数据总线,地址总线和控制总线。
数据总线(Data Bus):在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据。
地址总线(Address Bus):用来指定在RAM(Random Access Memory)之中储存的数据的地址。
控制总线(Control Bus):将微处理器控制单元(Control Unit)的信号,传送到周边设备。
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计算机系统指用于数据库管理的计算机硬软件及网络系统。
数据库系统需要大容量的主存以存放和运行 *** 作系统、数据库管理系统程序、应用程序以及数据库、目录、系统缓冲区等,而辅存则需要大容量的直接存取设备。此外,系统应具有较强的网络功能。
计算机系统由硬件(子)系统和软件(子)系统组成。前者是借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合,是系统赖以工作的实体。后者是各种程序和文件,用于指挥全系统按指定的要求进行工作。
参考资料:
PLC和DCS区别 首先,DCS和PLC 之间有什么不同?
1、从发展的方面来说: DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制,比如我们使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系统甚至没有PID数量的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法,通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量)。 PLC从传统的继电器回路发展而来,最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。
2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说:
市场上控制类产品繁多,无论DCS还是PLC,均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说,一般没有或很少有扩展的需求,因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲ZAOCHE168com版权所有,PLC也很少有兼容性的要求,比如两个或以上的系统要求资源共享,对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构,比如西门子的MPI总线性网络,甚至增加一台 *** 作员站都不容易或成本很高。 DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的DCS系统,比如横河YOKOGAWA
3、从数据库来说:
DCS一般都提供统一的数据库。换句话说在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可在任何情况下引用,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中,都不是统一的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS?因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库,而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。
4、从时间调度上来说: PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。(现在一些新型PLC有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制)而DCS可以设定任务周周期。比如,快速任务等。同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,我们可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,我们可以用2s的任务周期采样。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源。
5、从网络结构发面来说:结构工业自动化网,一层为过程级网络,大部分DCS使用自己的总线协议,比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等,这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块,特别是模拟量的采样数据(机器代码,213/扫描周期)十分庞大,同时现场干扰因素较多,因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串口异步通讯方式的总线结构,符合现场通讯的要求。 IO的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据,在 *** 作级网络(第二层网络)上传输。因此 *** 作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准,同时因 *** 作级网络一般布置在控制室内,对抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议,一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。 PLC系统的工作任务相对简单,因此需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和 *** 作级网络要么合合并在一起,要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC不会或很少使用以太网。
