第一篇：基于現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)研究

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基于現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)研究

摘 要：機(jī)器人技術(shù)和企業(yè)信息化技術(shù)是提高制造業(yè)生產(chǎn)效率和工藝水平的兩大關(guān)鍵技術(shù)。本文在分析現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了一種利用Lonworks總線將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中各機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)的方案，在實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人的協(xié)作及遙操作控制的同時(shí)，為企業(yè)信息化的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線;Lonworks;遙操作;企業(yè)信息化 引言

機(jī)器人技術(shù)和企業(yè)信息化技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)制造業(yè)企業(yè)提高生產(chǎn)效率和工藝水平的兩大關(guān)鍵技術(shù)，前者針對(duì)技術(shù)問題，后者則針對(duì)管理問題，是制造業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新和增效創(chuàng)利的重要途徑，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。

在現(xiàn)代制造業(yè)中的智能機(jī)器人技術(shù)集傳感、控制、信息處理、人工智能和網(wǎng)絡(luò)通信于一體，其功能日益強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜和完善，其所裝備的各種傳感器和執(zhí)行器數(shù)量不斷增加。而現(xiàn)場(chǎng)總線作為工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的底層網(wǎng)絡(luò)，一方面面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備，可以使單個(gè)分散的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人設(shè)備連接成能夠相互通信和協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)式控制系統(tǒng)，另一方面又可通過企業(yè)的內(nèi)部局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全廠傳輸和共享。目前，基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)而建立的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)正成為我國(guó)大中型企業(yè)實(shí)現(xiàn)以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的主要解決方案。Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

2.1現(xiàn)場(chǎng)總線

現(xiàn)場(chǎng)總線是建立在網(wǎng)絡(luò)化控制基礎(chǔ)之上，應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)控設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多字節(jié)數(shù)字通信的系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。它面向于生產(chǎn)控制設(shè)備，多采用短幀方式傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)速率通?？蛇_(dá)幾k～10Mbps，具有良好的實(shí)時(shí)性。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)提供了有效途徑。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與集散控制相比，具有開放性、網(wǎng)絡(luò)化信息共享、智能化、高度分散性、功能自治性和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，可以大幅度節(jié)省硬件數(shù)量和投資，便于安裝、擴(kuò)展、維護(hù)。目前的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)主要有基金會(huì)總線Foundation Field-bus、PROFIBUS（DP、PA、FMS）、CAN、Lonworks、工業(yè)以太網(wǎng)等，每種總線都在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、傳輸速率和距離、應(yīng)用場(chǎng)合和站點(diǎn)個(gè)數(shù)限制等方面具有不同的特點(diǎn)。

2.2 Lonworks技術(shù)

Lonworks（Local Operating Networks）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是由Echelon公司推出的一種先進(jìn)的深圳稻草人自動(dòng)化培訓(xùn) 004km.cn

開放式網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布線容易，易于擴(kuò)容和增加新功能。對(duì)于用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節(jié)點(diǎn)，利用其開發(fā)平臺(tái)，編寫相應(yīng)的程序，連接到控制網(wǎng)上即可完成，在物理上不必對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作任何修改。Lonworks是目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和智能樓宇等集散式監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

Lonworks支持多種傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)拓普結(jié)構(gòu)，在使用變壓器耦合接口FTT-10收發(fā)器，并采用雙絞線的總線式結(jié)構(gòu)時(shí)，可達(dá)到78kbps/2700m，并可通過中繼路由器擴(kuò)展傳輸距離。Lonworks網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)64個(gè)，并可通過橋接路由器擴(kuò)展。各智能節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳遞在神經(jīng)元芯片等硬件和網(wǎng)絡(luò)的支持下，以網(wǎng)絡(luò)變量的形式連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多可設(shè)置62個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量。按照Lonworks的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量來定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以解決和不同廠家產(chǎn)品的互操作性問題。目前已有上千家公司推出Lonworks產(chǎn)品。

智能結(jié)點(diǎn)及其神經(jīng)元芯片是Lonworks總線的基礎(chǔ)部分，它們直接安裝于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，采集工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)并輸出控制量，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)上傳和接收各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

一個(gè)智能控制器及其傳感器和執(zhí)行器構(gòu)成一個(gè)結(jié)點(diǎn)（Node），它可連接各種I/O設(shè)備，如工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的行程開關(guān)、力傳感器、關(guān)節(jié)電機(jī)等。LonWorks的無主站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)深圳稻草人自動(dòng)化培訓(xùn) 004km.cn

絡(luò)方式，使其中任一節(jié)點(diǎn)的故障或關(guān)閉都不影響其它住戶節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度。且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間使用邏輯連接，使得系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的增加、修改都很容易，便于系統(tǒng)調(diào)整和擴(kuò)充升級(jí)。節(jié)點(diǎn)的核心是神經(jīng)元芯片（neuron chip），它是通信處理、數(shù)據(jù)采集和控制的通用處理器，它通過運(yùn)行芯片上的Neuron C應(yīng)用程序來完成數(shù)據(jù)的采集、控制和網(wǎng)絡(luò)操作的?；贚onworks技術(shù)的機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)

3.1控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

在制造業(yè)的生產(chǎn)過程中，工業(yè)機(jī)器人加工流程之間需要緊密的配合與協(xié)作，因此各機(jī)器人之間的通信與傳感器數(shù)據(jù)的共享必不可少，這一性能對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的異常情況，例如缺料、故障、卡死等的智能化處理尤為重要。傳統(tǒng)的集中通信方式存在硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、現(xiàn)場(chǎng)布線困難、不易于擴(kuò)展能力和實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn)，難以滿足工業(yè)機(jī)器人高速、精密的協(xié)調(diào)化加工需要。為此，采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將眾多分散的底層傳感器和執(zhí)行器連接起來，各底層控制器和監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)都作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接入總線，構(gòu)成具有高速數(shù)據(jù)通信和信息共享特點(diǎn)的控制網(wǎng)絡(luò)。在控制網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)控制級(jí)的智能結(jié)點(diǎn)都將相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)變量的形式發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中，監(jiān)控主機(jī)和其它控制級(jí)的智能結(jié)點(diǎn)都可以根據(jù)程序設(shè)定對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問并分析處理，從而實(shí)現(xiàn)理想的全局監(jiān)控效果以及各底層工業(yè)機(jī)器人在加工過程中的良好配合，尤其在生產(chǎn)線中的異常情況處理中，將會(huì)發(fā)揮重要的作用。對(duì)于有高級(jí)智能化信息處理功能的機(jī)器人和計(jì)算機(jī)，所有這些實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)都為進(jìn)一步的傳感器融合和信息融合創(chuàng)造了條件。

圖2是一個(gè)制造業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的方案。系統(tǒng)中主干網(wǎng)采用總線式結(jié)構(gòu)，將廠區(qū)內(nèi)各車間與辦公樓中的核心監(jiān)控主機(jī)相連;各子網(wǎng)分布于車間內(nèi)部，均采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，從而有效地克服網(wǎng)絡(luò)斷線故障帶來的影響。每個(gè)子網(wǎng)都通過一個(gè)相應(yīng)路由器連接到主干網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)與控制網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間的通信。不同監(jiān)控對(duì)象所用的傳感 器和執(zhí)行器類型不同，且分散分布于全廠各處，如采用一般的集散控制方式，很難將之連接在同一系統(tǒng)中，而Lonworks技術(shù)的開放性則能很容易地解決這一問題。生產(chǎn)加工中的各種監(jiān)測(cè)信號(hào)分為兩路，所獲得的兩組信號(hào)，一組連接在現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器人控制器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的局部控制。另一組監(jiān)測(cè)信號(hào)以及生產(chǎn)線上各機(jī)器人的控制信號(hào)則連接到分布于各車間的智能模塊的I/O口上，通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)控制深圳稻草人自動(dòng)化培訓(xùn) 004km.cn

與網(wǎng)絡(luò)遙操作相結(jié)合的監(jiān)控體系。這樣，當(dāng)生產(chǎn)線中出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過控制網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)機(jī)器人之間的工作協(xié)調(diào)，并進(jìn)行異常情況的緊急處理;而當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，相對(duì)獨(dú)立的機(jī)器人系統(tǒng)仍然可以正常地工作。

