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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。
什么是现场总线？随着计算机、控制、通信、网络等技术的发展，作为工业控制数字化、智能化与网络化典型代表的现场总线（FieldBus）技术也得到了发展迅速、影响巨大，引起了工程技术界的普遍兴趣与重视，使计算机控制系统逐步从集散控制系统（DistributedControlSystem DCS）走向以现场总线位基础的分布式现场总线控制系统（FieldbusControlSystem,FC S），被誉为工业自动化领域具有革命性的新技术。
现场总线技术是20世纪80年代中期在国际上发展起来的一种工业控制技术。
通俗地讲，现场总线就是用在现场的总线技术，和计算机内部的总线概念一样，但是由于现场的特殊环境（如温度，安装条件，干扰等等），不同于计算机通常用于室内，为了区别，所以我们把这种总线称为现场总线。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。
现场总线被誉为自动化领域的计算机局域网1．1、现场总线的特点根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会(ISA)对现场总线的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向多节点、总线式的全数字通讯，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。
国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：（1）同一数据链上过程控制单元（PCU）、PLC等与数字1/0设备互连；（2）现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取；（3）通信媒体安装费用较低。
SP50委员会提出的两种现场总线结构模型是：●星型总线用短距离、廉价、低速率电缆取代模拟信号传输线●总线型总线数据传输距离长、速率高，采用点对点、点对多点和广播式通信方式2．2、现场总线技术特征现场总线完整地实现了控制技术、计算机技术与通信技术的集成，具有以下几项技术特征。
（1）现场设备已成为以微处理器为核心的数字化设备，彼此通过传输媒体（双绘线、同轴电缆或光纤）以总线拓扑相连；（2）网络数据通信采用基带传输（即数字数据数字传输），数据传输速率高（为Mbit/s或10Mbit/s级），实时性好，抗干扰能力强；（3）废气了集散控制系统（DCS）中的I/O控制站，将这一级功能分配给通信网络完成；（4）分散的功能模块，便于系统维护、管理与扩展，提高可靠性；（5）开放式互连结构，既可与同层网络相连，也可通过网络互连设备与控制级网络或管理信息级网络相连；（6）互操作性，在遵守同一通信协议的前提下，可将不同厂家的现场设备产品统一组态，构成所需要的网络。
一章1、现场总线：应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。
2、现场总线技术特点：系统的开放性、互可操作性、通信的实时性和确定性、现场设备的智能与功能自治性、对现场环境的适应性。
3、现场总线的优越性：节省硬件数量与投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有系统集成主动权、提高系统的准确性与可靠性。
4、企业网络系统按功能结构划分为：企业资源规划层ERP、制造执行层MES、现场控制层FCS。
二章1、总线协议：总线上的设备如何使用总线的一套规划。
2、总线主设备：有能力在总线上发起通信的设备。
3、总线仲裁：对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。
有集中仲裁和分布式仲裁两种。
4、数据通信系统中，无线传输媒体：电磁波、红外线。
有线媒体：双绞线、电缆、电力线、光缆。
5、工业数据通信中常用数据传输速率9600b/s、31.25kb/s、500kb/s、1mb/s、2.5mb/s、10mb/s、100mb/s。
6、误码率pe：数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。
