常用的工业控制计算机总线

一，工业总线三种基本类型*传感器级总线，即485总线网络*设备级总线，即HART总线网络*现场总线，即FieldBus现场总线网络现场总线定义：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现场总线分为以下几种：下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。

1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。

该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。

基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。

FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。

后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。

FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。

2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。

CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。

CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。

CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。

已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。

总线技术的分类和特点随着现代信息技术的快速发展，各种设备逐渐普及并开始互联互通。

而设备之间的通信则离不开数据传输，而总线技术就是一种重要的数据传输方式。

总线技术（Bus Technology）指的是在计算机中集成的一种数据传输系统，其作用是将各种设备通过数据线连接在一起进行数据交互和控制。

总线技术的发展和应用，对于促进电子信息产业的繁荣发展和提高数据传输效率具有不可替代的作用。

本文将介绍总线技术的分类和特点。

一、总线技术的分类总线技术可以根据其使用的领域，分为计算机总线和工业现场总线两个大的类别。

在计算机总线方面，又可细分为ISA总线、VESA总线、PCI总线、AGP总线以及USB总线等几个子类。

1. ISA总线ISA总线是个使用较早的总线技术，主要应用在PC机和IBM 电脑上。

这种总线速度较慢、传输数据带宽有限，已经基本被更好的总线技术所取代。

2. VESA总线VESA总线（英文名称VESA Local Bus）一度被视为取代ISA 总线的主要技术。

它在16位宽的数据总线中，带宽可高达132Mbps。

但是，由于VESA总线的使用和开发成本过高，因此仅限制于少数厂商的硬件产品中。

3. PCI总线PCI总线（英文名称：Peripheral Component Interconnect）是一种新一代的外部I/O总线，是目前最为普遍的总线技术。

它可以支持多种硬件设备的连接，例如：图形加速卡、声卡、USB卡、网卡、磁盘控制器等。

PCI总线的传输速度有一定的保障，因此许多主板都采用这种总线技术。

4. AGP总线AGP总线(Advanced Graphics Port)也叫高级图像端口。

这种总线技术是一种新型的专用于图形加速卡的总线技术，其传输速度较之PCI总线要快得多。

5. USB总线USB总线（Universal Serial Bus）是另一种目前广泛采用的计算机总线技术，一般用于与外部设备的接口，如鼠标、打印机、扫描仪等。

工控机是专门为工业控制设计的计算机，用于对生产过程中使用的机器设备、生产流程、数据参数等进行监测与控制，由于工控机经常会在环境比较恶劣的环境下运行，对数据的安全性要求也更高，因此需要单独定制才能满足需求。

工控机的种类众多，常见的有以下五种：
1、IPC（PC总线工业电脑）IPC是基于PC总线的工业电脑，价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，因此使用广泛，其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计，具有可靠性、实时性、扩充性等诸多特点。

2、PLC（可编程序控制器）它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，采用可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

3、DCS（分散型控制系统）又称分布式控制系统，它是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统，满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。

4、FCS（现场总线系统）这是一种全数字串行、双向通信系统，系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制。

在工厂网络的分级中，它既作为过程控制和应用智能仪表的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能，是常用的工控机之一。

5、CNC（数控系统）全称是数字控制系统，是根据计算机存储器中存储的控制程序，执
行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统，通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制位置、角度、速度等机械量和开关量等。

总线技术按总线所在位置分类，可以把总线分为外部总线、内部总线和片内总线：一、外部总线：1、RS-232-C总线；2、RS-485总线；3、IEEE-488总线；4、SCSI总线；5、IDE总线；6、USB总线；7、Fire wire串行总线（IEEE-1394）；8、Centronics总线；二、内部总线（PC内部总线1-3）1、FSB总线；2、HT总线；HT总线是AMD 为K8平台专门设计的高速串行总线，它的发展历史可回溯到1999年，原名为“LDT总线”（Lightning Data Transport），闪电数据传输。

