下载文档原格式
工业控制组态及现场总线技术工业控制组态（Industrial Control Configuration）和现场总线技术（Fieldbus Technology）是现代工业自动化领域中的两个重要概念，它们在工业过程控制和自动化系统中扮演着关键的角色。
工业控制组态：工业控制组态是指在自动化系统中通过软件工具进行控制系统的配置和参数设置。
它包括了如下几个方面：1.PLC编程：使用可编程逻辑控制器（PLC）进行逻辑和功能块的编程，从而实现对工业过程的控制。
2.HMI设计：人机界面（HMI）的设计，通过图形化界面展示控制系统的运行状态，使操作人员能够直观地监控和控制工业过程。
3.SCADA系统：监控和数据采集系统的配置，用于实时监测和记录工业系统中的各种参数。
4.报警和事件管理：设置报警和事件处理规则，确保及时发现和响应系统异常。
5.通信配置：配置控制系统中各个组件之间的通信方式，确保各设备之间的信息交流。
现场总线技术：现场总线技术是一种用于连接现场设备（传感器、执行器等）和控制系统的通信协议和架构。
它的主要目的是减少布线复杂性、提高设备之间的通信效率，并支持实时数据传输。
常见的现场总线技术包括：1.Profibus：一种用于工业自动化的现场总线标准，支持高速数据传输和实时通信。
2.Modbus：一种串行通信协议，广泛应用于工业控制系统中，特别是在PLC和外部设备之间的通信。
3.DeviceNet：一种用于自动化设备之间通信的工业现场总线，主要应用于低层次的设备连接。
4.CANopen：基于CAN总线的开放式通信标准，广泛应用于机器控制和自动化领域。
5.Ethernet/IP：基于以太网的工业自动化通信协议，支持实时数据传输和工业以太网的特性。
通过使用现场总线技术，工业控制系统可以更灵活地配置和连接各种设备，实现数据的高效传输和实时控制。
这有助于提高系统的可扩展性、可维护性和性能。
工业数据通信和控制网络（现场总线）现场总线技术现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站――现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。
操作站LANH2H1服务器H1现场总线现场设备124H1网桥H1H132现场设备H1现场总线现场总线FCS控制层32现场设备原理图控制系统应用图示例使用控制系统分布确定现场总线的接线H1现场总线#3网段控制室PCGreenLiquorStorageLT111LT112H1现场总线#2网段LT101Re-BurnedPurchasedLimeLimeDT109FT11019SC11124IP102IP104AIP104BCoolerSC11225SC1102320FT102AT10321TT104HeaterCV-101A/OAT106AT107AAT107BLT108SC10822H1现场总线#1网段TT105现场总线定义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。
它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。
网络节点网络体系包括IPC、PLC以及各种智能化的现场控制设备基于统一、规范的通信协议通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享位于生产控制的底层网络结构通信总线在现场设备中的延伸现场总线的发展1996年到1998年，国际性组织FF（现场总线基金会）和PNO（Profibus国际组织）先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2（HSE）和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。
1999年底，包含8种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。
Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，FF总线(FoundationFieldbus)主要适用于过程控制现场总线的网络结构现场总线的星形网络结构现场总线的网络结构特点Ethernet/HighwayFiledbusIPC、PLC。
目录1 现场总线控制技术与工业以太网........................................................................................ - 1 -2 工业以太网实时性问题........................................................................................................ -3 -2.1 通讯确定性和实时性技术........................................................................................... - 3 -3 Ethernet／IP协议简介.......................................................................................................... -4 -3.1 Ethernet／IP工业以太网.............................................................................................. - 4 -3.1.1 Ethernet／IP协议模型及协议内容................................................................... - 5 -3.1.2 EtherNet/IP 的通信机制.................................................................................... - 7 -3.2 ProfitNet工业以太网................................................................................................. - 8 -3.2.1 基本介绍............................................................................................................ - 8 -3.2.2 实时通信............................................................................................................ - 8 -3.2.3 PROFINET .......................................................................................................... - 9 -3.2.4 安全.................................................................................................................. - 10 -3.3 Modbus-IDA工业以太网 ........................................................................................ - 11 -3.3.1 基本信息.......................................................................................................... - 11 -3.3.2 特点.................................................................................................................. - 12 -3.3.3 传输方式.......................................................................................................... - 13 -3.3.4 CRC ................................................................................................................... - 15 -3.4 Controlnet工业以太网............................................................................................. - 17 -3.4.1 原理.................................................................................................................. - 17 -3.4.2 ControlNet网络................................................................................................ - 18 -3.4.3 控制网国际有限公司...................................................................................... - 18 -3.4.4 可建造ControlNet的设备.............................................................................. - 18 -3.5 World FIP工业以太网............................................................................................. - 20 -3.5.1 概述.................................................................................................................. - 20 -3.5.2 WorldFip的特点 .............................................................................................. - 20 -3.5.3 WorldFip 协议 ................................................................................................. - 21 -3.5.4 WorldFip总线典型器件 .................................................................................. - 22 -3.5.5 开发工具.......................................................................................................... - 23 -3.5.6 目前存在的一些问题和应用前景.................................................................. - 23 -4 Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现....................................................................... - 25 -4．