：１００６—１５７６（２００２）０４一Ｏ０１３－０５　

现场总线技术与应用　

魏余芳，曾蓉　

（西南交通大学计算机与通信工程学院，四川Ｉ成都６ｌ００３１）　

摘要：现场总线是一种串行数据通信链路，是连接智能现场设备和自动化系统的一种通信网络。其特点　是信号传输全数字、控制功能全分散、标准统一全开放。目前有影响的现场总线技术有基金会现场总线ＦＦ、　ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线、ＰＲＯＦＩＢＵＳ总线、ＣＡＮ总线和ＨＡＲＴ协议等．文中详细介绍了ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线控制节点　的两种结构、ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线在铁路信号控制和楼字自动化中的应用，以及现场总线技术的发展趋势。　关键词：现场总线；ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线；车站信号系统；楼字抄表系统　中图分类号：ＴＰ３３６　文献标识码：Ａ　

Ｆｉｅｌｄｂｕｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

ＷＥＩ　Ｙｕ－ｆａｎｇ，ＺＥＮＧ　Ｒｏｎｇ　ｆＣｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　ＣｈｅｎｇｄＵ　６１００３１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｅｌｄ．ｂＵＳ　ｉＳ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｓｅｒｉａｌ　ｌｉｎｋ　ｆｏｒ　ｄａｔａ　ＣＯｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．ｏｒ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｃｏｒｎｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆｏｒ　ＣＯｎｎｅｃｔｉｎｇ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｆｉｅｌｄ－ｂＵＳ　ｅｑＵｉｐｍｅｎｔｓ　Ｗｉｔｈ　ａｕｔｏｍａｔｉＣ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔｓ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｉｓ　ｗｈｏｌｌｙ　ｄｉｇｉｔａｌ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｃｏｒｎｐｌｅｔｅｌｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ａｎ　ｏｐｅｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　Ｕｎｉｆｉｅｄ　ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｆｉｖｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌＵｅｎｔｉａＩ　ｆｉｅｌｄ－ｂＵＳ，ＳＵＣｈ　ａｓ　ＦＦ　ｆｉｅｌｄ－ｂｕＳ，ＬｏｎＷｏｒｋｓ　ｆｉｅｌｄ－ｂｕＳ，　ＰＲＯＦＩＢＵＳ　ｆｉｅｌｄ．ｂＵＳ．ＣＡＮ　ｆｉｅｌｄ．ｂＵＳ　ａｎｄ　ＨＡＲＴ　ｐｒｏｔｏｃｏ１．Ｔｈｅ　ｔｗｏ　ＣＯｎｆｉｇＵｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＯｎｔｒｏｌ　ｎｏｄｅ　ｉｎ　ＬｏｎＷｏｒｋｓ　ｆｉｅｌｄ．ｂＵＳ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａＰｐｌｉｃａｔｉｏａｓ　ｏｆ　ＬｏｎＷｏｒｋｓ　ｆｉｅｌｄ．ｂＵＳ　ｉｎ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｉｇｎａｌ　ＣＯｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ－ｂｕＳ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　Ｐａｐｅｒ・　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｆｉｅｌｄ－ｂｕｓ；ＬｏｎＷｏｒｋｓ　ｂｕｓ；Ｓｉｇｎａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｄｅｐｏｔ；Ｃｏｐｙ　ｍｅｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　

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；

基金会现场总线技术

摘要：现场总线是当今自动化领域技术发展的新兴技术和热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它主要解决现场的智能化仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场设备和高级控制系统乃至整个企业信息化管理系统之间的信息传递问题。与传统控制系统，如 DCS、PLC等相比，现场总线控制系统具有全数字通信、可互操作、高度分散、开放性好、可靠性高、投资与维护成本低等独特的优点。基金会现场总线是现场总线基金会为适应自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的，基金会现场总线将在今后自动控制技术的发展中发挥重要作用。

1 发展概况

1.1 基金会现场总线历史

基金会现场总线（以下简称为FF）的前身是ISP和WorldFIP标准。ISP标准是可互操作系统协议的简称，它基于德国的Profibus标准。ISP制订于1992年，由美国Fisher—Rosemount公司牵头，有80多家公司参加，包括Smar、E+H、Siemens、Foxboro、横河、ABB等公司，成员以仪表制造厂家为多。则是世界工厂仪表协议的简称，基于法国的FIP标准。WorldFIP 是由Honeywell公司牵头，联合Allen-Bradley、Elsay、Bailey等多家欧洲著名公司于1993年制订而成，其成员也有150多家，不少是PLC制造厂家。自此以后，这两大派别极力维护自身利益，现场总线长期得不到统一，因此受到广大用户的批评。迫于用户压力和市场需求，1994年9月，ISP和WorldFIP北美部分终于达成共识，一起成立了现场总线基金会，致力于开发国际上统一的现场总线协议。该基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备、DCS制造厂家、科研机构和最终用户。由于这些公司是自动化领域自控设备的主要供应商，它们生产的变送器、执行器、DCS和流量仪表占世界市场的90%，对工业底层网络的功能需求了解透彻，也具备足以左右该领域自控设备发展方向的能力，因而由它们组成的基金会新颁布的现场总线规范具有一定的权威性。目前，国内一些著名企业和科研机构如浙大中控、北京华控、清华大学等也是FF的重要成员。 1.2 基金会现场总线的发展