6、从应用对象的规模上来说: PLC一般应用在小型自控场所>
分类: 电脑/网络 >> *** 作系统/系统故障
问题描述:
我是通信专业大二的学生,现在想利用空余时间学习一些与专业相关的东西但苦于找不到路子,望大虾教我!
解析:
各位大哥们,是说通信专业阿,怎么感觉你们说的好像软件专业呢??想学什么还要看你的发展方向:
1、硬件电路设计方向,不用说就是Protel了,但需要强大的硬件知识作后盾。这里又要分低频与高频,又要分数字与模拟或者数字模拟混合设计,学精学通分别的专业课知识,了解其它方面的就OK了,这个方面工作主要靠具体的经验。
2、软件设计,又分基于PC平台和嵌入式平台2类,PC平台现在基本都涉及到数据库的 *** 作维护,因此数据库+接口(C、C++、C#、VB、JAVA等乱七八糟语言都要了解)就很重要了。要是设计到与设备通信的话,各种总线协议也要了解(标准TCP/IP、MODBUS、CAN、PROFIBUS等)。语言的话,至少C++是要了解了,因为毕竟是面向对象语言的基础吗。至于嵌入式方面,主要还是基于C语言编程,对LINUX、uCOS等也要了解,熟练更好。上升到 *** 作系统层次后,面向对象语言也就很重要了,因此C++也要了解了。至于时髦的NET编程,除非你有志从事网页相关工作,否则帮助不大,没什么必要学。
3、理论研究,要学好信号与通信原理(真的很难,做好准备),MATLAB必须要精通,C++必须要精通,还要加上耐得住寂寞与吃苦的精神,呵呵。
总结起来,除了搞硬件设计外,C++,VC(这个是工具)几乎是必须了解与掌握的,而这个基本上学校里通信专业的都不会去教授的。所以个人认为可以先从这个入手,虽然在学校里看来没有什么效果,但到了社会上受益无穷~
您好,连接计算机与计算机之间的总线属于局域网总线。
局域网总线是一种用于连接计算机设备的通信线路,通常用于连接同一建筑物或者同一区域内的计算机设备。局域网总线可以连接多台计算机设备,使它们能够相互通信和共享资源,如文件、打印机、数据库等。
局域网总线可以采用不同的传输介质,如双绞线、同轴电缆、光纤等,也可以采用不同的通信协议,如以太网、令牌环等。其中,以太网是最常用的局域网总线之一,它可以支持高速数据传输和多种网络拓扑结构。
总之,局域网总线是连接计算机与计算机之间的通信线路,它可以使计算机设备之间相互通信和共享资源,是现代计算机网络中不可或缺的一部分。
c/s(客户机/服务器)有三个主要部件:数据库服务器、客户应用程序和网络。服务器负责有效地管理系统的资源,其任务集中于:
1数据库安全性的要求
2数据库访问并发性的控制
3数据库前端的客户应用程序的全局数据完整性规则
4数据库的备份与恢复
客户端应用程序的的主要任务是:
1提供用户与数据库交互的界面
2向数据库服务器提交用户请求并接收来自数据库服务器的信息
3利用客户应用程序对存在于客户端的数据执行应用逻辑要求
4网络通信软件的主要作用是,完成数据库服务器和客户应用程序之间的数据传输。
三层C/S结构是将应用功能分成表示层、功能层和数据层三部分。
解决方案是:对这三层进行明确分割,并在逻辑上使其独立。
在三层C/S中,表示层是应用的用户接口部分,它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据,显示应用输出的数据。为使用户能直观地进行 *** 作,一般要使用图形用户接口(GUI), *** 作简单、易学易用。在变更用户接口时,只需改写显示控制和数据检查程序,而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和值的范围,不包括有关业务本身的处理逻辑。
功能层相当于应用的本体,它是将具体的业务处理逻辑地编入程序中。表示层和功能层之间的数据交往要尽可能简洁。
数据层就是DBMS,负责管理对数据库数据的读写。DBMS必须能迅速执行大量数据的更新和检索。现在的主流是关系数据库管理系统(RDBMS)。因此一般从功能层传送到数据层的要求大都使用SQL语言。
在三层或N层C/S结构中,中间件(Middleware)是最重要的部件。所谓中间件是一个用API定义的软件层,是具有强大通信能力和良好可扩展性的分布式软件管理框架。它的功能是在客户机和服务器或者服务器和服务器之间传送数据,实现客户机群和服务器群之间的通信。其工作流程是:在客户机里的应用程序需要驻留网络上某个服务器的数据或服务时,搜索此数据的C/S应用程序需访问中间件系统。该系统将查找数据源或服务,并在发送应用程序请求后重新打包响应,将其传送回应用程序。随着网络计算模式的发展,中间件日益成为软件领域的新的热点。中间件在整个分布式系统中起数据总线的作用,各种异构系统通过中间件有机地结合成一个整体。每个C/S环境,从最小的LAN环境到超级网络环境,都使用某种形式的中间件。无论客户机何时给服务器发送请求,也无论它何时应用存取数据库文件,都有某种形式的中间件传递C/S链路,用以消除通信协议、数据库查询语言、应用逻辑与 *** 作系统之间潜在的不兼容问题。
三层C/S结构的优势主要表现在以下几个方面:
1利用单一的访问点,可以在任何地方访问站点的数据库;
2对于各种信息源,不论是文本还是图形都采用相同的界面;
3所有的信息,不论其基于的平台,都可以用相同的界面访问;
4可跨平台 *** 作;
5减少整个系统的成本;
6维护升级十分方便;
7具有良好的开放性;
8系统的可扩充性良好;
9进行严密的安全管理;
0系统管理简单,可支持异种数据库,有很高的可用性。