3、QPI总线；5、SPI总线；6、SCI总线；三、系统总线1、VESA总线；2、数据总线（DB）、控制总线（CB）、地址总线（AB）；3、IBM PC总线；4、ISA总线；5、EISA总线；6、PCI总线；PCI（peripheral component interconnect）总线是当前最流行的总线之一，它是由Intel公司推出的一种局部总线。

它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。

7、APG总线；8、2IC（intel integrated circuit bus)管理总线该总线是有飞利浦公司于80年代为音频和视频设备开发的串行总线，主要运用于服务器。

9、MCA总线；（微通道结构总线）在计算机系统总线中，还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线10、STD总线；12、PC/104总线；13、Compact PCI；Compact PCI的意思是“坚实的PCI”，是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统，是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计算机标准。

14、PCI-E总线PCI Express采用的也是目前业内流行这种点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。

第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。

答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。

1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。

2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。

3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。

2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。

（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。

3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。

缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。

（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。

（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。

（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。

附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。

为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。

目录INTERBUS系统用总线工行业中，用于连接传感器/执行器的信号到计算机控制站，是一种开放的串行总线系统。

距离：分布式，最长距离可达12.8km，系统安装费用低。

传输介质：双绞线、光缆、红外线等，网络可在各种工业环境联接，并可混合使用。

PROFIBUS-DP/FMS总线PROFIBUS – DP的DP即Decentralized Periphery。

它具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。

它与PROFIBUS－PA（Process Automation ）、PROFIBUS-FMS (Fieldbus MessageCAN系统用总线AS INTERFACE系统用总线ASI现场总线能够直接连接二进制执行器和传感器，形成自动化底层控制系统，是属于现场总线（FIELDBUS）下层设备层的监控网络系统；是一个比较小的低成本的属于设备层的总线技术。

Device Net系统用总线Devicenet是90年代中期发展起来的一种基于CAN（Controller AreaNetwork）技术的开放型、符合全球工业标准的低成本、高性能的通信网络，最初由美国Rockwell公司开发应用。

Devicenet现已成为国际标准IEC62026-3《低压开关设备和控制设备控制器设备接口》，并已被列为欧洲标准，也是实际上的亚洲和美洲的设备网标准。

2002年10月DeviceNet被批准为中国国家标准GB/T18858.3-2002，并于2003.4.1起实施。

目前，Devicenet技术属于"开放DeviceNet厂商协会"ODVA组织所有及推广。

ODVA在世界范围拥有300多家著名自动化设备厂商的会员（如Rockwell、ABB、Omron等）。

我国的ODVA组织由上海电器科学件间的可互换性的同时，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。

DeviceNet不仅仅使设备之间以一根电缆互相连接和通讯，更重要的是它给系统所带来的设备级的诊断功能。

目录INTERBUS系统用总线 ----------------------------------------------------------------------2 PROFIBUS-DP/FMS总线 -------------------------------------------------------------------2 CAN系统用总线 ------------------------------------------------------------------------------2 AS INTERFACE系统用总线-----------------------------------------------------------------3 DEVICE NET系统用总线--------------------------------------------------------------------3 EIB(EUROPE INSTALLATION BUS)用总线电缆 ----------------------------------------4 1553B总线 ------------------------------------------------------------------------------------4 MIC总线----------------------------------------------------------------------------------------4 VXI总线（我国军用） ----------------------------------------------------------------------5 LXI总线技术 ----------------------------------------------------------------------------------5 PXI总线 ----------------------------------------------------------------------------------------6INTERBUS系统用总线InterBus是一个传感器/调节器总线系统，特别适用于工业用途，能够提供从控制级设备至底层限定开关的一致的网络互联。

工控领域最流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。

1、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA（北美部分，不包括欧洲）和ISPFoundation 于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。

这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作组以强大的支持。

这个组织目前有l00多成员单位，包括了全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。

1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会（CFC）。

致力于这项技术在中国的推广应用。

FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。

但是正由于FF是 1992年9月成立的，是以FisherRosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIPNA两大组织合并而成的，因此这个组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用。

