PLC 技术培训班(第5讲)现场总线介绍

现场总线种类及标准介绍现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。

随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。

由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。

近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon 公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI （ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet 与ControlNet等等。

现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等1、基金会现场总线FF现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总线。

它的前身是可互操作系统协议ISPInterperableSystemProtocol）--基于德国的ProfiBis标准，和工厂仪表世界协议WORLD （WorldFactoryInstrumentationProtocol）--基于法国的FIP标准。

ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了现场总线基金会。

现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法现场总线（Fieldbus）是一种新型的工业通信技术，它是以数字化的方式将数据传输到工业现场设备和控制系统之间的通信总线。

现场总线的出现大大提高了工业自动化的可靠性、效率、安全和灵活性。

下面将介绍现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用和使用方法。

一、发展历程现场总线的发展可追溯到20世纪70年代，当时欧洲的一些机构开始研究数字控制系统。

80年代初，德国联邦教育研究部门的PLC工艺小组提出了“第三代工厂控制理论”，并提出了“现场总线”的概念。

90年代初，现场总线开始应用于工业自动化领域，并逐渐发展成为主流的工业通信技术。

二、特点及分类1. 特点（1）数字化传输：现场总线采用数字化通信方式，避免了模拟信号的干扰和失真，提高了数据的可靠性和准确性。

（2）灵活性：现场总线可以连接多种类型的设备和控制系统，实现设备之间的信息交换和协同工作。

（3）可扩展性：现场总线可以根据工业自动化系统的需求进行扩展和升级，具有很高的灵活性和适应性。

（4）实时性：现场总线可以实现实时数据传输和控制，提高了工业生产的效率和精度。

（5）安全性：现场总线支持加密和认证技术，保障了工业通信的安全性和可靠性。

2. 分类目前常用的现场总线主要有以下几种：（1）Profibus：是德国西门子公司研发的一种现场总线，可以实现高速数据传输和设备的实时控制。

（2）Modbus：是Modicon公司开发的一种现场总线，适用于数据采集和控制。

（3）CAN总线：是一种广泛应用于汽车和工业控制领域的现场总线，具有高速、可靠、抗干扰等特点。

（4）DeviceNet：是美国罗克韦尔公司开发的一种现场总线，适用于工业设备之间的通信和控制。

三、主要应用现场总线广泛应用于各个工业领域，包括制造业、石化、水处理、电力等。

主要应用包括以下几个方面：（1）数据采集和监控：现场总线可以实现对工业设备的数据采集和监控，提高了生产过程的可靠性和效率。

现场总线知识点汇总现场总线知识点汇总1. 现场总线定义：（1）国际电⼯委员会IEC61158标准定义，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控制装置之间数字式、串⾏、多点通信的数据总线。

（2）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技术。

2. 现场总线技术是在20世纪80年代中期发展起来的，是计算机技术、通信技术、控制技术（即3C技术）发展汇集成的结合点，是信息技术、数字化、智能化⽹络发展到现场的结果。

2. 现场总线亦称为⼯业控制⽹络，已经成为控制⽹络技术的代名词。

3. 现场总线以测量控制设备作为⽹络节点，以双绞线等传输介质为纽带，把位于⽣产现场、具备了数字计算和数字通信能⼒的测量控制设备连接成⽹络系统，按公开、规范的通信协议，在多个测量控制设备之间、以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成适应各种应⽤需求的⾃动控制系统。

（三要素：⽹络节点、传输介质、通信协议）4. 与⼀般的电信⽹和⼀般的计算机⽹络相⽐，现场总线控制系统特别强调可靠性和实时性，现场总线的数据通信是以引发物质或能量的运动为最终⽬的。

5. 现场总线产⽣的背景和时代需求：处于企业⽣产过程底层的测量⾃动化系统，由于设备之间采⽤传统的⼀对⼀连线，⽤电压、电流的模拟信号进⾏测量控制，或采⽤⾃成体系的封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使⾃动化系统成为“信息孤岛”。

要实现整个企业的信息集成，要实施综合⾃动化，就要构建运⾏在⽣产现场、性能可靠、造价低廉的⼯⼚底层⽹络，完成现场⾃动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间、以及⽣产现场与外界的信息交换。

现场总线作为现场设备之间互联的控制⽹络，沟通了⽣产过程现场控制设备之间及其与更⾼控制管理层⽹络之间的联系，为彻底打破⾃动化系统的信息孤岛僵局创造了条件。

6. ⼯业⾃动控制系统历史（1）20世纪50年代，模拟仪表控制系统（ACS）；（2）20世纪60年代，直接数字控制系统（DDC）；（3）20世纪70年代，集散控制系统（DCS）；（4）20世纪90年代，现场总线控制系统（FCS）。

现场总线第四章现场总线概述⼀、现场总线的定义按照国际电⼯委员会IEC61158标准的解释, 现场总线是应⽤在制造或过程区域现场装置与控制室内⾃动控制装置之间的数字式、串⾏、多点通信的数据总线.它也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制⽹络.⼆、现场总线控制系统的定义以现场总线为技术核⼼的⼯业控制系统,称为现场总线控制系统.简称FCS(Fieldbus Control System). 他把单个分散的过程控制设备变成智能控制节点(将微处理机嵌⼊到传统的过程控制仪表中,使之具备了数字处理和数字通信能⼒).采⽤简单连法的双绞线作为传输介质,把多个过程控制仪表连结成⽹络结构,使多个现场控制设备、现场智能仪表与过程监控计算机之间,实现数据传输与数据交换,形成各种适合实际需要的分布式⾃动控制系统.三、现场总线控制系统的由来20世纪50年代以前的⽓动控制仪表成为第⼀代控制仪表，到60年代的4-20mA 电动单元组合仪表为第⼆代仪表，到60年代-70年代中期，出现了DDC 系统，称为第三代控制系统，到70年代中期，出现了DCS,称为第四代控制系统，由于DCS 各⽣产⼚商⾃成系统，许多软硬件产品不能互换，⽽且通信协议也各不相同，难以实现互换与互操作，组成⼤范围信息共享的⽹络系统，存在很多困难。