常见的现场总线有:PROFIBUS、EtherCAT、Lightbus、Interbus、CANopen、ControlNet、SERCOS interface、Ethernet、PROFINET、USB、Modbus、RS232/RS485、CC-Link、AS-Interface、LON、EIB、SNMP、QOS、CAN、MECHATROLINK。
总线优点:现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列,为其应用开拓了更为广阔的领域;一对双绞线上可挂接多个控制设备, 便于节省安装费用;节省维护开销;提高了系统的可靠性;为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。
总线缺点:网络通信中数据包的传输延迟,通信系统的瞬时错误和数据包丢失,发送与到达次序的不一致等都会破坏传统控制系统原本具有的确定性,使得控制系统的分析与综合变得更复杂,使控制系统的性能受到负面影响。
总线本质
不同的机构和不同的人可能对现场总线有着不同的定义,不过通常情况下,大家公认在以下六个方面:
1、通信网络
用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。
2、设备互联
依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。
3、互 *** 作性
用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路,从而可以自由地集成FCS。
4、分散功能块
FCS废弃了DCS的输入/输出单元和控制站,把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表,从而构成虚拟控制站,彻底地实现了分散控制。
5、通信线供电
通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量,这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表,与其配套的还有安全栅。
6、开放式互联网
现场总线为开放式互联网络,既可以与同层网络互联,也可与不同层网络互联,还可以实现网络数据库的共享。
定义:
是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现
场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题 。
主要用于:
制造业、流程工业、交通、楼宇、等方面的自动化系统中。
2003年4月,IEC61158 Ed3现场总线标准第3版正式成为国际标准,规定10种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线
Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线
Type 3 Profibus现场总线
Type 4 P-NET现场总线
Type 5 FF HSE现场总线
Type 6 SwiftNet现场总线
Type 7 World FIP现场总线
Type 8 Interbus现场总线
Type 9 FF H1现场总线
Type 10 PROFInet现场总线
现场总线的技术特征
(1) 全数字化通信
(2) 开放型的互联网络
(3) 互可 *** 作性与互用性
(4) 现场设备的智能化
(5) 系统结构的高度分散性
(6) 对现场环境的适应性
现场总线的特点
现场控制设备具有通信功能,便于构成工厂底层控制网络。
通信标准的公开、一致,使系统具备开放性,设备间具有互可 *** 作性。
功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。
控制功能下放到现场,使控制系统结构具备高度的分散性。
现场总线的优点
现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列,为其应用开拓了更为广阔的领域;
一对双绞线上可挂接多个控制设备, 便于节省安装费用;
节省维护开销;
提高了系统的可靠性;
为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。
现场总线技术的发展趋势
从现场总线技术本身来分析,它有两个明显的发展趋势:
一是寻求统一的现场总线国际标准
二是Industrial Ethernet走向工业控制网络
统一、开放的TCP/IP Ethernet是20多年来发展最成功的网络技术 ,过去一直认为,Ethernet是为IT领域应用而开发的,它与工业网络在实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距,在工业自动化领域只能得到有限应用。事实上,这些问题正在迅速得到解决,国内对EPA技术(Ethernet for Process Automation)也取得了很大的进展。
随着FF HSE的成功开发以及PROFInet的推广应用,可以预见Ethernet技术将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。
工业以太网的发展
国际上形成的工业以太网技术的四大阵营:
主要用于离散制造控制系统的是:
Modbus-IDA工业以太网
Ethernet/IP工业以太网
PROFInet工业以太网
主要用于过程控制系统的是:
Foundation Fieldbus HSE工业以太网