3.2系統(tǒng)監(jiān)控與管理

經(jīng)過智能模塊的計(jì)算和轉(zhuǎn)換，各種現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過Lonworks網(wǎng)絡(luò)送到監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)，通過FIX或其它組態(tài)軟件，以DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（Dynamic Data Exchange）或ODBC開放式數(shù)據(jù)庫互聯(lián)（Open Database Connectivity）接收網(wǎng)上數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)文件并實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各機(jī)器人的在線監(jiān)控，并對(duì)異常信號(hào)還可以進(jìn)行多媒體的聲光報(bào)警。FIX組態(tài)軟件編寫的程序還可以對(duì)各智能模塊的拆卸、斷電和故障做出判斷并報(bào)警。

為滿足企業(yè)信息化管理的需要，可在插有Lonworks網(wǎng)卡的控制網(wǎng)監(jiān)控主機(jī)的內(nèi)部另外再插一塊TCP/IP的企業(yè)內(nèi)部Intranet網(wǎng)卡，利用FIX或其它組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)共享。各相關(guān)的被授權(quán)部門則可通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，根據(jù)各自的訪問權(quán)限對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。此外，組態(tài)軟件還具備有自動(dòng)生成報(bào)表的功能，可生成全廠和各車間的各類報(bào)表，各類信息數(shù)據(jù)都能直接提供給企業(yè)的管理人員，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建CIMS或ERP等形式的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)，用以支持全廠和各車間管理與決策，其數(shù)據(jù)流向方式如圖3所示。

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此外，制造業(yè)生產(chǎn)的管理具有雙重性，根據(jù)產(chǎn)品加工過程流程進(jìn)行的縱向管理，或者根據(jù)生產(chǎn)工藝類型和人員配備進(jìn)行的橫向管理。以機(jī)器人加工技術(shù)為代表的現(xiàn)代化生產(chǎn)線系統(tǒng)具有高度的連續(xù)性，從最初的元件或毛坯，經(jīng)過多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的逐步的加工和裝配，最后形成產(chǎn)品，整個(gè)過程前后連貫，其管理模式是縱向的。而另一方面，在同一工廠的不同車間中，各條生產(chǎn)線上都具有處于相同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機(jī)器人設(shè)備和操作維護(hù)人員，例如每條生產(chǎn)線上都有進(jìn)料、裝配和包裝等環(huán)節(jié)，如果是生產(chǎn)同一種產(chǎn)品，則各生產(chǎn)線中各環(huán)節(jié)都是平行且相同的。為了以最高效率發(fā)揮人力資源，以便于設(shè)備的維護(hù)和生產(chǎn)的進(jìn)行，同類生產(chǎn)和技術(shù)人員應(yīng)能夠分工管理分布于不同車間中的同一類生產(chǎn)工藝和設(shè)備，同時(shí)也可以減少生產(chǎn)線維修的備件數(shù)量。這樣就可以最大限度的減少備用勞動(dòng)力人員，由每車間一組備用人員精簡(jiǎn)到全廠多個(gè)車間共用較少組的備用人員，也就是橫向化管理模式。

但這種縱橫交叉的模式，在一定程度上增加了管理上的難度。應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線這種網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)，可以很好地解決這一問題。通過FIX組態(tài)軟件所制作的監(jiān)控界面，既能按各車間生產(chǎn)線的實(shí)際加工過程進(jìn)行監(jiān)控，也能夠?qū)⒎植加趶S區(qū)不同車間內(nèi)的同類機(jī)器人加工過程放置在計(jì)算機(jī)的同一監(jiān)控窗口之內(nèi)，形成一個(gè)一體的“虛擬車間”，使處于不同車間的同類機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可同時(shí)顯示于這個(gè)“車間”的內(nèi)部，這樣就可以靈活的配備生產(chǎn)、技術(shù)和維修過程中所需要的人員，并進(jìn)行高效的生產(chǎn)物流控制，從而提高整體的管理效率。系統(tǒng)軟件

4.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件

Lonworks總線具有功能完善的軟件平臺(tái)，包括網(wǎng)絡(luò)通信管理系統(tǒng)LNS和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工具Lonbuilder等，其通信協(xié)議Lontalk采用ISO/OSI模型的全部七層結(jié)構(gòu)，是直接面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的支持下，用戶只需要將網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型和各智能模塊及其網(wǎng)絡(luò)變量參數(shù)輸入到監(jiān)控主機(jī)的配置文件中，整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)即可自行配置并運(yùn)行。

4.2智能模塊編程軟件

各智能模塊內(nèi)部神經(jīng)元芯片中的應(yīng)用CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器和I/O接口構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線的底層控制體系。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)開發(fā)語言Neuron C可以在網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控主機(jī)上編寫各智能模塊的內(nèi)部程序，并可通過總線網(wǎng)絡(luò)對(duì)程序進(jìn)行下載或修改。

4.3監(jiān)控組態(tài)軟件

在現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)上，利用DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換或ODBC開放式數(shù)據(jù)庫互聯(lián)技術(shù)，可通過FIX、組態(tài)王等組態(tài)軟件，開發(fā)出面向某特定應(yīng)用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各機(jī)器人的在線監(jiān)控。同時(shí)，組態(tài)軟件還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳與共享、歷史數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表自動(dòng)生成、異常情況報(bào)警等功能。

4.4企業(yè)信息化管理軟件

現(xiàn)代制造業(yè)企業(yè)，一方面應(yīng)是以機(jī)器人應(yīng)用為特點(diǎn)的高精度、高效率、高質(zhì)量自動(dòng)化生產(chǎn)，另一方面應(yīng)是以計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS和企業(yè)資源計(jì)劃ERP等先進(jìn)管理模式的深圳稻草人自動(dòng)化培訓(xùn) 004km.cn

信息化生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為生產(chǎn)層數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸、存儲(chǔ)和共享提供了條件，通過先進(jìn)數(shù)據(jù)庫軟件、CAD/CAM軟件、CIMS或ERP系統(tǒng)軟件等，就可使信息化管理深入到從企業(yè)最高的管理決策層到最低的生產(chǎn)層中每一個(gè)環(huán)節(jié)。結(jié)束語

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為一種先進(jìn)的、智能的網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)，基于控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式智能機(jī)器人感知系統(tǒng)，對(duì)于提高智能機(jī)器人系統(tǒng)的總體協(xié)調(diào)合作性能與人機(jī)交互能力，具有重要的科研價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線的高度實(shí)時(shí)性、可靠性、可擴(kuò)展能力和容錯(cuò)能力等方面的優(yōu)點(diǎn)，為智能機(jī)器人構(gòu)造先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)提供了有效途徑，是實(shí)現(xiàn)CIMS和ERP等先進(jìn)企業(yè)管理系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，正成為我國(guó)大中型企業(yè)實(shí)現(xiàn)以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的主要解決方案。

第二篇：現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得

班級(jí)：電技131 姓名：楊秋

學(xué)號(hào)：20*** 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)心得

六個(gè)星期的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)課程已經(jīng)結(jié)束，通過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)和老師的耐心講解，我初步了解到了這門課程的基本內(nèi)容。

目前，在連續(xù)型流程生產(chǎn)工業(yè)過程控制中，有三大控制系統(tǒng)，即PLC、DCS和FCS。我們已經(jīng)在以往的學(xué)習(xí)中了解到了PLC和DCS這兩大系統(tǒng)的基本知識(shí)，而FCS就是我們這段時(shí)間學(xué)習(xí)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。老師分別從以下幾個(gè)方面詳細(xì)地向我們講解了這門課程。

1現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的概念

根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是指應(yīng)用在制造過程區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)裝置和控制室內(nèi)自動(dòng)控制裝置之間的包括數(shù)字式、多點(diǎn)、串行通信的數(shù)據(jù)總線，即工業(yè)數(shù)據(jù)總線。是開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層通信網(wǎng)絡(luò)。以現(xiàn)場(chǎng)總線為技術(shù)核心的工業(yè)控制系統(tǒng)，稱為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（Fieldbus Control System），它是自20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的新型網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)。