现场总线基金会自成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用。

一个开放式的总线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。

否则，这个协议的开放性就没有意义了。

在无线和远程I/O管理方面，现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范。

新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的一部分，面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块。

该模块可以显示有线HART及无线HART设备。

此外，该规范还描述了通过基金会高速以太网（HSE）传输基本HART命令协议接触HART设备进行配置和资产管理的理想方法。

内部总线、系统总线及外部总线举例一、内部总线1.I2C总线I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。

它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。

在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。

2.SPI总线串行外围设备接口SPI(serialperipheral interface)总线技术是Motorola 公司推出的一种同步串行接口。

Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。

SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。

3.SCI总线串行通信接口SCI(serialcommunication interface)也是由Motorola公司推出的。

它是一种通用异步通信接口UART，与MCS-51的异步通信功能基本相同。

二、系统总线1.ISA总线ISA(industrial standard architecture)总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准，所以也叫AT总线。

它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。

它在80286至80486时代应用非常广泛，以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽。

ISA总线有98只引脚。

2.EISA总线EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线标准。

它是在ISA 总线的基础上使用双层插座，在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。

在实用中，EISA总线完全兼容ISA总线信号。

3.VESA总线VESA(video electronics standard association)总线是 1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为VL(VESA local bus)总线。

五种总线介绍总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。

在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。

以下为大家介绍五种总线。

Dupline总线：Dupline是一种现场及安装总线，为建筑自动化、配水、能源管理、铁路系统及其它领域提供独一无二的解决方案。

该系统能通过普通双芯线缆传输数字和模拟信号达数公里距离。

系统采用模块化设计，操作原理简单，即使是新手也能很快在现有或新的应用领域熟练使用该系统。

解决方案设计将各种Dupline模块产品结合起来，包括数模I/O模块、可编程逻辑控制器(PLC)和个人计算机接口、人机界面和调制解调器。

安装的所有模块连接到同一条双芯线缆，以在模块间以及中央控制器和模块间实现数据交换。

Dupline总线的应用：Dupline通常用作远程I/O系统，在现场装置（如传感器、接触器、阀门和按钮等）和中央监测控制器（PLC、个人计算机或Dupline控制器）之间建立连接。

但是当信号通过点对点的方式传输，不需要控制器或其它智能装置时，Dupline还可用作简单的接线替代系统。

（Dupline信号不仅可以通过铜线传输，也可通过光缆、无线电调制调解器、租赁电话线或GSM调制调解器传输。

自1986年以来，Dupline已在全球安装了超过10万个系统，为其出色的性能提供了强有力的佐证。

）Dupline总线的优点和特性：传输距离达10公里，不需要中继器，操作简便，高度抗噪，自由拓扑，灵活，无特殊线缆要求，可利用原有线缆，有总线供电设备，与PLC和个人计算机接口灵活连接，通过GSM调制调节器、无线电调制调解器或光缆传输性能经10万个已安装系统证明，低本高效。

工业控制系统接口标准
工业控制系统的接口标准有多种，以下是一些常见的接口标准：
1. Modbus：Modbus是一种串行通信协议，用于在工业控制系统中连接不同设备，如传感器、执行器和监视器。