随着科学技术的快速发展,过程控制领域在过去的两个世纪里发生了巨大的变革。150多年前出现的基于5-13psi的气动信号标准(PCS,Pneumatic Control System气动控制系统),标志着控制理论初步形成,但此时尚未有控制室的概念;20世纪50年代,随着基于0-10mA或4-20mA的电流模拟信号的模拟过程控制体系被提出并得到广泛的应用,标志了电气自动控制时代的到来,三大控制论的确立奠定了现代控制的基础,设立控制室、控制功能分离的模式也一直沿用至今;20世纪70年代,随着数字计算机的介入,产生了“集中控制”的中央控制计算机系统,而信号传输系统大部分是依然沿用4-20mA的模拟信号,不久人们也发现了伴随着“集中控制”,该系统存在着易失控、可靠性低的缺点,并很快将其发展为分布式控制系统(DCS,Distributed Control System分布式控制系统);微处理器的普遍应用和计算机可靠性的提高,使分布式控制系统得到了广泛的应用,由多台计算机和一些智能仪表以及智能部件实现的分布式控制是其最主要的特征,而数字传输信号也在逐步取代模拟传输信号。随着微处理器的快速发展和广泛的应用,数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能,产生了以微处理器为核心,使用集成电路代替常规电子线路,实施信息采集、显示、处理、传输以及优化控制等功能的智能设备。设备之间彼此通信、控制,在精度、可 *** 作性以及可靠性、可维护性等都有更高的要求。由此,导致了现场总线的产生。
现场总线的实质和优点
1984年,现场总线的概念得到正式提出。IEC(International Electrotechnical Commission,国际电工委员会)对现场总线(Fieldbus)的定义为:现场总线是一种应用于生产现场,在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串形、多结点的数字通信技术。
不同的机构和不同的人可能对现场总线有着不同的定义,不过通常情况下,大家公认现场总线的本质体现在以下六个方面:
现场通信网络
用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。
现场设备互联
依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。
互 *** 作性
用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路,从而可以自由地集成FCS。
分散功能块
FCS 废弃了DCS 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站,彻底地实现了分散控制。
通信线供电
通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。
开放式互联网络
现场总线为开放式互联网络,既可以与同层网络互联,也可与不同层网络互联,还可以实现网络数据库的共享。
从以上内容我们可以看到,现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点,而这些正是DCS系统的缺点。DCS通常是一对一单独传送信号,其所采用的模拟信号精度低,易受干扰,位于 *** 作室的 *** 作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障,处于“失控”状态,很多的仪表厂商自定标准,互换性差,仪表的功能也较单一,难以满足现代的要求,而且几乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS则采取一对多双向传输信号,采用的数字信号精度高、可靠性强,设备也始终处于 *** 作员的远程监控和可控状态,用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联,智能仪表具有通信、控制和运算等丰富的功能,而且控制功能分散到各个智能仪表中去。由此我们可以看到FCS相对于DCS的巨大进步。
也正是由于FCS的以上特点使得其在设计、安装、投运到正常生产都具有很大的优越性:首先由于分散在前端的智能设备能执行较为复杂的任务,不再需要单独的控制器、计算单元等,节省了硬件投资和使用面积;FCS的接线较为简单,而且一条传输线可以挂接多了设备,大大节约了安装费用;由于现场控制设备往往具有自诊断功能,并能将故障信息发送至控制室,减轻了维护工作;同时,由于用户拥有高度的系统集成自主权,可以通过比较灵活选择合适的厂家产品;整体系统的可靠性和准确性也大为提高。这一切都帮助用户实现了减低安装、使用、维护的成本,最终达到增加利润的目的。
现场总线的现状
由于各个国家各个公司的利益之争,虽然早在1984年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 *** 作性还难以统一。目前现场总线市场有着以下的特点:
多种现场总线并存
目前世界上存在着大约四十余种现场总线,如法国的FIP,英国的ERA,德国西门子公司Siemens的ProfiBus,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。这些现场总线大都用于过程自动化、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域,大概不到十种的总线占有80%左右的市场。
各种总线都有其应用的领域
每种总线大都有其应用的领域,比如FF、PROFIBUS-PA适用于石油、化工、医药、冶金等行业的过程控制领域;LonWrks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet适用于楼宇、交通运输、农业等领域;DeviceNet、PROFIBUS-DP适用于加工制造业,而这些划分也不是绝对的,每种现场总线都力图将其应用领域扩大,彼此渗透。