其中，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)一般被稱為第五代控制系統(tǒng)。第一代控制系統(tǒng)為50年代前的氣動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)PCS，第二代為4~20mA等電動(dòng)模擬信號(hào)控制系統(tǒng)，第三代為數(shù)字計(jì)算機(jī)集中式控制系統(tǒng)，第四代為70年代中期以來的集散式分布控制系統(tǒng)DCS?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用的微處理器置入了傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使其各自都具有了多多少少的數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，成為能獨(dú)立承擔(dān)某些控制、通信任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。它們通過普通雙絞線、光纖、同軸電纜等多種途徑進(jìn)行信息傳輸，這樣就能夠形成以多個(gè)測(cè)量控制儀表、計(jì)算機(jī)等作為節(jié)點(diǎn)連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按照規(guī)范和公開的通信協(xié)議，在位于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化自控設(shè)備之間，以及現(xiàn)場(chǎng)儀表與用作管理、監(jiān)控的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，進(jìn)一步構(gòu)成了各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線的分類

老師重點(diǎn)講述了現(xiàn)場(chǎng)總線的幾種類別，典型的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)包括了基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF（Foudation Fieldbus），LonWork現(xiàn)場(chǎng)總線，Profibu現(xiàn)場(chǎng)總線，CAN現(xiàn)場(chǎng)總線以及HART現(xiàn)場(chǎng)總線。其中FF總線尤為重要，按照基金會(huì)總線組織的定義，F(xiàn)F總線是一種全數(shù)字、串行、雙向傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，是一種能連接現(xiàn)場(chǎng)各種現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其最根本的特點(diǎn)是專門針對(duì)工業(yè)過程自動(dòng)化而開發(fā)的，在滿足要求苛刻的使用環(huán)境、本質(zhì)安全、總線供電等方面都有完善的措施。為此，有人稱FF總線為專門為過程控制設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)總線?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有系統(tǒng)的開放性，互可操作性與互用性，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性等。除此之外，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還具備以下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省硬件數(shù)量與投資，節(jié)省安裝費(fèi)用，節(jié)省維護(hù)開銷，用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)以及提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。

5現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是高速現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，另外一個(gè)是低速現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域的繼續(xù)完善和發(fā)展。就現(xiàn)在而言，現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品主要針對(duì)的是低速總線產(chǎn)品，用于運(yùn)行速率較低的領(lǐng)域，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能要求不高。而高速現(xiàn)場(chǎng)總線主要應(yīng)用于互聯(lián)控制網(wǎng)、連接控制計(jì)算機(jī)、處理速度快的設(shè)備以及實(shí)現(xiàn)低速現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)間的連接，是充分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全分散控制結(jié)構(gòu)所必須的。但是目前高速現(xiàn)場(chǎng)總線這一環(huán)節(jié)還相對(duì)薄弱?？傮w來說，自動(dòng)化系統(tǒng)與設(shè)備將向現(xiàn)場(chǎng)總線體系的結(jié)構(gòu)改變，并且向著趨于開放統(tǒng)一的方向發(fā)展。同時(shí)，在單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)總線體系下不可能只容納單一的標(biāo)準(zhǔn)，加上商業(yè)利益的驅(qū)使，各種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)都在十分激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中求得發(fā)展。所以有理由認(rèn)為，在將來的不久，集中總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備通過路由網(wǎng)關(guān)互聯(lián)并且會(huì)實(shí)現(xiàn)信息共享的局面。

除此之外，老師還向我們介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與以前學(xué)到的DCS系統(tǒng)的關(guān)系。通過現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，它可以由現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和人機(jī)接口構(gòu)成兩層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)把常規(guī)的PID在智能變送器中實(shí)現(xiàn)。但這種總線控制系統(tǒng)的局限性限制了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的功能，使之不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制功能，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，其結(jié)構(gòu)中需要包含控制站，即需要三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔(dān)的功能卻與DCS有很大差別。在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中，控制站可以用來實(shí)現(xiàn)包括控制回路的PID運(yùn)算和控制回路之間的協(xié)調(diào)控制等功能。但在FCS中，底層的PID等基本控制功能卻完全由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來完成，控制站只完成控制回路之間信息的交流和控制協(xié)調(diào)功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負(fù)荷率，分散了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性，加快了數(shù)據(jù)處理速度。通過現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，它可以由現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和人機(jī)接口構(gòu)成兩層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)把常規(guī)的PID在智能變送器中實(shí)現(xiàn)。但這種總線控制系統(tǒng)的局限性限制了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的功能，使之不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制功能，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，其結(jié)構(gòu)中需要包含控制站，即需要三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這樣，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔(dān)的功能卻與DCS有很大差別。在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)中，控制站可以用來實(shí)現(xiàn)包括控制回路的PID運(yùn)算和控制回路之間的協(xié)調(diào)控制等功能。但在FCS中，底層的PID等基本控制功能卻完全由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來完成，控制站只完成控制回路之間信息的交流和控制協(xié)調(diào)功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負(fù)荷率，分散了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性，加快了數(shù)據(jù)處理速度。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)自推廣以來，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)推廣有了三、四年的時(shí)間，已經(jīng)或正在應(yīng)用于冶金、汽車制造、煙草機(jī)械、環(huán)境保護(hù)、石油化工、電力能源、紡織機(jī)械等各個(gè)行業(yè)。應(yīng)用的總線協(xié)議主要包括PROFIBUS、DeviceNet、Foundation、Fieldbus、Interbus_S 等。在汽車行業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)應(yīng)用的非常普遍，近兩年國(guó)內(nèi)新的汽車生產(chǎn)線和舊的生產(chǎn)線的改造，大部分都采用了現(xiàn)場(chǎng)總線的控制技術(shù)。國(guó)外設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)已應(yīng)用很廣泛，從單機(jī)設(shè)備到整個(gè)生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)，全部采用現(xiàn)場(chǎng)總線的控制方法。而國(guó)內(nèi)的應(yīng)用仍大多集中中生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)、隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和觀念的更新必然會(huì)逐步擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。

通過這段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)總線課程的學(xué)習(xí)，讓我對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線有了更多的了解，還有更多的是對(duì)其工業(yè)各方面應(yīng)用的了解及其前景。自己對(duì)自己的這個(gè)專業(yè)有了更多的了解和認(rèn)識(shí)，自己專業(yè)意識(shí)和素養(yǎng)都有很多的增加。特別從老師那里學(xué)到那種精神，要有專業(yè)素養(yǎng)和意識(shí)，不僅要學(xué)好書上的知識(shí)，自己的那種專業(yè)敏感度，和實(shí)際動(dòng)手能力都要好好培養(yǎng)，我感覺自己受益頗多。

