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
LAN
H2H1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PCGreenLiquorStorageLT
111LT112
H1现场总线#2网段LT101
Re-BurnedPurchasedLimeLimeDT109FT110
19 SC11124IP102IP104AIP104BCooler
SC11225
SC11023
20FT102AT103
21TT104
HeaterCV-101A/O
AT106
AT107A
AT107BLT108SC10822
H1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
PROFIBUS 总线简介及应用
PROFIBUS 是一个用在自动化技术的现场总线标准，常用于 PLC 与现场设备的数据
通信和控制。目前的 PROFIBUS 可分为二种，分别是大多数人使用的 PROFIBUS DP 和用
在过程控制的 PROFIBUS PA。通信速率在 9.6kb/s~12Mb/s。
PROFIBUS PA（过程自动化，Process Automation）应用在过程自动化系统中，由过
程控制系统监控量测设备控制，是本质安全的通信协议，可适用于防爆区域（工业防爆危险
区分类中的 Ex-zone 0 及 Ex-zone 1）。
PROFIBUS DP（分布式周边，Decentralized Peripherals）用在工厂自动化的应用中，
可以由中央控制器控制许多的传感器及执行器，也可以利用标准或选用的诊断机能得知各模
块的状态。
Profibus DP 是工业现场比较常用的总线形式。Profibus DP 物理接口一般采用 RS485
形式，通信线缆包括 RS485 的 A 和 B 两根数据线和一个屏蔽线。因为 Profibus DP 的通信
速率较高(最高达 12Mb/s),所以现场安装中一定要注意加入阻抗匹配，线缆尽量使用带有屏
蔽的线缆。
DP 接头如下，红色的拨片就是匹配阻抗的开关，打到 ON 及加入匹配电阻。需要注意
的是同一条 Profibus 总线上，只能有两个 DP 头打开阻抗匹配。
Profibus 由于其较快的通信速度和较强的故障诊断能力，在工业现场中的到非常广泛的
应用。
然而在实际应用过程中，Profibus 总线总会出现一些不理想的情况。如：
1）PLC 控制器和其他需要通信的设备相距比较远，profibus 布线会比较长。较长的电
缆布线会使 Profibus 信号不稳定，经常出现数据错误，丢包，设备掉线等情况，使整个系
ｐ Ｒ ０ Ｆ旧Ｕ Ｓ王见场总线逦信技木及其
在剧场舞台柳械控制系统【ｌ】日ａ应用
刘基顺，田广军
（总装备部工程设计研究总院，北京１０００２８）
【摘要】分析了工业现场总线系￣ＬＰＲＯＦＩＢＵＳ的特点、组成及技术特征，详细介绍了在剧院舞台机械控制系统
中的常用通讯实现方式，并对每一种通讯方式的优、缺点进行了论述。
【关键词】现场总线；ＰＲＯＦＩＢＵＳ；舞台机械控制
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｏｎ—ｓｃｅｎｅ Ｂｕｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｓｔａｇｅ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
ＬＩＵ Ｊｉ－ｓｈｕｎ，ＴＩＡＮ Ｇｕａｎｇ－ｊｕｎ （Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００２８，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｃｈ－ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｏｎ—ｓｃｅｎｅ Ｂｕｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｓｔａｇｅ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ
ｄｅｔａｉｌｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｅａｃｈ ｔｙｐｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．
［Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ］ｏｎ－ｓｃｅｎｅ ｂｕｓ；ＰＲＯＦＩＢＵＳ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｔａｇｅ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
ｌ Ｉｌｌｌ Ｉ ｉ 国内早期舞台机械设备控制系统采
用继电器、接触器控制方式。由于舞台设
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。
9.CAN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。
11.CAN总线支持位仲裁的介质访问方式，是多主工作方式。 12.CAN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。
13.CAN总线上用显性和隐性两个互不的逻辑值表示0和1。
14.CAN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。
16.CAN的ISO/OSI参考模型包括两层：数据链路层、物理层。
17.CAN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。