用处：7、增加带宽w并不能无限制地是信道容量增大。
8、模拟数据编码：采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态。
数字数据编码：用低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。
9、模拟数据编码的三种编码方法：幅值键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。
10、曼彻斯特编码定义：数据通信中最常用的一种基带信号编码。
好处：在一个位时间内，其中间点总有一次信号电平的变化，这一信号电平的变化可用来作为节点间的同步信息，无需另外传送同步信息。
11、串行传输：数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。
并行传输：将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上传输。
12、同步传输和异步传输是指通信处理中使用时钟信号的不同方式。
13、同步原因：接收方为了能正确恢复位串序列，必须能正确区分出信号中的每一位，区分出每个字符的起始与结束位置，区分出报文帧的起始与结束位置。
施耐德变频器通过PROFIBUS DP现场总线的网络化控制施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制施耐德变频器通过PROFlBUSDP现场总线的网络化控制摘要本文结合轧管生产线精整区域人工检查区的电气系统,概述了该区域调速系统的主要设备组成和控制系统结构,并从硬件和软件两方面详细地介绍了施耐德A TV58和A TV68变频器如何通过PROFIBUSDP现场总线进行网络化控制以实现工艺生产线的正常运行.何渝(四川托日信息工程公司工程部)一.根据负载类型不同,容量较小的辊道电机选用了A TV58系列变频器,而对大容量的步进机构电动机则选用了A TV68系列变频器.关键词人工检查区A TV58变频器A Tv68变频器2控韦0系统结构0引言传统的变频器控制方式一般是通过本地控制端子(包括模拟量输入口和逻辑输入口)实现对变频器的控制,但通常会带来硬件成本增加,逻辑输入口数量不足, 模拟量传输不稳定,给定精度不够和接线较多等问题. 采用通讯控制方式可以通过串行电缆的简单连接以数字通讯方式实现对变频器的远程控制和监视,不仅降低了系统集成和维护的成本,大大减少布线的数量,而且实现了速度给定的高精度和高稳定性,同时上位机可以连续地对变频器进行监测和控制.1传动调速系统组成在精整区轧管工艺流程中,人T检查区主要是对探伤,测厚后的钢管作进一步的几何尺寸和内,外表面检查.该区域的辅助传动调速系统,用来对辊道和步进输送装置进行调速控制.辊道采用分组集中控制方式,每组辊道由一台变频器控制并由现场辊道开关箱中的自动空气开关对单个电机进行过流和缺相保护,同时每个开关的辅助接点串连在一起接入到区域PLC的输入模板作为该组辊道运行准备好的条件之38PROFIBUS—DP协议是为自动化制造工厂中分布式I/O和现场设备所需要的高速数据通信而设计的,典型的DP配置是单主站结构(即一个系统中只有一个通讯主站),DP主站和DP从站之间的通信基于主一从原理,也就是说,只有当主站请求时总线上的DP从站才可能活动.DP从站被DP主站按轮询表依次访问,DP主站与DP从站间的用户数据可以连续地交换而不需要考虑用户数据的内容.在我们的系统配置中,就采用了此类结构.该系统以SIEMENSS7—300PLC为控制核心,CPU的第二通讯接口和它的远程I/O站(ET200M)及一台OP77B操作员面板通过PROFIBUS—DP现场总线连接以实现数据通讯;而所有的A Tv系列变频器通过图1自动化信息AUTOMA TIONINFORMA TIONPROFIBUS—DP通讯卡连接在通讯模板CP342—5上;通过以太网通讯模板与整个轧管生产线的二级物料跟踪系统进行数据交换.人工检查区控制系统结构如图1所示:3A TV系列变频器的通讯功能A TV一58,A TV一68系列变频器是施耐德电气公司推出的通用型变频器,在其本体上内置了RS485多点通讯的简化Modbus协议接口,同时该变频器内部具有并行总线接口,可以通过插入附加卡的方式扩展变频器的功能.