第三篇：現(xiàn)場(chǎng)總線A4總結(jié)1

現(xiàn)場(chǎng)總線:現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互聯(lián)、多變量、多點(diǎn)、多站的通信網(wǎng)絡(luò)。IEC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的定義:現(xiàn)場(chǎng)總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的技術(shù)。/涉及智能儀表、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)—結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由于采用智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，能夠把DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，在現(xiàn)場(chǎng)直接完成采集和控制。由于不需要其他的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，且一對(duì)電線能傳輸多個(gè)信號(hào)，因而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)約了設(shè)備及安裝維護(hù)費(fèi)用。FCS與DCS的對(duì)比：1結(jié)構(gòu)：FCS: 一對(duì)多：一對(duì)傳輸線接多臺(tái)儀表，雙向傳輸多個(gè)信號(hào)。DCS: 一對(duì)一：一對(duì)傳輸線接一臺(tái)儀表，單向傳輸一個(gè)信號(hào)。2可靠性：FCS: 可靠性好：數(shù)字信號(hào)傳輸抗干擾能力強(qiáng)，精度高；DCS: 可靠性差：模擬信號(hào)傳輸不僅精度低，而且容易受干擾。3失控狀態(tài)：FCS: 操作員在控制室既可以了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表的工作狀況，也能對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，還可以預(yù)測(cè)或?qū)ふ夜收希乖O(shè)備始終處于操作員的遠(yuǎn)程監(jiān)視與可控狀態(tài)之中；DCS:操作員在控制室既不能了解模擬儀表的工作狀態(tài)，也不能對(duì)其進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，更不能預(yù)測(cè)故障，導(dǎo)致操作員對(duì)儀表處于“失控”狀態(tài)。4互換性：FCS: 用戶可以自由選擇不同制造商提供的性能價(jià)格比最優(yōu)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表，并將不同品牌的儀表互連；DCS:盡管模擬儀表統(tǒng)一了信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(4-20mA DC)，可大部分參數(shù)仍由制造廠自定，致使不同品牌的儀表互換難度較大。5儀表：FCS: 智能儀表，除了具有模擬儀表的檢測(cè)、變換、補(bǔ)償?shù)裙δ芡?，還具有數(shù)字通信能力，并且具有控制和運(yùn)算的能力；DCS: 模擬儀表只具有檢測(cè)、變換、補(bǔ)償?shù)裙δ堋?控制：FCS: 控制功能分散在各個(gè)智能儀表中；DCS: 所有控制功能集中在控制站中。技術(shù)特點(diǎn)：系統(tǒng)的開放性：通信協(xié)議公開，各不同廠家的設(shè)備之間可進(jìn)行互連并實(shí)現(xiàn)信息交換?；タ刹僮餍耘c互用性、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省硬件數(shù)量與投資、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)約維護(hù)開銷、用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)、提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)：制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)參照OSI七層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)/大多采用第1層(物理層)、第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)和第7層(應(yīng)用層)，并增加第8層用戶層。/物理層：定義了信號(hào)的編碼與傳送方式、傳送介質(zhì)、接口的電氣及機(jī)械特性、信號(hào)傳輸速率等/現(xiàn)場(chǎng)總線有兩種編碼方式：Manchester和NRZ，前者同步性好，但頻帶利用率低，后者剛好相反。前者采用基帶傳輸，后者采用頻帶傳輸。傳輸介質(zhì)主要有：有線電纜、光纖和無線介質(zhì)。數(shù)據(jù)鏈路層:分為兩個(gè)子層：介質(zhì)訪問控制層(MAC)和邏輯鏈路控制層(LLC)。MAC對(duì)傳輸介質(zhì)傳送的信號(hào)進(jìn)行發(fā)送和接收控制；LLC對(duì)數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行控制，保證數(shù)據(jù)傳送到指定的設(shè)備上?，F(xiàn)場(chǎng)總線上的設(shè)備可以是主站，也可以是從站。/MAC層的三種協(xié)議：集中式輪詢協(xié)議、令牌總線協(xié)議和總線仲裁協(xié)議。應(yīng)用層:分為兩子層：應(yīng)用服務(wù)層(FMS)，用于為用戶提供服務(wù)；現(xiàn)場(chǎng)總線存取層(FAS)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的連接。用戶層：定義了從現(xiàn)場(chǎng)裝置中讀寫信息和向網(wǎng)絡(luò)中其他裝置分派信息的方法，即規(guī)定了供用戶組態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)“功能模塊”。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng)應(yīng)具有三層結(jié)構(gòu)，從底向上依次是：過程控制層(PCS)、制造執(zhí)行層(MES)、企業(yè)資源規(guī)劃層(ERP)。過程控制層：依照現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，智能設(shè)備采用功能塊的結(jié)構(gòu)，通過組態(tài)設(shè)計(jì)，完成數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、溫度壓力補(bǔ)償、PID控制等功能。智能轉(zhuǎn)換模塊對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)儀表的電流電壓進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換和補(bǔ)償。過程控制層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：環(huán)形網(wǎng)：時(shí)延確定性好，重載時(shí)網(wǎng)絡(luò)效率高；總線網(wǎng)：成本低，時(shí)延不確定，重載時(shí)效率低；樹形網(wǎng)：可擴(kuò)張性好，頻帶較寬，但節(jié)點(diǎn)間通信不便；令牌總線網(wǎng)：物理上是總線網(wǎng)，邏輯上是令牌網(wǎng)。制造執(zhí)行層：從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，完成各種控制、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)、報(bào)警和趨勢(shì)分析等功能，還包括控制組態(tài)的設(shè)計(jì)和下裝。通過總線接口轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段和以太網(wǎng)段的連接。企業(yè)資源規(guī)劃層：在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下構(gòu)建一個(gè)安全的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。首先將中間監(jiān)控層的數(shù)據(jù)庫中的信息轉(zhuǎn)入上層關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，使遠(yuǎn)程用戶能通過瀏覽器查詢網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和整理，為相關(guān)的各種管理、經(jīng)營(yíng)決策提供支持，實(shí)現(xiàn)管控一體化?，F(xiàn)場(chǎng)總線與數(shù)據(jù)局域網(wǎng)的區(qū)別：用途不同：現(xiàn)場(chǎng)總線主要用于對(duì)生產(chǎn)、生活設(shè)備的控制；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要用于通信、辦公，提供文字、聲音和圖像等數(shù)據(jù)信息。技術(shù)要求不同：現(xiàn)場(chǎng)總線要求具備高度的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性，網(wǎng)絡(luò)接口盡可能簡(jiǎn)單，成本盡量降低，數(shù)據(jù)量一般較小；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則需要大批量數(shù)據(jù)傳輸和處理。現(xiàn)場(chǎng)總線與上層網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)：第一種方式：采用專用網(wǎng)關(guān)完成不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，把現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段或DCS網(wǎng)段連接到以太網(wǎng)上。第二種方式：將現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡和以太網(wǎng)卡都置入工業(yè)PC機(jī)插槽上，在PC機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。第三種方式：將Web服務(wù)器直接置入PLC或現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備內(nèi)，借助Web服務(wù)器和通用瀏覽工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)交互?，F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)考慮的因素：控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（適應(yīng)工業(yè)控制應(yīng)用環(huán)境，要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，安全性好；網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖箿y(cè)控?cái)?shù)據(jù)及其相關(guān)信息，短幀，傳輸速率低）、標(biāo)準(zhǔn)支持(國(guó)際、國(guó)家、地區(qū)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)數(shù)等）、網(wǎng)絡(luò)性能（傳輸速率、時(shí)間同步準(zhǔn)確度、訪問控制方式等）、測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用考慮、市場(chǎng)及其他因素?，F(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，介質(zhì)支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼）。Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線（德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)；參考模型也是ISO/OSI模型；傳輸介質(zhì)為雙絞線、光纜）。LonWorks（采用ISO/OSI模型的全部七層協(xié)議；支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻等多種介質(zhì)；）CAN（是控制器局域網(wǎng)的簡(jiǎn)稱，采用ISO/OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層；傳輸介質(zhì)為雙絞線；采用短幀結(jié)構(gòu)傳輸，傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低；）HART（即可尋址遠(yuǎn)程傳感高速通道。特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的工業(yè)過程控制的過渡性產(chǎn)品）?？偩€與總線段：總線是傳輸信號(hào)或信息的公共路徑，是遵循同一技術(shù)規(guī)范的連接與操作方式。一組設(shè)備通過總線連接在一起稱為總線段?？