到了1982年欧洲⾸先提出现场总线的概念，随后于1984年美国仪表协会开始着⼿制订现场总线标准。

到1995年成⽴了国际性的组织，现场总线基⾦会，简称FF(Fieldbus Foundation)，并于2000年正式通过了7种现场总线国际标准，既IEC61158.四、现场总线标准现场总线标准是要求各个制造商和系统集成商共同遵守的⼀种通信协议技术标准。

2002年IEC61158共公布8种标准。

1、基⾦会现场总线 FFFF 的主要技术内容，主要包括FF 通信、⽤于完成OSI （开放式系统互连参考模型）的通信栈，⽤于描述设备特性的描述语⾔，设备描述字典，⽤于实现测量、控制、⼯程量转换的应⽤功能块，实现系统组合管理功能的系统软件以及构筑集成⾃动化系统，⽹络系统的系统集成技术。

科普丨通俗易懂讲解现场总线，喜欢请转发~ 没想到，居然还会发这样一份“科普”贴。

有人提出PROFIBUS和PROFINET的取舍，我就用2000年的车和2018年的车做比较，结果不服！行，那我们就来聊聊现场总线。

既然是科普贴，那就没必要搞得那么文绉绉的（要玩文的我也没那本事）。

太深入的我也讲不了，我只管用不管开发，就像当年有人问我PLC的原理是什么，把我问的一脸懵逼……我们就随便聊聊，到哪是哪。

一、什么是现场总线？说白了，设备之间需要通讯，通讯就要硬件层的设备和软件层的协议，规范这两种东西的就是现场总线。

我们以西门子的PROFINET 总线为例，实际上他就是TCP/IP协议的变种！我们知道，TCP/IP是七层架构（不知道的自己查资料），PROFINET就是在七层架构中改了2层（还是3层，不确定），规定了一下通讯格式作为他的通讯协议，所以他继承了TCP/IP高速的特点，硬件上和TCP/IP类似，所以我们随便找一个交换机，即使是市面上几十块钱一个那种，插上网线，网络一样通。

二、为什么要用现场总线？举个例子，一个PLC系统控制了5个工位，每个工位平均有20个气缸（每个气缸有2个到位信号，配套的电磁阀有2个控制信号），5个模拟量，5个传感器，如果不用现场总线，我需要把这所有的线全部拉到主控柜中，我们来算一下总共有多少根线：气缸（20*（2+2）=80个点）80根+模拟量5根+传感器5根，每个工位90根，*5=450根！看着密密麻麻的端子排，有木有一种牛逼大了的感觉？如果隔得远，这一堆线拉的那叫一个HIGH！如果我们用现场总线模块，每一个工位配置一个站，每一个站直接该区域的线，主控柜接入每个分站只有一根电源、一根总线而已，布线明显简单高效，且维护方便。

还有其他的一些设备，例如工业机器人，单台和PLC的通讯信号就几十几百个，全部拉线？你在逗我？用现场总线一根线完事！三、现场总线有哪些？市面上主流的现场总线有：PROFIBUS、PROFINET、DEVICENET、CC-LINK、EtherNet/IP等。

现场总线(PLC+)KUKA应用一、引言1.1 文档目的本文档旨在提供有关现场总线(PLC+)KUKA应用的详细介绍和操作指南。

1.2 文档范围本文档适用于使用现场总线技术控制KUKA的应用场景。

1.3 读者对象本文档主要面向PLC工程师、操作员和应用开发人员。

二、技术概述2.1 现场总线简介在工业自动化领域，现场总线是一种用于在不同设备之间传输数据的通信系统。

它允许PLC和等设备进行相互通信和协作，从而实现自动化控制。

2.2 KUKA简介KUKA是一种具有高重复精度、稳定性和可编程性的工业。

它能够在工厂生产线上执行各种任务，如搬运、焊接、组装等。

三、系统结构3.1 硬件组成现场总线(PLC+)KUKA应用的硬件组成包括PLC、KUKA、传感器和执行器等。

3.2 软件组成现场总线(PLC+)KUKA应用的软件组成包括PLC编程软件、KUKA 编程软件和现场总线配置软件等。

四、系统配置与安装4.1 硬件配置根据实际应用需求，配置PLC、KUKA、传感器和执行器等硬件设备，并完成相应的电气连线。

4.2 软件配置通过PLC编程软件和KUKA编程软件对相应系统进行配置，设置通信参数和逻辑控制。

五、系统调试与测试5.1 硬件调试对硬件设备进行调试，包括检查接线是否正确、传感器和执行器是否正常工作等。

5.2 软件调试通过PLC编程软件和KUKA编程软件对系统进行调试，确保通信正常、逻辑控制准确。

5.3 系统测试对整个系统进行测试，验证PLC与KUKA之间的通信和协作是否正常，并对各项功能进行检验。

六、应用案例6.1 KUKA在汽车生产线上的应用介绍KUKA在汽车生产线上的应用案例，如车身焊接、车身涂装等。

6.2 KUKA在电子制造领域的应用介绍KUKA在电子制造领域的应用案例，如电路板组装、基板测试等。

七、维护与故障处理7.1 系统维护说明对现场总线(PLC+)KUKA系统的定期维护工作，包括设备清洁、接线检查、软件更新等。