它是一个开放的通信协议，支持多种物理介质和网络架构。

2. Profibus：Profibus是一种现场总线通信协议，广泛应用于工业自动化领域。

它可以用于连接各种设备，包括传感器、执行器、PLC和DCS等。

Profibus提供了高速、可靠的数据传输，并支持分布式控制系统。

3. Ethernet/IP：Ethernet/IP是一种基于以太网的工业通信协议，它将以太网和工业自动化集成在一起。

它提供了实时数据传输、设备管理和网络安全等功能，广泛应用于工业控制系统中。

4. CAN（Controller Area Network）：CAN是一种串行通信协议，主要用于车辆和工业领域的控制系统。

它具有高度可靠性和抗干扰能力，适用于需要长距离通信和实时数据传输的应用场景。

5. OPC（OLE for Process Control）：OPC是一种通信协议和软件标准，用于在工业控制系统中实现设备间的数据交换。

它提供了统一的接口和数据模型，使得不同厂商的设备可以互相通信和集成。

这些接口标准在工业控制系统中起到了关键作用，使得不同设备能够进行数据交换和协调工作，实现自动化控制和监测。

具体选择哪种接口标准取决于应用需求、设备兼容性和网络架构等因素。

1。

PC/104总线简述总线，真部分的产品称芯高密堆栈式总线连接器PCI-104(PCI)PC/104编辑锁定本词条缺少名片图，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来编辑吧！PC/104是一种工业计算机总线标准。

PC/104有两个版本，8位和16位，分别与PC和PC/AT相对应。

PC/104PLUS 则与PCI总线相对应。

第一块PC104产生于1987年，但严格意义的规范说明在1992年才公布，后来对PC104感兴趣的人越来越多，众多厂家生产PC104兼容产品。

像原来的PC总线一样，PC104一直是以一个非法定标准在执行，而不是委员会设计制定的。

1992年IEEE开始着手为PC和PC/AT总线制定一个精简的IEEEP996标准（草稿），PC104作为基本文件被采纳，叫做IEEE P996.1兼容PC嵌入式模块标准。

可见，PC104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线。

外文名PC/104类型工业计算机总线标准包括8位和16位分别与PC和PC/AT相对应目录1. 1 IEEE-996标准的延伸1. 2 PC104的基本尺寸（8位）1. 3 PC104和PC104PLUSPC/104IEEE-996标准的延伸编辑我们知道IEEE-P996是PC和PC/AT工业总线规范，IEEE协会将它定义IEEE-P996.1，很明显PC104实质上就是一种紧凑型的IEEE-P996，其信号定义和PC/AT基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。

PC104与普通PC总线控制系统的主要不同是：1、小尺寸结构：标准模块的机械尺寸是3.6X3.8英寸，即96X90mm2、堆栈式连接：去掉总线背板和插板滑道，总线以“针”和“孔”形式层叠连接，即PC104总线模块之间总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬和相连，这种层叠封装有极好的抗震性。

3、轻松总线驱动：减少元件数量和电源消耗，4mA总线驱动即可使模块正常工作，，每个模块1-2瓦能耗。

沈佳佳张威(男) 张威(女) 木里德尔热娜李瑞川张斌王琪珏杨忠工控机即工业控制计算机，现在，更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。

它是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。

通俗的说，就是专门为工业现场而设计的计算机。

总线（Bus）是工业计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，是由导线组成的传输线束。

总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。

工控机总线PC总线工控机STD总线工控机VME总线工控机多总线工控机EISA 总线PCI 总线ISA 总线XT总线目前市场上PC总线的工控机PC总线工控机Compact PCI总线PC104总线XT总线采用Intel8088处理器的体系结构，为8位扩展总线，工作频率为4.77MHz，最大传送速率为2.39Mbit/sISA总线就是AT总线(XT总线的扩展)，也称PC总线，它是在XT总线的基础上扩充设计的16位工业标准结构总线，其寻址空间最大16MB，操作速度为8MHz，数据传输率为16Mbit/sISA总线插槽示意图EISA总线(Extended Industry Standard Architecture) :扩展工业标准结构是32位总线，它支持总线主控，其数据传率可达32Mbit/s。

它吸收了IBM微通道总线的精华，并且兼容ISA总线。

但现今已被淘汰。

PCI总线（主流）(Peripheral Component Interconnect):外设部件互连标准是INTEL公司推出的，它支持并发CPU和总线主控部件操作，支持64位奔腾处理器。

CompactPCI是一种基于标准PCI总线的小巧而坚固的高性能总线技术。

该技术由1994年PICMG提出，它定义了更加坚固耐用的PCI版本。