偩€的基本概念：總線主設(shè)備：可在總線上發(fā)起信息傳輸?shù)脑O(shè)備；總線從設(shè)備：不能在總線上主動(dòng)發(fā)起通信，只能掛在總線上，對(duì)總線信息進(jìn)行接收查詢；總線協(xié)議：管理主、從設(shè)備使用總線的規(guī)則；總線操作：總線上命令者與響應(yīng)者之間的“連接-數(shù)據(jù)傳送-脫開”這一操作序列稱為一次總線操作。尋址：物理尋址：用于選擇某一總線段上某一特定位置的從設(shè)備作為響應(yīng)者；邏輯尋址：選擇從設(shè)備與位置無關(guān)；廣播尋址：用于選擇多個(gè)響應(yīng)者?？偩€仲裁：用于裁決哪一個(gè)主設(shè)備是下一個(gè)占有總線的設(shè)備。某一時(shí)刻只允許某一主設(shè)備占有總線，等到它完成總線操作，釋放總線占有權(quán)后才允許其他總線主設(shè)備使用總線?？偩€定時(shí)：總線通過定時(shí)信號(hào)進(jìn)行同步。定時(shí)信號(hào)用于指明總線上的數(shù)據(jù)和地址在什么時(shí)刻是有效的。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)：隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)稱為模擬信號(hào)，隨時(shí)間離散變化的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。碼元：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元稱為碼元。信源、信宿和信道：在數(shù)據(jù)通信中，通常將數(shù)據(jù)的發(fā)送方稱為信源，數(shù)據(jù)的接收方稱為信宿，在信源與信宿之間傳輸數(shù)據(jù)的通道稱為信道。通信方式：按照字節(jié)使用的信道數(shù)，數(shù)據(jù)通信可以分為串行通信和并行通信兩種方式。按照數(shù)據(jù)在傳輸線路上的傳輸方向，可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種方式。性能指標(biāo)：傳輸速率是衡量數(shù)據(jù)傳輸有效性的指標(biāo)。指通信系統(tǒng)每秒傳送的數(shù)據(jù)量。工業(yè)中常用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)速率為：9600bps, 500Kbps, 1Mbps, 2.5Mbps, 10Mbps, 100Mbps。比特(bit)率S指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制序列的位數(shù)，單位：bps波特(Baud)率BTRR（TTH = 持有令牌時(shí)間；TTR = 目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間；TRR = 實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間）PROFIBUS-DP 定義三種設(shè)備類型：DP-1類主設(shè)備(DPM1)：中央控制器, 它與分散的 I/O 設(shè)備(DP-從)交換數(shù)據(jù)允許若干個(gè)DPM1，典型的設(shè)備是 PLC, PC, VME。DP-2 類主設(shè)備(DPM2)：組態(tài)、監(jiān)視或工程工具，它被用來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)或參數(shù)／監(jiān)視 DP-從設(shè)備。DP-從設(shè)備：直接連接 I/O 信號(hào)的外圍設(shè)備；典型的設(shè)備是輸入、輸出、驅(qū)動(dòng)器、閥、操作面板等等。DP-信息循環(huán)時(shí)間的計(jì)算：一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)（一字節(jié)）按 11位傳輸；電文頭和尾由11 個(gè)字節(jié)或 9 個(gè)字節(jié)組成；波特率為1.5 M 時(shí)，1個(gè)位時(shí)間＝0.6667 ns(1 個(gè)八位二進(jìn)制數(shù) ＝ 11位時(shí)間＝7.3337ns)；波特率為12 M時(shí)，1個(gè)位時(shí)間＝ 0.083 ns(1個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)＝11個(gè)位時(shí)間＝ 0.913ns)；在實(shí)施中，還要加上約10-20% 的余量。精確的計(jì)算規(guī)則可以從EN 50170 V.2 獲得.現(xiàn)場(chǎng)總線的布線和安裝—網(wǎng)絡(luò)組件主要有：中繼器(Repeater)、集線器(Hub)、交換式集線器(Switching Hub)、網(wǎng)橋(Bridge)、路由器(Router)、網(wǎng)關(guān)(Gateway)等。此外還有連接器(Connector)、耦合器(Coupler)等。屏蔽線不應(yīng)多點(diǎn)接地，應(yīng)集中一點(diǎn)后再接地。本質(zhì)安全現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有兩種辦法：使用總線隔離柵或本安電源調(diào)整器。以太網(wǎng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用受限的原因：以太網(wǎng)采用CSMA/CD碰撞檢測(cè)方式，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重(大于40%)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的確定性未能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求；以太網(wǎng)所用的接插件、集線器、交換機(jī)和電纜是為辦公室應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，不符合工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求；在工廠環(huán)境中，以太網(wǎng)抗干擾能力較差。若用于危險(xiǎn)場(chǎng)合，以太網(wǎng)不具備本質(zhì)安全性能；以太網(wǎng)還不具備通過信號(hào)線向現(xiàn)場(chǎng)儀表供電的功能。工業(yè)以太網(wǎng)與其他控制網(wǎng)絡(luò)相比較的優(yōu)勢(shì)：工業(yè)以太網(wǎng)可以滿足控制系統(tǒng)各個(gè)層次的要求，使企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)得以統(tǒng)一；設(shè)備成本下降；用戶擁有成本下降；以太網(wǎng)易于與Internet集成。以太網(wǎng)作為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：采用以太網(wǎng)作為現(xiàn)場(chǎng)總線，可以保證現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的可持續(xù)性發(fā)展；以太網(wǎng)受到廣泛的開發(fā)技術(shù)支持；由于以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有廣泛的硬件產(chǎn)品可供選擇，價(jià)格十分低廉；由于以太網(wǎng)已使用多年，具有大量的軟件資源；如果采用以太網(wǎng)作為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，可以避免現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)游離于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展主流之外，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的徹底開放。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)解決的問題：通信實(shí)時(shí)性問題；對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性與可靠性問題；總線供電問題；本質(zhì)安全問題。工業(yè)以太網(wǎng)非確定性問題的緩解措施：提高通信速率--10Mb/s-> 100Mb/s->1Gb/s；控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷--在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)控制各網(wǎng)段的負(fù)荷量，合理分布各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的節(jié)點(diǎn)位置，以減少?zèng)_突的發(fā)生；采用以太網(wǎng)的全雙工交換技術(shù)；采用交換式以太網(wǎng)技術(shù)---采用交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)切分成多個(gè)網(wǎng)段，在網(wǎng)段分配合理的情況下，由于網(wǎng)段上多數(shù)的數(shù)據(jù)不需要經(jīng)過主干網(wǎng)傳輸，只在本地網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不占用其它網(wǎng)段的帶寬。實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的媒體訪問控制：RT-CSMA/CD協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)和非實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)，分別遵循RT-CSMA/CD和CSMA/CD協(xié)議；以網(wǎng)絡(luò)上相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間信號(hào)傳遲延時(shí)間的2倍作為最小競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)先偵聽信道，若在一個(gè)最小競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙中沒有檢測(cè)到?jīng)_突，則獲得訪問控制權(quán)，發(fā)送數(shù)據(jù)包；非實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到?jīng)_突時(shí)停止發(fā)送，退出競(jìng)爭(zhēng)；實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到?jīng)_突時(shí)，發(fā)送長(zhǎng)度不小于最小競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙的競(jìng)爭(zhēng)信號(hào)。確定性分時(shí)調(diào)度，將通信過程劃分為若干個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)分為4個(gè)時(shí)段：起始時(shí)段：進(jìn)行必要的準(zhǔn)備和時(shí)鐘同步；周期性通信時(shí)段：用于保證周期性實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸。在該周期中為各節(jié)點(diǎn)安排好各自的微時(shí)隙進(jìn)行各自的通信。非周期性通信的異步時(shí)段：為普通TCP/IP數(shù)據(jù)包提供通過競(jìng)爭(zhēng)傳輸非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。保留時(shí)段：用于發(fā)布時(shí)鐘，控制時(shí)鐘同步。IEEE 1588精確時(shí)間同步協(xié)議(PTP)時(shí)鐘偏移量與傳輸延遲的測(cè)量過程：測(cè)量主時(shí)鐘和從時(shí)鐘之間的時(shí)差，即測(cè)量時(shí)鐘偏移值；測(cè)量傳輸延遲。OPC的對(duì)象和接口：OPC規(guī)范為OPC服務(wù)器規(guī)定了兩種接口：客戶接口(CI:Custom Interface)必須由每一個(gè)OPC服務(wù)器提供，是訪問過程變量的有效通道。自動(dòng)化接口(AI:Automation Interface)是對(duì)客戶接口的進(jìn)一步封裝，面向解釋程序開發(fā)環(huán)境，是可選項(xiàng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成，可以通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn)：加入轉(zhuǎn)換接口；采用DDE技術(shù)；采用統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；采用數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)；采用OPC技術(shù)。基于DDE技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的集成：控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)共享工作站或通信處理機(jī)時(shí)，可以通過DDE技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；DDE：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（Dynamic Data Exchange）；DDE是Windows環(huán)境下使用共享內(nèi)存在應(yīng)用程序之間傳遞數(shù)據(jù)的協(xié)議，用于完成應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換；DDE協(xié)議地址包括：應(yīng)用程序、主題、條目。