1 硬件系统总体架构.................................................................................................. - 25 - 4．2电源设计................................................................................................................... - 25 - 4．3复位电路设计........................................................................................................... - 26 - 4．4以太网通讯接口设计............................................................................................... - 26 - 4．4．1以太网电路原理......................................................................................... - 27 -4．4．2以太网芯片CS8900A-IQ3功能描述........................................................ - 27 -4.5串行通讯接口设计...................................................................................................... - 29 -4．6 主从USB接口设计.............................................................................................. - 29 - 4．7 外部I／0扩展接口设计 ........................................................................................ - 30 - 5 EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景..................................................................... - 31 -1 现场总线控制技术与工业以太网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。
工业通讯协议有哪些工业通讯协议是指工业控制领域中用于设备间通讯和数据交换的协议标准。
在工业自动化系统中，不同厂家的设备需要进行数据交换和通讯，而工业通讯协议的应用就是为了实现不同设备之间的互联互通。
下面将介绍几种常见的工业通讯协议。
1. Modbus协议。
Modbus是一种串行通讯协议，广泛应用于工业控制领域。
它是一种简单、开放的协议，易于实现和部署。
Modbus协议主要包括Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP/IP三种变种，分别适用于串行通讯和以太网通讯。
Modbus协议常用于PLC、传感器、执行器等设备之间的通讯。
2. Profibus协议。
Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线通讯协议。
它是一种开放的标准，支持高速数据传输和实时通讯。
Profibus协议主要包括Profibus DP（分布式外围设备）和Profibus PA（过程自动化）两种变种，分别适用于工业控制和过程控制领域。
3. Ethernet/IP协议。
Ethernet/IP是一种基于以太网的工业通讯协议，它将TCP/IP协议栈应用于工业控制领域。
Ethernet/IP协议支持实时控制和数据交换，广泛应用于工业自动化系统中。
它是一种开放的标准，能够实现不同厂家设备之间的互联互通。
4. Profinet协议。
Profinet是一种基于以太网的工业通讯协议，它支持实时通讯和高速数据交换。
Profinet协议具有灵活的拓扑结构和高可靠性，适用于工业自动化系统中复杂的通讯需求。
Profinet协议能够实现设备级、控制级和信息级的通讯，为工业控制系统提供了全面的解决方案。
5. CANopen协议。
CANopen是一种基于CAN总线的工业通讯协议，它广泛应用于工业控制和机器人领域。
CANopen协议支持多主控制、多速率通讯和实时数据交换，具有高可靠性和实时性。
CANopen协议适用于各种工业设备之间的通讯和控制。
工业控制网络知识点总结一、工业控制网络的概念工业控制网络是指用于工业自动化领域的数据通信系统，其目的是实现对生产设备、工艺过程和生产信息的监控和控制。
工控网络主要包括传感器、执行器、PLC、DCS、SCADA系统等组成部分。
工控网络的设计目标是提高生产效率、降低生产成本和提高生产安全性。
二、工业控制网络的特点1. 实时性：工控网络需要能够实时响应生产过程的变化，及时更新数据和控制设备。
2. 可靠性：工控网络对通信的可靠性要求非常高，因为生产过程中可能会遇到各种干扰和故障，需要能够确保数据传输的准确性和完整性。
3. 安全性：工业控制网络需要能够防范各种网络攻击和恶意操作，保证生产过程的安全性和稳定性。
4. 实时性：工控网络需要能够实时响应生产过程的变化，及时更新数据和控制设备。
5. 可扩展性：工控网络需要能够根据生产需求进行扩展和升级，灵活适应不同的生产环境和设备组合。
三、工业控制网络的组成部分1. 传感器和执行器：传感器用于采集环境参数，例如温度、压力、流量等；执行器用于对生产设备进行控制，例如电动阀门、马达、启动器等。
2. PLC（可编程逻辑控制器）：PLC是工控网络的核心设备，用于实现对生产过程的自动控制。
PLC能够根据预先编制的程序对输入信号进行处理，并输出控制指令，实现对执行器的控制。
3. DCS（分布式控制系统）：DCS是用于对生产过程进行集中监控和控制的系统，通常包括多个控制节点和界面站，能够实现对整个生产线的远程控制。
4. SCADA系统：SCADA系统是用于对生产现场进行实时监控和数据采集的系统，能够通过图形界面对生产现场进行动态显示和实时数据查询。
四、工业控制网络的通信协议工业控制网络使用的通信协议通常包括有线和无线两种类型，其中有线协议主要用于固定式设备的数据通信，无线协议主要用于移动设备和无线传感器网络的数据通信。
1. 有线通信协议（1）Profibus：Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议，适用于实时数据传输和设备控制。
现场总线、工业以太网、工业无线【前言】目前工业通信领域的三大主流技术：现场总线、工业以太网、工业无线。
综合应用趋势：将现场总线、以太网、嵌入式技术和无线通信技术融合到控制网络中，在保证系统稳定性的同时，又增强了系统的开放性和互操作性，从而有助于企业加快新品开发、降低生产成本、完善信息服务。
【现场总线】现场总线的出现不仅简化了系统的结构，还使得整个控制系统的设计、安装、投运、检修维护都大大简化，给工业自动化带来一场深层次的革命。
但现场总线技术至今还没有一个统一的标准。
事实上，从现场总线的概念提出开始，国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）就着手开始制定现场总线的标准，至今统一的标准仍未完成。
很多公司也推出其各自的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性还难以统一。
【工业以太网】正当现场总线标准大战硝烟正浓之时，以太网悄悄进入了控制领域，从而产生了一个新的名词工业以太网，并且由于以太网传输速率较现场总线更快等优势，以太网技术一出生就风华正茂，近年来其势头更是盖过了现场总线。
然而，正如当年的现场总线的标准之争一样，工业以太网也出现了多种不同的以太网技术，如Ethernet/IP，Profinet，ModbusTCP，EtherCAT，Powerlink等，而且这些网络在不同层次上基于不同的技术和协议，包括了OPC，CP，IP等，而且，每种技术的背后都有不同的厂商阵营在支持，这就决定了多种以太网技术并存的局面。
【工业无线】再说说无线技术，从复杂的布线到如今仅需要一台无线信号发射器，从依赖PC机到现在可利用任何配有无线终端适配器的设备，连接网络呈现出在任何时间、任何地域、任何设备上都畅通无阻的现状。
技术的发展同时也推动了社会的进步，无论是军用产品、工业产品，甚至民用产品，无线技术俨然成为社会发展中必不可少的一部分。
相比有线网络，无线网络具有移动性，。