每种现场总线都有其国际组织和支持背景
大多数的现场总线都有一个或几个大型跨国公司为背景并成立相应的国际组织,力图扩大自己的影响、得到更多的市场份额。比如PROFIBUS以Siemens公司为主要支持,并成立了PROFIBUS国际用户组织WorldFIP以Alstom公司为主要后台,成立了WorldFIP国际用户组织。
多种总线成为国家和地区标准
为了加强自己的竞争能力,很多总线都争取成为国家或者地区的标准,比如PROFIBUS已成为德国标准,WorldFIP已成为法国标准等。
设备制造商参与多个总线组织
为了扩大自己产品的使用范围,很多设备制造商往往参与不止一个甚至多个总线组织。
各个总线彼此协调共存
由于竞争激烈,而且还没有哪一种或几种总线能一统市场,很多重要企业都力图开发接口技术,使自己的总线能和其他总线相连,在国际标准中也出现了协调共存的局面。
工业自动化技术应用于各行各业,要求也千变万化,使用一种现场总线技术也很难满足所有行业的技术要求;现场总线不同于计算机网络,人们将会面对一个多种总线技术标准共存的现实世界。技术发展很大程度上受到市场规律、商业利益的制约;技术标准不仅是一个技术规范,也是一个商业利益的妥协产物。而现场总线的关键技术之一是彼此的互 *** 作性,实现现场总线技术的统一是所有用户的愿望。
主流现场总线简介
下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。
1基金会现场总线(FoundationFieldbus 简称FF)
这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用,具有良好的发展前景。
基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型(1,2,7层),即物理层、数据链路层、应用层,另外增加了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率,前者传输速率为3125Kbit/秒,通信距离可达1900m,可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和25Mbit/秒,通信距离为750m和500m,支持双绞线、光缆和无线发射,协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。
CAN(ControllerAreaNetwork 控制器局域网)
最早由德国BOSCH公司推出,它广泛用于离散控制领域,其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准,得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层:物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构,传输时间短,具有自动关闭功能,具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式,并采用了非破坏性总线仲裁技术,通过设置优先级来避免冲突,通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s,通讯速率最高可达40M /1Mbp/s,网络节点数实际可达110个。目前已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
Lonworks
它由美国Echelon公司推出,并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议,采用面向对象的设计方法,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质,通讯速率从300bit/s至15M/s不等,直接通信距离可达2700m(78Kbit/s),被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron(神经元)的芯片中,并得以实现。采用Lonworks技术和神经元芯片的产品,被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
DeviceNet
DeviceNet是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案,有着开放的网络标准。DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了设备间的通信而且提供了相当重要的设备级阵地功能。DebiceNet基于CAN技术,传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络的最大节点为64个,其通信模式为:生产者/客户(Producer/Consumer),采用多信道广播信息发送方式。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开,不影响网上的其他设备,而且其设备的安装布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构是Open DeviceNet Vendor Association(开放式设备网络供应商协会,简称“ODVA”)。
5PROFIBUS