第四篇：淺談電氣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

淺談電氣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）

引言

隨著我國(guó)電力行業(yè)的高速發(fā)展，DCS的應(yīng)用也越來越廣泛，但DCS主要完成的是汽輪機(jī)、鍋爐的自動(dòng)化過程控制，對(duì)電氣部分的自動(dòng)化結(jié)合較少，DCS一般未充分考慮電氣設(shè)備的控制特點(diǎn)，所以無論是功能上還是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，與網(wǎng)絡(luò)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相比在開放性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等方面都有較大的差距。1 電氣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象

電氣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象主要有:發(fā)電機(jī)-變壓器組，其監(jiān)控范圍主要包括發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、主變壓器、220kV斷路器；高壓廠用工作及備用電源，其監(jiān)控范圍主要包括高壓廠用工作變壓器、起動(dòng)-備用變壓器等；主廠房?jī)?nèi)低壓廠用電源，其監(jiān)控范圍主要包括低壓廠用工作和公用變壓器、照明變壓器、檢修變壓器和除塵變壓器等主廠房的低壓廠用變壓器；輔助車間低壓廠用電源；動(dòng)力中心至電動(dòng)機(jī)控制中心電源饋線；單元機(jī)組發(fā)電機(jī)和鍋爐DCS控制電動(dòng)機(jī)；保安電源；直流系統(tǒng)；交流不停電電源。電氣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 電氣參數(shù)變化快電氣模擬量一般為電流、電壓、功率、頻率等參數(shù)，數(shù)字量主要為開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作等信號(hào)，這些參數(shù)變化快，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的采樣速度要求高。

2.2 電氣設(shè)備的智能化程度高電氣系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)、起動(dòng)-備用變壓器保護(hù)、自動(dòng)同期裝置、廠用電切換裝置、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器等保護(hù)或自動(dòng)裝置均為微機(jī)型，6kV開關(guān)站保護(hù)為微機(jī)綜合保護(hù)，380V開關(guān)站采用智能開關(guān)和微機(jī)型電動(dòng)機(jī)控制器，所有的電氣設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了智能化，能方便地與各種計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用通信方式進(jìn)行雙向通信。另外，電氣設(shè)備的控制一般均為開關(guān)量控制，控制邏輯十分簡(jiǎn)單，一般無調(diào)節(jié)或其它控制要求，電氣設(shè)備的控制邏輯簡(jiǎn)單。

2.3 電氣設(shè)備的控制頻度較低除在機(jī)組起、停過程中，部分電氣設(shè)備要進(jìn)行一些倒閘或切換操作外，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)電氣設(shè)備一般不需要操作。在事故情況下，大多由繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置動(dòng)作來切除故障或進(jìn)行用電源切換。且電氣設(shè)備具有良好的可控性，這是因?yàn)殡姎獾目刂茖?duì)象一般均為斷路器、空氣開關(guān)或接觸器，其操作靈活，動(dòng)作可靠，與電廠其它受控設(shè)備相比，具有良好的可控性。

2.4 電氣設(shè)備的安裝環(huán)境較好且布置相對(duì)集中電氣設(shè)備大多集中布置在電氣繼電器室和各電氣配電設(shè)備間內(nèi)，設(shè)備布置相對(duì)比較集中，且安裝環(huán)境極少有水汽或粉塵的污染，為控制設(shè)備就地布置提供了有利條件。電氣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)配置

每臺(tái)機(jī)組配置現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(fieldbusco nt rol sys-tem，F(xiàn)CS)，將機(jī)組電氣系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)-變壓器組、單元機(jī)組廠用電系統(tǒng)和公用廠用電系統(tǒng)都納入FCS，F(xiàn)CS作為DCS的一個(gè)子系統(tǒng)，在DCS操作員站實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控，并通過冗余配置的通信服務(wù)器在站控層與DCS進(jìn)行連接。

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電氣FCS采用分層、分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)功能上分層，設(shè)備布置上分散。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為3層設(shè)備2層網(wǎng)方式，3層設(shè)備指監(jiān)控主站層、通信子站層和間隔層，2層網(wǎng)指連接監(jiān)控主站層與通信子站層的以太網(wǎng)以及連接通信子站層與間隔層的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)。監(jiān)控主站層由雙冗余的系統(tǒng)主機(jī)、工程師站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和負(fù)責(zé)與DCS及廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)通信的雙冗余通信服務(wù)器等組成，通信子站層主要由安裝于電氣繼電器室的多串口通信服務(wù)器和安裝在各配電室的通信管理機(jī)組成，間隔層設(shè)備主要包括安裝在電氣繼電器室、6kV開關(guān)柜和380V開關(guān)柜的智能測(cè)控裝置、綜合保護(hù)測(cè)控裝置、電動(dòng)機(jī)控制器和智能儀表等。通信管理機(jī)與監(jiān)控主站采用雙冗余的光纖以太網(wǎng)連接，與間隔層設(shè)備可根據(jù)設(shè)備情況采用Profibus，LON，CAN，工業(yè)以太網(wǎng)或其它現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行連接，其主要功能除完成對(duì)各綜合智能測(cè)控單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理外，還完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的加工和分布式數(shù)據(jù)庫的管理工作。公用廠用電系統(tǒng)的站控層以太網(wǎng)獨(dú)立組網(wǎng)，通過通信網(wǎng)關(guān)分別與機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)以太網(wǎng)連接，共用單元機(jī)組的工程師站，并通過軟、硬件閉鎖手段只能接受一臺(tái)機(jī)組控制系統(tǒng)的操作指令。

3.2 數(shù)據(jù)采集對(duì)發(fā)電機(jī)-變壓器組、高壓廠用變壓器及起動(dòng)-備用變壓器，除少量模擬量信號(hào)、高壓側(cè)斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)位置信號(hào)、控制回路斷線及允許遠(yuǎn)方操作信號(hào)、發(fā)電機(jī)-變壓器組及起動(dòng)-備用變壓器所有控制量信號(hào)采用硬接線直接與DCS連接外，其它監(jiān)測(cè)信號(hào)均通過專設(shè)的測(cè)控裝置接入FCS，再以通信方式送DCS。電氣專用裝置如發(fā)電機(jī)-變壓器組及起動(dòng)-備用變壓器保護(hù)、電壓自動(dòng)調(diào)整裝置(AVR)、同期裝置、故障錄波、廠用電快速切換、柴油機(jī)、直流系統(tǒng)以及交(直)流不停電電源(UPS)系統(tǒng)等均設(shè)有通信接口，通過多串口通信服務(wù)器接入FCS。

電廠廠用電源分高壓廠用工作及備用電源、主廠房低壓廠用電源系統(tǒng)和輔助車間低壓廠用電源系統(tǒng)，主廠房低壓廠用電源包括低壓廠用工作和公用變壓器、照明變壓器、檢修變壓器和除塵變壓器及其380V配電裝置等，輔助車間低壓廠用電源包括輸煤系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理站、翻車機(jī)、循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)給水系統(tǒng)變壓器及其380V配電裝置等。為與本工程水、煤、灰輔助系統(tǒng)集中控制的思路相適應(yīng)，輔助車間廠用電源系統(tǒng)均納入機(jī)組DCS監(jiān)控。針對(duì)熱控水、煤、灰單獨(dú)設(shè)置控制點(diǎn)的方案，輔助車間380V電源系統(tǒng)也可納入相應(yīng)可編程序控制器(PLC)控制。

為使控制系統(tǒng)接線更加簡(jiǎn)單，對(duì)主廠房重要廠用電源如6kV廠用電系統(tǒng)及鍋爐、汽輪機(jī)、主廠房公用系統(tǒng)等，采用硬接線和現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合的采集方式，即重要DI信號(hào)(如斷路器合閘位置、斷路器跳閘位置、允許操作、故障)和DO信號(hào)(如斷路器合閘指令、斷路器跳閘指令等)保留硬接線，回路其它所有信息均通過現(xiàn)場(chǎng)總線以通信方式送入FCS及DCS；而對(duì)機(jī)組不重要廠用電源如檢修、照明、電除塵及輔助車間廠用電系統(tǒng)等，取消廠用電電源系統(tǒng)全部的硬接線，完全采用通信方式進(jìn)行監(jiān)視和控制。

對(duì)單元機(jī)組電動(dòng)機(jī)，由于與機(jī)組熱工系統(tǒng)聯(lián)系緊密，采用硬接線和現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合的采集方式，同時(shí)，要保留和監(jiān)控邏輯有關(guān)的重要信息，采用硬接線的方式，接入DCS中進(jìn)行監(jiān)控。FCS采集的供電氣系統(tǒng)分析管理的信息如各保護(hù)整定值、故障時(shí)電流和電壓波形等數(shù)據(jù)，送入FCS的工程師站進(jìn)行分析處理，不送入DCS，但可以通過獨(dú)立的通信接口送入SIS和管理信息系統(tǒng)(MIS)。4 結(jié)束語

隨著電廠自動(dòng)化水平的不斷提高，電氣系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制已成為當(dāng)前設(shè)計(jì)的主流，控制方式也從單純的DCS監(jiān)控逐步向具備故障分析、信息管理、設(shè)備管理、自動(dòng)抄表、仿真培訓(xùn)等高等級(jí)運(yùn)行管理功能的方向發(fā)展，由此又推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。將FCS應(yīng)用到火力發(fā)電廠控制過程有利于提高火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，節(jié)約工程投資，值得大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李虞文.火電廠計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京:水利水電出版社.2003.[2]張建.計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2004.[3]周其節(jié).自動(dòng)控制原理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社.1989.