目录1 现场总线控制技术与工业以太网....................................................................................................... - 0 -2 工业以太网实时性问题 ......................................................................................................................... - 2 -2.1 通讯确定性和实时性技术........................................................................................................... - 2 -3 Ethernet／IP协议简介........................................................................................................................... -4 -3.1 Ethernet／IP工业以太网.............................................................................................................. - 4 -3.1.1 Ethernet／IP协议模型及协议内容............................................................................... - 5 -3.1.2 EtherNet/IP 的通信机制 ................................................................................................. - 8 -3.2 ProfitNet工业以太网.................................................................................................................. - 9 -3.2.1 基本介绍 .............................................................................................................................. - 9 -3.2.2 实时通信 ............................................................................................................................ - 10 -3.2.3 PROFINET ......................................................................................................................... - 11 -3.2.4 安全...................................................................................................................................... - 12 -3.3 Modbus-IDA工业以太网 ........................................................................................................ - 13 -3.3.1 基本信息 ............................................................................................................................ - 14 -3.3.2 特点...................................................................................................................................... - 15 -3.3.3 传输方式 ............................................................................................................................ - 16 -3.3.4 CRC ....................................................................................................................................... - 18 -3.4 Controlnet工业以太网 ............................................................................................................. - 21 -3.4.1 原理...................................................................................................................................... - 21 -3.4.2 ControlNet网络................................................................................................................. - 22 -3.4.3 控制网国际有限公司 ..................................................................................................... - 23 -3.4.4 可建造ControlNet的设备 ............................................................................................ - 23 -3.5 World FIP工业以太网 ............................................................................................................. - 25 -3.5.1 概述...................................................................................................................................... - 25 -3.5.2 WorldFip的特点................................................................................................................ - 26 -3.5.3 WorldFip 协议 ................................................................................................................... - 27 -3.5.4 WorldFip总线典型器件.................................................................................................. - 28 -3.5.5 开发工具 ............................................................................................................................ - 29 -3.5.6 目前存在的一些问题和应用前景 .............................................................................. - 30 -4 Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现................................................................................... - 31 -4．1 硬件系统总体架构................................................................................................................... - 31 -4．2电源设计 ...................................................................................................................................... - 32 -4．3复位电路设计............................................................................................................................. - 33 -4．4以太网通讯接口设计 ............................................................................................................... - 34 -4．4．1以太网电路原理......................................................................................................... - 34 -4．4．2以太网芯片CS8900A-IQ3功能描述 ................................................................... - 34 -4.5串行通讯接口设计........................................................................................................................ - 37 -4．6 主从USB接口设计............................................................................................................... - 37 -4．7 外部I／0扩展接口设计........................................................................................................ - 38 -5 EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景................................................................................ - 39 -1 现场总线控制技术与工业以太网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。