在A TV58系列变频器中提供低速通讯扩展卡接口女口Uni—telway,Mood—bus/Jbus和高速通讯扩展卡接口如Modbu,Profibus—DP,Ethemet等,高速通讯方式除传输速度较高外,另一个显着的特点是所配置的现场总线都符合相应的标准,具有完整的网络体系结构,为用户的系统集PP01PP02PPO3PP04PP05施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制PPO5这一种参数过程数据对象.参数过程数据对象(PPO型)如图2示.PKW即为参数区域,包含了4个字长,主要用于对变频器内部参数值的读写.PZD区域即为过程数据区,是为控制和监测变频器运行状态而设计的,根据所选择的PPO类型具有不同的长度,如PPO4的PZD数据区长PKwIPZDIINDlEPZD1IPZD2HJ—lPzD5H哪HPzD9IPzI摹1牢I摹2牢I摹3宰I摹4牢摹1牢l摹2牢I摹3牢I摹4牢I摹5牢l摹6牢I摹7牢I摹B牢I摹9牢l摹1o牢fflIlIlIllIIIIllIlIllIlllIlllIllIIlIIlPKW:参t..识荐值PZD:过薯tIPKE:参t舞识符IND:素引PWE:参t值成带来了极大的便利性.其中A TV58的DP通讯板型号为VW3一A58307,A TV68的DP通讯板型号为VW3一A68307.4控制系统硬件组态分别配置A TV58和A TV68的GSD文件,在STEP’/ ST,II『:拄.I丰zsW:状盎丰HSW:主最定值HIW:主赛蓐值图2度为6个字长,但通常采用的是2个字长的PZD.选择何种PPO数据格式则依赖于系统的控制要求.当主站向从站发送数据时,PZD用作任务报文,第1个字传送的是变频器的控制字STW,第2个字传送的是主频率设定值HSW.当主站从从站接收数据时,PZD则做为应答报文, 第1个字是变频器的状态字(ZSW),第2个字是主要的运行参数实际值,通常,把它定义为变频器的实际输出频I睫rs3O75^2一cH315-2”口lI3lPROFIB~(I)DP…t…y’t¨(1)●鼻cP3一I1TTTT{5譬cP342-5;i伫)I_IIi0)工_II”)I-15iI8衄i圈}圜lT89■PROFIBUS)DP…t…y’t¨(1o0)T’T’TT配输入输出地址,在程序中通过对这些地址的访问实现对变频器的数据交互.人工检查区电气控制系统硬件组态如图3示.5A TV68变频器对步进机构的远程控制如前所述,对人工检查区内步进机构的调速装置采用的是A TV68系列传动模块.为了减少现场噪音和保护钢管的表面因撞击产生图4损伤,需要对钢管轻拿轻放,但同时又必须保证整条轧管生产线的生产节奏,因此对步进机的控制应符合如图4所示的运动速度曲线.图中可以看出,电机在运转过程中不同的步序有变化的加,减速斜率和转速,故在对变频器的控制中不但需要控制过程数据,还需要对变频器的加减速斜坡参数进行动态改变.所以选择数据格式PPO1.A.变频器内与通讯相关的参数设置:B6.O0选择总线=1PROFIBUSDP:选择通讯协议为PROFIBUSDPB6.01选择远程=1bus:控制命令来源于总线B6.02设置从站地址,该地址设置值必须和在STEP7硬件组态中组态的从站地址保持一致.B6.03总线故障=0仅报警:定义当通讯出现故障时,变频器如何响应.B6.06主给定值1=3f-correction:频率给定值来源于总线.B6.11实际值l=f-output:定义HIW的值为实际施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制运行频率值.B6-21控制字的第11位定义=36F0rwdfre—verse)::定义该参数后电机才能实现反转控制.F6.02参数访问=1通信连接:变频器的参数通过总线进行访问,定义此项后,键盘对参数的读写被封锁.B.常用控制命令字如图5所示.C7F(HEX)让变频器以一定加速斜率反向运转c.频率的给定在参数c3.01中设置变频器的最大运行频率,该频率值对应于十进制的16384或十六进制的4OOO. HSW1(indecima1):例如,我们需要25HZ,且C3.01=50HZHSW1::8192dec=2000hexD.力Ⅱ,减速斜坡的控制PKW区的四个字分别是PKE,IND,PWE—H, PWE—L,其中PKE中包含了访问的参数的参数号PNU 和任务标记AK.如果被访问的参数是一个32位的数值,PWE—H是高16位,PWE—L则是低16位.