第五篇：北郵現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)驗(yàn)報(bào)告

現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)名稱：

CAN總線技術(shù)與iCAN模塊實(shí)驗(yàn)

學(xué)院：

自動(dòng)化學(xué)院

專業(yè)：

自動(dòng)化專業(yè)

班級(jí)：

2010211411

姓名：

韓思宇

學(xué)號(hào)：

10212006

指導(dǎo)老師：

楊軍

一、實(shí)驗(yàn)名稱：

實(shí)驗(yàn)一：CAN總線技術(shù)與iCAN模塊實(shí)驗(yàn)

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

計(jì)算機(jī)，CAN總線系列實(shí)驗(yàn)箱，測(cè)控設(shè)備箱，萬用表。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、熟悉iCAN各模塊的功能及原理，了解接線端子。

2、學(xué)習(xí)USBCAN-2A接口卡的使用及安裝，安裝USBCAN-2A接口卡的驅(qū)動(dòng)程序。

3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的手動(dòng)設(shè)置iCAN模塊MACID的方法手動(dòng)設(shè)置各模塊的MACID。

4、使用提供的iCANTest測(cè)試軟件工具來測(cè)試各模塊的功能及用法，利用測(cè)試工具與模塊之間通信。

5、學(xué)習(xí)了解iCAN主站函數(shù)庫中的主要操作函數(shù)及其應(yīng)用。

6、學(xué)習(xí)利用VC或者VB編程來對(duì)iCAN系列各模塊進(jìn)行操作。

四：實(shí)驗(yàn)過程：

1、驅(qū)動(dòng)程序安裝：

USBCAN-2A接口卡的驅(qū)動(dòng)程序需要自己手動(dòng)進(jìn)行安裝，驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)存放于實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備內(nèi)容中。找到驅(qū)動(dòng)程序，直接點(diǎn)擊進(jìn)行安裝即可。安裝完成后，在“管理->設(shè)備管理器->通用串行總線控制器”中查看驅(qū)動(dòng)是否安裝成功。

注意：安裝驅(qū)動(dòng)程序過程中PC機(jī)不能連接USB電纜。

2、iCANTEST安裝與運(yùn)行：

連接設(shè)備后，打開iCANTEST軟件，點(diǎn)擊“系統(tǒng)配置”，設(shè)置設(shè)備類型為USBCAN2，點(diǎn)擊“啟動(dòng)”->“上線”，試驗(yàn)各模塊的功能。點(diǎn)擊“全部下線”，將斷開主機(jī)與所有模塊的連接。

3、各種iCAN模塊的測(cè)試

4、指示燈，按鈕，溫濕度傳感器的連接

5、測(cè)試運(yùn)行記錄與截屏圖：

iCAN模塊測(cè)試運(yùn)行記錄與截圖。

圖（1）

iCANTEST界面

iCAN4055模塊界面如圖（2）。DI輸入由測(cè)控設(shè)備箱中的開關(guān)控制，DO輸出控制設(shè)備箱上的燈泡亮滅。

圖（2）

iCAN4055模塊界面

iCAN4210模塊如圖（3）。iCAN4210模塊為2路模擬量輸出模塊。將該模塊的輸出通道0與iCAN4017模塊的輸入通道3相連，可觀察到改變iCAN4210的通道0設(shè)定值時(shí)，iCAN4017的通道3顯示值會(huì)隨之變化。（通道0為0x8000時(shí)，通道3顯示為5.000V。）

圖（3）

iCAN4210模塊界面

iCAN4017模塊如圖（4）。iCAN4017模塊為8路模擬量輸入模塊。將該模塊的通道0與通道1與測(cè)控設(shè)備箱的溫濕度傳感器相連，可由通道0和1的電壓值推導(dǎo)出傳感器測(cè)出的環(huán)境溫度和濕度。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的溫濕度傳感器溫度測(cè)量部分故障，所以通道0顯示0.000V,濕度測(cè)量部分正常，通道1顯示為6.182V。

圖（4）

iCAN4017模塊界面

6、自編程序主要功能

（1）添加一個(gè)輸入編輯框和一個(gè)按鈕控件，通過輸入0x00-0xFF之間的十六

進(jìn)制數(shù)來控制iCAN4055的DO通道的輸入；再設(shè)置一個(gè)編輯框edit控件來讀取iCAN4055的8位數(shù)字量輸入通道的狀態(tài)。（2）設(shè)置兩個(gè)輸入編輯框控件，來分別設(shè)置iCAN4210兩個(gè)通道的輸出。（3）設(shè)置4個(gè)編輯框edit控件來分別讀取iCAN4017前四個(gè)通道ch0、ch1、ch2、ch3的模擬量輸入值。

7、自編程序運(yùn)行結(jié)果與截圖（課上未做，課下做了界面和程序）

圖（5）

iCAN4055模塊界面

圖（6）

iCAN4017模塊界面

8、主要程序部分

（1）有關(guān)iCAN4055功能模塊的簡(jiǎn)單功能的實(shí)現(xiàn)的整體代碼如下：

首先在生成的類頭文件Sample4055dlg.h中的類CSample4055中添加申明變量： public:

unsigned char buf[1];//發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩存區(qū) unsigned char recbuf[1];//接受數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩存區(qū) unsigned long len;int outvalue;int count;CString str;在Sample4055.cpp文件中編寫控制代碼： 首先添加對(duì)變量的定義： ROUTECFG cfg;

HANDLE hRoute=0;//新的ICAN網(wǎng)絡(luò)

HANDLE hSlave4055=0;//數(shù)字量輸入輸出模塊4055，MACID=1 CSample4055::CSample4055(CWnd* pParent /*=NULL*/){

}

（2）添加每個(gè)控件消息響應(yīng)函數(shù)的代碼： void CSample4055::OnStartsysButton1(){ : CDialog(CSample4055::IDD, pParent)buf[0]=0;recbuf[0]=0;count=0;len=0;str=“";

// TODO: Add your control notification handler code here cfg.iCardType=4;//使用usbcan2接線口 cfg.iCardInd=0;//卡序號(hào)

cfg.iCANInd=0;//CAN通道選擇（0表示0通道；1表示1通道）cfg.wCANBaud=0x001c;//波特率的設(shè)定0x001c(500kbps)cfg.iMasterCycle=500;//主站循環(huán)周期 cfg.wMasterID=0;//主站ID

Mgr_AddRoute(cfg,&hRoute);//添加iCAN網(wǎng)絡(luò)

if(Mgr_StartSys()!=ICANOK)//調(diào)用Mgr_StartSys()函數(shù)對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)是否啟動(dòng)進(jìn)行判斷，返回為ICANOK

} void CSample4055::OnLink4055Button2(){ if(Mgr_IsStarted()!=1){ { } else { } MessageBox(”CAN網(wǎng)絡(luò)已啟動(dòng)“);MessageBox(”系統(tǒng)啟動(dòng)失敗“);

MessageBox(”系統(tǒng)未啟動(dòng)或啟動(dòng)失敗，請(qǐng)先啟動(dòng)CAN網(wǎng)絡(luò)“);