PROFIBUS是德国标准(DIN19245)和欧洲标准(EN50170)的现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输,适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型,服从IEC1158-2标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率为96Kbit/s至12Mbit/s,最大传输距离在96Kbit/s下为1200m,在12Mbit/s小为200m,可采用中继器延长至10km,传输介质为双绞线或者光缆,最多可挂接127个站点。
6HART
HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写,最早由Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。其通信模型采用物理层、数据链路层和应用层三层,支持点对点主从应答方式和多点广播方式。由于它采用模拟数字信号混和,难以开发通用的通信接口芯片。HART能利用总线供电,可满足本质安全防爆的要求,并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
7CC-Link
CC-Link是Control&Communication Link(控制与通信链路系统)的缩写,在1996年11月,由三菱电机为主导的多家公司推出,其增长势头迅猛,在亚洲占有较大份额。在其系统中,可以将控制和信息数据同是以10Mbit/s高速传送至现场网络,具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题,同时具有优异的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网络,同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005年7月CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。
8WorldFIP
WorkdFIP的北美部分与ISP合并为FF以后,WorldFIP的欧洲部分仍保持独立,总部设在法国。其在欧洲市场占有重要地位,特别是在法国占有率大约为60%。WorldFIP的特点是具有单一的总线结构来适用不同的应用领域的需求,而且没有任何网关或网桥,用软件的办法来解决高速和低速的衔接。WorldFIP与FFHSE可以实现“透明联接”,并对FF的H1进行了技术拓展,如速率等。在与IEC61158第一类型的连接方面,WorldFIP做得最好,走在世界前列。
INTERBUS
INTERBUS是德国Phoenix公司推出的较早的现场总线,2000年2月成为国际标准IEC61158。INTERBUS采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型(1,2,7层),即物理层、数据链路层、应用层,具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。其采用集总帧型的数据环通信,具有低速度、高效率的特点,并严格保证了数据传输的同步性和周期性;该总线的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色。INTERBUS广泛地应用到汽车、烟草、仓储、造纸、包装、食品等工业,成为国际现场总线的领先者。
此外较有影响的现场总线还有丹麦公司Process-Data A/S 提出的P-Net,该总线主要应用于农业、林业、水利、食品等行业;SwiftNet现场总线主要使用在航空航天等领域,还有一些其他的现场总线这里就不再赘述了。
现场总线的发展和以太网
现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成,几乎涵盖了所有连续、离散工业领域,如过程自动化、制造加工自动化、楼半自动化、家庭自动化等等。它的出现和快速发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化的要求。现场总线技术的发展体现为两个方面:一个是低速现场总线领域的不断发展和完善;另一个是高速现场总线技术的发展。而目前现场总线产品主要是低速总线产品,应用于运行速率较低的领域,对网络的性能要求不是很高。从实际应用状况看,大多数现场总线,都能较好地实现速率要求较低的过程控制。因此,在速率要求较低的控制领域,谁都很难统一整个市场。就目前而言,由于FF基金会几乎集中了世界上主要自动化仪表制造商,其全球影响力日益增加,但其在中国市场营销力度似乎不足,市场份额不是很高,LonWorks形成了全面的分工合作体系,在国内有一些实质性的进展,在楼宇自动化、家庭自动化、智能通信产品等方面,LonWorks则具有独特的优势。在离散制造加工领域,由于行业应用的特点和历史原因,Profibus和CAN经在这一领域形成了自己的优势,具有较强的竞争力。国内厂商的规模相对较小,研发能力较差,更多的是依赖技术供应商的支持,比较容易受现场总线技术供应商 (芯片制造商等)对国内的支持和市场推广力度的影响。而且,还有一个不可忽视的一点就是在构建自动化管理系统时,选择的上位机,比如组态软件对总线设备的支持程度,有些监控组态软件,比如紫金桥监控组态软件或者InTouch等对一些主流的总线设备比如Lonworks、PROFIBUS、CAN等有着良好的支持,通过DDE、OPC或者直接连接等方式进行通讯,采集数据。这样可以方便用户的选择,而一些组态软件则支持的种类较少,是用户选择的范围也随之减少。