系统中加速斜坡参数c2.00的PNU为320,它是一个16的时间常数,如我们将c2.00设置成0.5S(该参数的时间因子是0.Is),各个字对应的值如下:PKE=2140TNn=0圈5PWE～H=0PWE=56A TV58变频器对辊道电机的远程控制对辊道电机的控制相对来说比较简单,主要是正反转的起停控制和频率的给定.A TV58变频器的通讯遵从DRIVECOM标准.其通讯数据长度为28个字节.其中PKW区占8个字节,PZD区中除PZD1～PZD3有特定定义,其余14个字节并未使用.在本系统中,不需要对变频器的参数进行动态的改变,故只使用了PZD1和PZD2.作为输出数据区时,PZD1对应变频器中内部变量地址601自动化信息AUTOMA TIONINFORMA TION(CMDD)一控制命令的寄存器,PZD2对应变量地址603(LFRD)一在线速度给定,值得注意的是,该值给定的转速值而不是通常的频率值;作为输入数据区时,PZD1对应变频器中的内部变量地址602(ETAD)一状态字,PZD2对应变量地址604(FRHD)一实际运行速度,同样,该参数对应的是电机实际的运行转速.A TV58变频器控制的状态图如图6所不:6.1下面我们对几个重要的状态加以说明:(1)接通准备好状态(ETA=16#xx21)变频器仍然被锁定,处于准备接通的等待状态,操作面板上状态显示”NST”.控制寄存器送出”接通”命令(过程3,CMD=16#0007)可进入接通状态,送出”操作使能”命令(过程3A,CMD=16#xxxF)可直接进入操作允许状态,此时变频器开始以给定的转速开始运行.(2)操作允许状态(E—TA=16#xx27)变频器处于正常工作状态,动力部分有电压输出,操作面板上状态显示“RDY或RUN”等.此时,可以接受控制寄存器送出”正转”(CMD=16#000F),”反转”(CMD=16#080F)等启动命令施耐德变频器通过PROFIBUSDP现场总线的网络化控制图例!进入状态图所有状态状态名称Ol3状态描述|/1日-A=16撑xxx)d接通未准备好故障反应激活“操作面板显示”变频器断电~TA:16#xxxx]转换条件l~STA:I6#xx00lcl故障消失,4故障复位故障CMD=16耵080变频器故障接通禁止/,,15ETA=I6#xxxSl电压禁I卜变频器锁定/CMD=I6~0000ETA:16#xx40l”故障代码或”NST/’机停止)关断电雎禁止9一CMD:16#O0072CMD=I6#0000电压禁止操作面板.或CMD=16#0000快速制动12或苎….一,}CMD=I6#0002电压禁止配置参数修改控制端于(电机停止)停止命令接通准备好CMD=16#0000/变频器等待10或或ETA=I6#xx21l配置参数修改操作面板“NST”(电机停止)s1-0P键或8关断|’控制端子CMD=16#000636关断停止命令CMD=16#0006,接通操作使能3A变频器准备好CMD=I6#XXXFIETA:I6#xx23“RDY”紧急制动激活/紧急制动操作使能45操作禁止ETA=I6#xx07lCMD=I6撑0007“RDY,DEC.DCBCMD=16#XXXF,fJ操作允许紧急制动一/变频器运行CMD=16撑000BIETA=I6#xx2711“RDY,RDY”\示例:CMD=16#000F:正转ETA=1啪627:正常制动,正转,速度到达CMD=16#080F:反转ETA=16#8627:反转,速度到达CMD=16#10OF:斜坡减速制动ETA=16#0227:正转,ACC或DECCMD=160OF:DC注入制动ETA=16#8227:反转,ACC或DECCMD=1蒯加0F:快速制动或”减速制动”(CMD=16#100F),”直流注入制动”(CMD=16#200F),”快速制动”(CMD=16#400F)等停止命令.控制寄存器送出”操作禁止”命令(过程5,CMD=16#0007)~回到接通状态,送出”关断”命令(过程8,CMD=16#0006)n~j直接回到接通准备好状态,送出”紧2005年7月第7册总第51册图6急制动”命令(过程11,CMD=16#000B)可进入紧急制动激活状态.(3)故障状态(ETA=16#xxx8)变频器处于故障状态,操作面板上状态显示相应的故障代码.