现场总线技术与现场总线控制系统.ppt

第12章现场总线技术与现场总线控制系统能力强、通信速率快、系统安全、符合环境保护要求、造价低廉、维护成本低是现场总线的特点。它可以：
①以数字信号取代传统的4~20mA模拟信号；
②可对现场设备的管理和控制达到统一；
③使现场设备能完成过程的基本控制功能；
④增加非控制信息监视的可能性。12.1.3现场总线系统的特点
（1）现场总线系统的结构特点图12.1现场总线控制系统与传统控制系统结构对比（2）现场总线控制系统的技术特点
1)系统的开放性
2)互可操作性与互用性
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
12.1.4现场总线国际标准化近况
（1）欧洲标准
（2）基金会现场总线FF12.1.5现场总线的拓扑结构
（1）线型结构
（2）树型结构
（3）环型结构
12.1.6现场总线的通信协议
①通信介质的多样性支持多种通信介质，以满足不同现场环境的要求。
②实时性信息的传送不允许有较大时延或时延的不确定性。③信息的完整性、精确性要确保通信质量。
④可靠性具备抗各种干扰的能力和完善的检错、纠错能力。
⑤可互操作性不同厂商制造的现场仪表可在同一总线上互相通信和操作。
⑥开放性基本符合OSI参考模型，形成一个开放系统。
图12.2现场总线通信协议12.2现场总线通信模型
12.2.1开放系统互连参考模型（OSI模型）
（1）OSI参考模型的结构
OSI将整个通信功能分为七个层次，划分层次的原则是：
①网中各结点都有相同的层次，相同的层次具有相同的功能；
②同一结点相邻层之间通过接口通信；
③每一层使用下层提供的服务，并向上层提供服务；
④不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
（2）OSI参考模型各层功能的划分OSI各层的主要功能如图12.4所示，它们是：1)物理层(Physicallayer)
2)数据链路层(Datalinklayer)
3)网络层(Networklayer)
4)传输层(Traosportlayer)
5)会话层(Sessionlayer)
6)表示层(Presentationlayer)
7)应用层(Applicationallayer)
（3）OSI模型的信息传输图12.5OSI信息传输OSI参考模型也解决了异种机之间的通信问题。不管两个系统差异多大，只要它们具有以下共同之处，便可有效地进行通信。其共同之处如下：
①完成一组同样的通信功能。
②这些功能被分成相同的层次，同等层提供相同的功能，但实现功能的方法可以不同。
③同等层遵守公用的协议。为满足上述条件，需制定有关标准。标准定义各级提供的功能和服务，但不要求定义完成功能的方法。另外，标准还定义同等层之间的协议。12.2.2现场总线通信模型

12.3几种主要的现场总线技术12.3.1基金会现场总线FF
（1）概述
（2）FF总线体系结构
1)物理层2)数据链路层DLL
3)应用层
典型服务包括下列内容：
①对象字典，是对读、写对象进行描述；
②变量访问服务；
③事件服务，包括接受事件通信、修改事件和确认事件，例如，对DCS某个事件是否让其进行下去还是中断其进行。
4)用户层
①功能块②系统管理用户层的系统管理功能为：
a.设备地址分配(离线)；
b.实时应用管理：
c.设备位号搜索：
③设备描述
5）网络管理(NM)
12.3.2过程现场总线Profibus
（1）概述图12.9Profibus应用范围示例图Profibus系列包括下列三个兼容版本(见图12.10)：
①Profibus—DP(H2)
②Profibus—PA(H1)
③Profibus—FMS
图12.11Profibus协议结构图(3)Profibus协议结构
(4)Profibus总线存取协议主从方式允许主站在得到总线存取令牌时可与从站通信，每个主站均可向从站发送或索取信息。通过这种存取方法，有可能实现下列系统配置：
①纯主—从系统；
②纯主—主系统(带令牌传递)；
③混合系统。
12.3.3控制器局域网总线CAN
(1)CAN控制器
概括起来主要包括以下8个部分：①接口管理逻辑(IML)，译码CPU命令，分配信息缓冲区，并向CPU提供中断及状态信息；
②发送缓冲区(TBF)；
③接收缓冲区(RBF0和RBF1)；
④位流处理器(BSP)，控制缓冲区与CAN总线(串行数据)之间的数据流；
⑤位定时逻辑(BTL)，控制输出驱动器；
⑥收发器控制逻辑(TCL)；⑦错误管理逻辑(EML)；
⑧控制器接口逻辑(CIL)与CPU的接口。
(2)协议结构
1）物理层
2)数据链路层
(3)CAN的技术优势
①多主方式工