由于目前自动化技术从单机控制发展到工厂自动化FA,发展到系统自动化。工厂自动化信息网络可分为以下三层结构:工厂管理级、车间监控级、现场设备级,而现场总线是工厂底层设备之间的通信网络。这里先介绍一下以太网,本文特指工业以太网,工业以太网是作为办公室自动化领域衍生的工业网络协议,按习惯主要指IEEE 8023协议,如果进一步采用TCP/IP协议族,则采用“以太网+TCP/IP”来表示,其技术特点主要适合信息管理、信息处理系统,并在IT业得到了巨大的成功。在工厂管理级、车间监控级信息集成领域中,工业以太网已有不少成功的案例,在设备层对实时性没有严格要求场合也有许多应用。由于现场总线目前种类繁多,标准不一,很多人都希望以太网技术能介入设备低层,广泛取代现有现场总线技术,施耐德公司就是该想法的积极倡导者和实践者,目前已有一批工业级产品问世和实际应用。可是就目前而言,以太网还不能够真正解决实时性和确定性问题,大部分现场层仍然会首选现场总线技术。由于技术的局限和各个厂家的利益之争,这样一个多种工业总线技术并存,以太网技术不断渗透的现状还会维持一段时间。用户可以根据技术要求和实际情况来选择所需的解决方案。
Vicre Elmite 10:01:20
一般说来工业以太网用在管理层面,比如工厂-车间-控制设备的各个层面可以建立以太网并且在各个层次间建立通讯,但是各个现场控制点象各种传感器、变送器、控制阀、执行机构等等与控制设备的联系却是点对点的,即控制设备必须通过大量I/O接口与各个现场控制点联系。
而现场总线中各个现场控制点之间是以网络形式连接的,并且采用总线形式,可以在任意位置上与控制设备通讯。
简单来说就是在控制现场,传统的通讯方式类似与电信局,而现场总线则类似于互联网。
Vicre Elmite 10:05:05
工业以太网中任意设备都是平等共享网络带宽的;
而现场总线则依据设备性能有可能使用轮询、令牌等方式使用带宽,而且现场总线上至少有一台网络控制器或上位机来控制总线上的通讯。
Vicre Elmite 10:07:17
现场总线是直接面向控制对象的,例如SIEMENS的ProfiBus-DP以及ASI,前者连接PLC或者变频器,后者一般是ASI接近开关、光电开关等,而把上述若干独立的系统再要连接通讯的话,通常采用工业以太网络连接,而且一般都会配有上位机,此网络与一般的以太网并没有本质上的区别。
由于世界上同时存在着8种之多的现场总线标准,而且彼此也不通用,这样就违背了现场总线的开放的原则,所以,现在寻求采用技术上比较成熟的以太网引入工业控制中,但要解决的问题是以太网的时间延迟,不可靠性等问题,而且以太网在速度上有优势!工业以太网的发展是应需求而生的现在以太网在局域网市场中已经占有80%强份额,有着良好的IT技术基础,又具有开放的特点,新一代以太网技术很好的解决了传统以太网延时和不确定的问题,正好满足全厂的信息系统一网到底的需求,足够的网络带宽保证视频\语音\数据三网合一成为可能专为适合工业环境设计的网络产品,一切的一切使工业通讯依赖以太网成为趋势!另外,提醒各位,现在大家似乎把工业以太网的可用性问题都集中在了交换机上,可实际上连接器件的也有着不能忽视的作用,一个的工业网络产品供应商,他的接插件同样为工业打造,这才叫专业!各位专业人士请不要忽略任何一个细节
实际上现场总线主要是实时性、可靠性比传统的工业以太网高很多,比如对实时性、数据传送可靠性要求高的场合就只有使用现场总线了,主要是用在现场一级,以及现场一级设备装置之间的信息交换、控制;而工业以太网是随着IT技术的飞速发展,以太网在工业自动化控制中的应用而生,但是由于一直存在数据通信实时性、可靠性以及网络阻塞等问题,因此主要是应用在车间级及工厂级上层网络监控之用,不过随着各技术的进步,工业以太网在解决上述问题已取得了巨大的进步,因此在当前有取代过去多种现场总线的趋势!!
以太网是一种介质,其速度快,应用广泛为优势。很早以前就有将以太网用作现场总线的做法,然而,以太网的资源得不到有效的利用,速度快但传输效率低下,不可靠等特点并不适合现场的应用要求。但是,目前通过对以太网协议的修改,有些方案大大改善了以太网的缺点,如通过修改分布式报文结构和传输方式,使以太网的高速率传输得到充分应用,拓扑结构更为灵活,方便现场布线,通过设立专用通道保证实时性,达到微秒级的循环时间,完全利用PC控制中PC资源。另外,随着PC技术和IT的发展,以太网物理层的很多通用部件成本越来越低。以更低的价格和更高的效率,满足现场的诸多应用。何乐而不为呢?但是,好像目前国内的以太网的应用都停留在交换机上,其不是协议其实经过修改的以太网解决方案已经大大改善了大家讨论的以太网的劣势。
Vicre Elmite 10:10:15
控制领域的通讯标准之争,这几年是越演越列,各有长短却无法统一,所以现场总线到底是什么,很难有个明确的定义。有人认为这是个概念,只要能实现现场信号互交就是现场总线;也有人认为是一种技术,必须采用某种技术或协议。角度不同,认识也不同。
其实同一种东西用在不同场合给人的印象也不同,比如用在航空器上的控制系统,无论它是怎样联系的,总难让人和“现场”联系起来;另外在楼宇自动化中也有采用“现场总线”概念的,但和工业控制系统比差别却很大。
Vicre Elmite 10:10:39
现场总线,主要体现的是优先级的策略,传输的距离和适应恶劣环境的要求也有相对的优势。
Vicre Elmite 10:11:22
工业以太网中任意设备都是平等共享网络带宽的;
而现场总线则依据设备性能有可能使用轮询、令牌等方式使用带宽,而且现场总线上至少有一台网络控制器或上位机来控制总线上的通讯。
就是这么回事。
其实我觉得现场总线与工业以太网之间最大的区别就在于“现场”二字,在控制设备以下不能用以太网,控制设备以上的联网就五花八门了,如果不计权限、内容,一些特大型企业据说可以连到国家财政部主机。
Vicre Elmite 10:16:19
设置,参考说明书,任何一套自动化设备(太多行业应用了,也不知道你说那一种啊)都配有设置图解,这个自己想办法看公司生产设备的说明书。。。。。。
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