(下转25页)库元素的描述组件ID组件名称(例如灌装)硬件的描述保留的IP地址访问诊断数据下载连接软件功能的描述软件和硬件之间的分配组件的接口变量的属性f1…n)一涵一一鲞图2PROFINET组件描述(PCD)名称(例如开始)数据类型(例如布尔)方向(例如输入)组件方案的存储位置PROFINET及其组件技术3结语PROFIBUS国际组织推出的基于以太网的PROFINET自动化解决方案,为用户提供了一套完整高性能可伸缩的升级至工业以太网平台的解决方案.PROFINET是一项重大的技术创新,它不仅能为PROFIBUS,而且能为其他现场总线网络系统提供与以太网的有机连接.PROFINET以PROFIBUS的经验为基础,能够满足向分布式自动化系统发展的潮流趋势,为日趋全球化和因特网日益普及的世界提供了一种灵活而且面向未来的自动化途径.团参考文献[1]RalphBuesgen,JoachimFeld.RealtimeonEthernet:howPROFInetV2.0 improvesonV1.0.ControlEngineering.Oct.2002.[2】缪学勤.工业以太网技术的最新进展lJl.电气时代.2004,(7):24—27. 童笪佥彭杰男,生于1976年,博士,研究方向为控制网络.周美娇女,生于1977年,博士,研究方向为现场总线,控制网络. 【上接41页)变频器处于此状态时,只能在故障消失,或来自操作面板或控制端子的故障复位命令,或通过控制寄存器送出”故障复位”命令(CMD=16#0080),转入”接通禁止”状态后重新启动(过程15).6_2变频器中与通讯相关的参数设置:只有安装了通信板后,在A TV58变频器的面板上的通信菜单才会显示出来.在通信菜单里设置通讯协议以及从站的地址,同时还必须在控制菜单里将LCC参数设置为ON,即控制命令不是来自于键盘.7软件编程实现在STEP7中,可以直接利用MOV传送指令将任务报文命令发送到从站变频器对应的输出地址或从输入地址读取变频器的参数和运行状态,也可以通过SFC14 (DPRD—DA T),SFC15(DPWR—DA T)这两个系统功能函数2005年7月第7册总第51册对从站进行读写控制.8结论利用PROFIBUSDP现场总线对变频器的网络控制,我们可以将复杂的控制简单化,从而能更有效的控制机械系统按设定方式正常_T作,实现提高产品质量,提高生产率,以及节能等目标;同时对电机和变频器的状态进行监视,实现机械系统的合理运行和对环境的适应和改善等目标.团查耋童[1]施耐德电气公司,”Ahivar58Telemecanique内部通讯变量用户手册”[2】施耐德电气公司,”Ahivar58Telemecanique变频器用户手册”童笪佥何渝女,工程部副主任,技术专长为PLC,变频器,图形组态软件包应用.。
现场总线的通信原理与应用1. 现场总线概述现场总线（Fieldbus）是工业自动化中常用的一种通信网络技术，它用于实现各种设备之间的通信与控制。
现场总线可以连接传感器、执行器、控制器等设备，将它们连接起来构成一个整个系统，并提供数据传输和控制命令的功能。
2. 现场总线的通信原理现场总线的通信原理是基于分布式控制系统（DCS）的概念，它采用集中式控制与分散式执行的方式来实现设备的通信和控制。
具体的通信原理如下：2.1 主从通信方式现场总线采用主从通信方式，其中总线主设备负责发送命令和接收数据，而从设备负责接收命令和发送数据。
这种方式使得总线能够灵活地控制设备，实现实时监测和控制。
2.2 数据传输方式现场总线的数据传输方式分为循环传输和报告传输两种。
循环传输是主设备周期性地向从设备发送数据，而报告传输是从设备在需要时向主设备发送数据。
2.3 数据帧格式现场总线的数据帧格式由头部、数据区和尾部组成。
头部包含地址信息和命令信息，数据区是实际的数据内容，尾部用于校验数据的完整性。
3. 现场总线的应用现场总线广泛应用于工业自动化领域，主要用于以下方面：3.1 数据采集与监测现场总线可以连接传感器，实时采集各种数据并传输到控制中心。
控制中心可以对数据进行监测和分析，从而实现对工艺过程的全面控制和调节。
3.2 控制与执行现场总线可以连接执行器，实现对设备的远程控制。
通过总线可以发送控制命令，实现对设备的启动、停止和调节等操作。
3.3 故障诊断与维护现场总线可以实时监测设备的运行状态，并将故障信息传输到控制中心。
控制中心可以通过总线对设备进行诊断和维护，提高故障的及时修复。
3.4 系统集成与扩展现场总线可以连接不同类型和厂家的设备，实现系统的集成和扩展。
通过总线可以将不同设备连接起来，构成一个完整的工业自动化系统。