} else { // TODO: Add your control notification handler code here Route_AddSlave(hRoute,1,&hSlave4055);//添加從站4055,MACID=1

if(Slave_Connect(hSlave4055)!=ICANOK)//判斷從站4055是否連接成功 { } MessageBox(”4055連接失敗“);

else

{ } MessageBox(”4055連接成功“);

SetTimer(1,1000,NULL);//設(shè)定開啟定時(shí)循環(huán)，1代表消息事件id，1000表示1000ms即1s } void CSample4055::OnTimer(UINT nIDEvent)//Timer事件函數(shù) {

// TODO: Add your message handler code here and/or call default if(nIDEvent==1){ }

len=1;Slave_GetDIData(hSlave4055,recbuf,&len);//讀取4055數(shù)字量輸入端口數(shù)據(jù) str.Format(”0x%02x:%d“,recbuf[0],count);

m_getDI.SetWindowText(str);count=count+1;

CDialog::OnTimer(nIDEvent);

} } void CSample4055::OnButtonSetvalue()//設(shè)定4055數(shù)字量輸出端口值 { // TODO: Add your control notification handler code here if((Mgr_IsStarted()==1)&&(Slave_IsConnected(hSlave4055)==1))

{

UpdateData(true);

outvalue=strtol(m_invalue,NULL,16);//按十六進(jìn)制進(jìn)行讀取 if(outvalue >= 0 && outvalue <= 255){

buf[0]=(unsigned short)strtol(m_invalue,NULL,16);

Slave_SendData(hSlave4055,0x20,buf,1);//發(fā)送數(shù)據(jù) } else { } } else { MessageBox(”請(qǐng)輸入00~FF之間的十六進(jìn)制數(shù)“);

MessageBox(”系統(tǒng)未啟動(dòng)或從站未連接，請(qǐng)查看后再進(jìn)行操作“);}

（3）2路模擬量輸出模塊iCAN4210的編程使用 實(shí)驗(yàn)代碼如下：

首先添加所用變量的申明： ROUTECFG cfg;

HANDLE hRoute=0;//新的ICAN網(wǎng)絡(luò) HANDLE hSlave4210=0;//MACID=2

控制代碼：

void CSample4210::OnBUTTONStartCANSys(){ // TODO: Add your control notification handler code here } 8

cfg.iCardType=4;//使用usbcan2接線口 cfg.iCardInd=0;//卡序號(hào)

cfg.iCANInd=0;//CAN通道選擇（0表示0通道；1表示1通道）cfg.wCANBaud=0x001c;//波特率的設(shè)定0x001c(500kbps)cfg.iMasterCycle=500;//主站循環(huán)周期 cfg.wMasterID=0;//主站ID

Mgr_AddRoute(cfg,&hRoute);//添加iCAN網(wǎng)絡(luò)

if(Mgr_StartSys()!=ICANOK)//調(diào)用Mgr_StartSys()函數(shù)對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)是否啟動(dòng)進(jìn)行判斷，返回為ICANOK

} void CSample4210::OnButtonLink4210(){

// TODO: Add your control notification handler code here if(Mgr_IsStarted()!=1){ { } else { } MessageBox(”CAN網(wǎng)絡(luò)已啟動(dòng)“);MessageBox(”系統(tǒng)啟動(dòng)失敗“);

MessageBox(”系統(tǒng)未啟動(dòng)或啟動(dòng)失敗，請(qǐng)先啟動(dòng)CAN網(wǎng)絡(luò)“);

} else { // TODO: Add your control notification handler code here Route_AddSlave(hRoute,2,&hSlave4210);

if(Slave_Connect(hSlave4210)!=ICANOK){ } MessageBox(”4210連接失敗“);

else

} void CSample4210::OnButtonCanok(){ if((Mgr_IsStarted()==1)&&(Slave_IsConnected(hSlave4210)==1)){ } } MessageBox(”4210連接成功“);

{ unsigned char buf[32]={0};

UpdateData(true);if(m_setch0>=0.0&&m_setch0<=10.0){

buf[1]=(unsigned short)(m_setch0/10)*65535;

buf[0]=(unsigned short)((m_setch0/10)*65535)>>8;

} else { } if(m_setch1>=0.0&&m_setch1<=10.0)MessageBox(”提示：請(qǐng)輸入0~10V電壓“);

{

buf[3]=(unsigned short)(m_setch1/10)*65535;

buf[2]=(unsigned short)((m_setch1/10)*65535)>>8;

}

else { } MessageBox(”提示：請(qǐng)輸入0~10V電壓“);

Slave_SendData(hSlave4210,0x60,buf,4);

} else {

MessageBox(”系統(tǒng)未啟動(dòng)或從站未連接，請(qǐng)查看后再進(jìn)行操作“);}（4）8路模擬量輸入模塊iCAN4017 首先，在生成的.h頭文件中添加使用到的變量的申明。public:

unsigned char recbuf[16];unsigned long len;int count;} 在.cpp文件中首先添加iCAN網(wǎng)絡(luò)定義和申明以及變量的初始化操作。

ROUTECFG cfg;HANDLE hRoute=0;//新的ICAN網(wǎng)絡(luò)

HANDLE hSlave4017=0;//AI模塊4017，MACID=3

CSample4017::CSample4017(CWnd* pParent /*=NULL*/){

: CDialog(CSample4017::IDD, pParent)//{{AFX_DATA_INIT(CSample4017)m_valuech0 = 0.0;m_valuech1 = 0.0;m_valuech2 = 0.0;

} m_valuech3 = 0.0;m_counter = 0;//}}AFX_DATA_INIT recbuf[0]=0;recbuf[1]=0;recbuf[2]=0;recbuf[3]=0;recbuf[4]=0;recbuf[5]=0;recbuf[6]=0;recbuf[7]=0;len=0;count=0;void CSample4017::OnBUTTONStartCANSys(){

// TODO: Add your control notification handler code here cfg.iCardType=4;//使用usbcan2接線口 cfg.iCardInd=0;//卡序號(hào)

cfg.iCANInd=0;//CAN通道選擇（0表示0通道；1表示1通道）cfg.wCANBaud=0x001c;//波特率的設(shè)定0x001c(500kbps)cfg.iMasterCycle=500;//主站循環(huán)周期 cfg.wMasterID=0;//主站ID

Mgr_AddRoute(cfg,&hRoute);//添加iCAN網(wǎng)絡(luò)

if(Mgr_StartSys()!=ICANOK)//調(diào)用Mgr_StartSys()函數(shù)對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)是否啟動(dòng)進(jìn)行判斷，返回為ICANOK

{

} } else { } MessageBox(”系統(tǒng)啟動(dòng)失敗“);MessageBox(”CAN網(wǎng)絡(luò)已啟動(dòng)“);void CSample4017::OnButtonLink4017(){

// TODO: Add your control notification handler code here if(Mgr_IsStarted()!=1){

MessageBox(”系統(tǒng)未啟動(dòng)或啟動(dòng)失敗，請(qǐng)先啟動(dòng)CAN網(wǎng)絡(luò)“);

} else { // TODO: Add your control notification handler code here Route_AddSlave(hRoute,3,&hSlave4017);if(Slave_Connect(hSlave4017)!=ICANOK){ } MessageBox(”4017連接失敗“);

else

{ }

SetTimer(1,1000,NULL);} MessageBox(”4017連接成功");} void CSample4017::OnTimer(UINT nIDEvent){

// TODO: Add your message handler code here and/or call default if(nIDEvent==1){

Slave_GetAIData(hSlave4017,recbuf,&len);

m_valuech0=((double)(recbuf[0]*16*16+recbuf[1])-0x8000)*10/(double)0x8000;

m_valuech1=((double)(recbuf[2]*16*16+recbuf[3])-0x8000)*10/(double)0x8000;

m_valuech2=((double)(recbuf[4]*16*16+recbuf[5])-0x8000)*10/(double)0x8000;

m_valuech3=((double)(recbuf[6]*16*16+recbuf[7])-0x8000)*10/(double)0x8000;

}

m_counter=count;UpdateData(false);count=count+1;CDialog::OnTimer(nIDEvent);}