4. 总结现场总线作为一种常用的工业自动化通信网络技术，具有灵活、可靠性高的特点。
它通过主从通信方式、循环传输和报告传输的数据传输方式，实现了设备之间的实时通信和控制。
西南科技大学2014-2015年《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题一、填空题1. 按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。
2. 光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射。
3. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。
4.工厂自动化网络的分层结构为_现场设备层、车间监控层和工厂管理层三个层次。
5. 参照ISO/OSI标准模型，CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。
6. CAN的报文帧有以下四种类型：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。
7. 同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式：位同步、字同步和帧同步。
8.工业控制系统经历了基地式仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等主要阶段。
总线是有效支持分布式实时控制的串行通信网络，从定位时的同步方式考虑，它属于异步通信。
10.现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。
总线支持位仲裁的介质访问方式，是多主工作方式。
通信协议规定了4种不同类型的帧：数据帧，远程帧，错误帧，过载帧。
总线上用显性和隐性两个互不的逻辑值表示0和1。
协议可以检测到位错误，填充错误，CRC错误，格式错误，应答错误。
15. CAN总线是多主工作方式，任意节点可以主动发送信息。
通过非破坏性总线仲裁机制解决多节点同时发送时的冲突问题。
的ISO/OSI参考模型包括两层：数据链路层、物理层。
空闲时网络电平保持隐性1位。
18.现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
接口通信需要4根线，它是全双工的，RS-485接口通信需要2根线，它是半双工的。
基于串行链路的通信方式有ASCII和RTU。
协议的两个主要部分是用户接口层和直接数据链接映射层。
第一章1、简要说明现场总线、控制网络的定义答：现场总线是指将现场设备（如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等）与工业操作单元、现场操作站等互联而成的通信网络，它的关键标志是能支持双向、分散、多节点、总线式的全数字通信，是工业控制网络向现场及发展的产物。
2、简要说明现场总线技术的特点答：现场总线是3C（计算机、通信、控制）技术的融合。
其技术特点是:信号输出全数字、控制能力全分散、标准统一全开放。
具体是（1）系统的开放性（2）互操作性与互用性（3）现场设备的智能化与功能自治性（4）系统结构的高度分散性（5）对现场环境的适应性。
3、简要说明网络化控制系统的结构组成答：由被控对象、执行器、传感器、网络时延、控制器组成4、网络化控制系统的主要技术特点有哪些答：主要有：1、结构网络化2、节点智能化3、控制现场化和功能分散化4、系统开放化和产品集成化5、对现场环境的适应性5、HART通信模型有那几层组成答：HART通信模型由3层组成：物理层、数据链路层和应用层6、与传统布线相比，P-NET现场总线技术在工业控制应用中具有哪些优势答：与传统布线相比，P-NET现长总线技术在工业控制应用中有很大的优势，它可以简化设计和安装，减少布线的数量和费用，避免各种设备故障的发生，实现更直接也更广泛的使用功能。
7.WorldFIP可用的运输速率有哪些，标准传输速率是多少？答：传输速率用于铜线的有31.25Kbit/s、1Mbit/s和2.5Mbit/s，其中1Mbit/s是标准速率。
第二章1、什么是差错控制答：在计算机通信中，为了提高通信系统的传输质量而提出的有效的检测错误并进行纠正的方法叫做差错检测和校正，简称为差错控制2、数据通信系统由哪几部分组成答：数据通信系统由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等几部分组成3、简要介绍通信系统的通信指标答：通信指标有1、有效性指标2、可靠性指标3、通信信道的频率特性4、介质宽带，信息传输的有效性指标和可靠性是通信系统最主要的指标4、数据传输方式有哪些？选取其中两种进行简要介绍答：数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传输的同步方式，有串行传输与并行传输，同步传输与异步传输，位同步、字符同步与帧同步等几种在串行传输中，数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输，每次只能发送一个数据位，发送方必须确定是先发送数据字节的高位还是低位。
一、实验目的1. 理解现场总线的基本概念和原理。
2. 掌握现场总线的硬件连接和软件配置方法。
3. 学习使用现场总线进行数据传输和设备控制。
4. 分析现场总线在实际应用中的优缺点。
二、实验原理现场总线（Field Bus）是一种用于工业自动化领域的通信网络，主要用于连接现场设备和控制系统。
它具有以下特点：1. 串行通信：现场总线采用串行通信方式，可以实现多节点之间的数据传输。
2. 多点通信：现场总线支持多点通信，可以实现多个设备之间的数据交换。
3. 抗干扰能力强：现场总线具有较好的抗干扰能力，可以在恶劣的工业环境中稳定运行。
本实验采用CAN总线（Controller Area Network）作为现场总线的通信协议，其基本原理如下：1. CAN总线采用双绞线作为传输介质，具有较高的抗干扰能力。
2. CAN总线采用多主从通信方式，任何一个节点都可以主动发送数据。
3. CAN总线采用帧结构进行数据传输，包括标识符、数据、校验和等字段。
三、实验内容1. 硬件连接（1）连接CAN总线模块和单片机开发板。
（2）连接电源线和地线。
（3）连接杜邦线，将CAN模块的TXD、RXD、GND等引脚与单片机开发板的相应引脚连接。
2. 软件配置（1）编写单片机程序，初始化CAN控制器，配置波特率、消息ID、接收滤波器等参数。
（2）编写数据发送和接收程序，实现节点之间的数据传输。
3. 实验步骤（1）启动单片机程序，初始化CAN控制器。
（2）发送数据：在主节点上编写发送程序，发送一个数据帧。
（3）接收数据：在从节点上编写接收程序，接收主节点发送的数据帧。
（4）分析接收到的数据，验证数据传输的正确性。
四、实验结果与分析1. 数据传输成功通过实验，成功实现了主从节点之间的数据传输。
发送的数据帧被从节点正确接收，验证了现场总线通信的正确性。
2. 波特率设置实验中，根据实际需求设置了不同的波特率。
结果表明，在不同波特率下，数据传输仍然稳定可靠。
国标现场总线标准引言国标现场总线标准是指一种用于工业自动化领域的通信协议，它提供了数据传输和设备控制的标准化通信方式。
本文将介绍国标现场总线标准的基本概念、通信过程以及其在工业自动化中的应用。
一、基本概念1.1 现场总线现场总线是指将控制系统和现场设备连接起来的通信网络。
通过现场总线，控制系统可以实时地收集传感器和执行器的数据，并控制现场设备的运行。
1.2 国标现场总线标准国标现场总线标准是指由国家标准化机构制定的用于工业自动化领域的通信协议。
这种标准化的通信协议使得不同厂商的设备可以进行互联互通，从而提高了自动化系统的灵活性和可扩展性。
二、通信过程2.1 总线物理层总线物理层是指现场总线中用于传输数据的硬件接口。
现场总线标准定义了总线的物理特性，如电气信号、传输介质等。
2.2 数据链路层数据链路层是指现场总线中用于传输数据帧的协议。
这一层负责将数据帧进行分组和校验，以确保数据的正确传输。
2.3 应用层应用层是指现场总线中用于传输应用数据的协议。
应用层协议定义了数据的格式和解析方式，使得不同厂商的设备可以理解和处理同一种数据。
三、应用领域3.1 工业自动化国标现场总线标准广泛应用于工业自动化领域，如制造业、能源管理等。
通过现场总线，不同设备可以进行数据交换和远程控制，提高了生产效率和质量。
3.2 建筑自动化国标现场总线标准还可以应用于建筑自动化领域。
通过现场总线，建筑内的各种系统，如照明、空调、安防等可以进行集中管理和控制，实现智能化的建筑管理。
3.3 交通系统国标现场总线标准在交通系统中的应用日益广泛。
通过现场总线，交通信号灯、隧道监控等设备可以进行联动控制，提高了交通系统的运行效率和安全性。
四、挑战与发展4.1 兼容性由于不同厂商对于国标现场总线标准的实现可能存在差异，设备之间的兼容性成为了一个重要的问题。
需要进一步完善国标现场总线标准，确保不同厂商的设备可以无缝连接和交互。
4.2 安全性在工业自动化领域，数据的安全性是一个重要的考虑因素。
技能训练1 局域网的组成与调试一、目的要求：通过本次实训，让学生认识构成局域网硬件部件，如网线，网卡，集线，建立计算机网络连接的拓朴结构，学会使用ping命令测试自身网络是否通，学会使用ping命令测试与网络上某台计算机是否通。
二、实训任务：将实训室里的计算机组建成一个局域网，测试自己所用的计算机网络配置正常，使用IP 地址测试与其他计算机是否网络通。
三、实训内容硬件方面：1.认识网线：又绞线，水晶头；2.网尗；网卡加载与卸载；用鼠标放在桌面上的“计算机”图标上，单击鼠标左键，在弹出的菜单中选择“设备管理”，打开了“设备管理器”窗口在打开的窗口里用鼠标左键单击“网络适配器”项前面的三角符号，出现网络中安装的网卡，单击鼠标右键，弹出菜单上有“卸载”命令。
3.集线器、交换机、路由器；图1 集线器图2 交换机图3 路由器软件方面：2.Ping命令；⑴测试本台计算机网络设置是否正确。
用鼠标单击屏幕左下角“开始”，在弹出的菜单上选择“运行”，在打开的文本框里输入“ping 127.0.0.1”。
如果屏幕显示”如下图：⑵测试与其他计算机的网络是否通用鼠标单击屏幕左下角“开始”，在弹出的菜单上选择“运行”，在打开的文本框里输入“ping IP地址”。
如果屏幕显示”如上图，说明与该计算机网络是通的。
如果测试的结果如下图说明自己的计算机与IP地址对应的计算机不通。
技能训练2 利用局域网进行文件传输一、目的要求：通过本次实训，让学生认识文件的共享需要两个角色的操作，一是被共享者，另一个是访问者。
认识GUEST用户，学会进行文件共享的设置，学会文件夹共享的设置，学会对共享文件的访问，学会利用局域网访问网络中任何一台计算机。
二、实训任务：老师所用的计算机是被共享者，学生所用的计算机是共享者。
利用网络共享，学生用自己的计算机将教师机上共享的文件复制，粘贴在自己的桌面上。
三、实训内容：1.启用GUEST用户。
用鼠标单击屏幕左下角的“开始”按钮，在弹出的菜单上选择“控制面板”在打开的窗口里，单击“用户帐户和家庭安全”项下的“添加或删除用户帐户”，双击“GUEST”用户，启用。
现场总线百科名片现场总线结构图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）。
现场总线简介 它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
按照IEC的解释 现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。
定义 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。
主要用于 制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。
典型的现场总线技术 2003年4月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准，规定10种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线 Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线 Type 3 Profibus现场总线 Type 4 P-NET现场总线 Type 5 FF HSE现场总线 Type 6 SwiftNet现场总线 Type 7 World FIP现场总线 Type 8 Interbus现场总线 Type 9 FF H1现场总线 Type 10 PROFInet现场总线现场总线的特点及优点 (1) 全数字化通信 (2) 开放型的互联网络 (3) 互可操作性与互用性 (4) 现场设备的智能化 (5) 系统结构的高度分散性 (6) 对现场环境的适应性现场总线的特点 现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。
