论现场总线的应用
论现场总线的应用
北京钢铁设计研究总院夏德海【100053】
[摘要] 现场总线是一种新兴的通讯技术，理应得到全面而迅速的推广，但实际的应用状况却并非如此，究其原因，主要是国际标准太多，多标准实际上就等于没有标准，为了能使现场总线得到健康的发展和应用，特提出若干建议。
[关键词] 现场总线应用单一的标准多标准
不再要标准事实上的标准
现场总线是现场仪表或设备与控制室的控制系统之间的一种开放的、全数字化、双向通信和多站的通信系统。
现场总线起源于欧洲，1984年IEC就开始着手制定现场总线的国际标准。
现场总线的优点很多，他的出现可以说在自动化领域内，是继DCS以后的又一里程碑，可是他的应用却没有像DCS那样得到迅速而全面的推广。
一、现场总线的优点
1、开放性
基于现场总线的控制系统FCS的技术与标准是公开的；而DCS 制造厂商的技术与标准却是各有各的专利，是封闭的。不同厂商DCS 之间的通信需要网关。
2、全数字化
DCS的主机虽然是数字的，但现场仪表则还是利用了模拟技术，目前国际标准的信号制为直流4-20 mA。因此，DCS是一个数模混合的系统；而FCS则是一个全数字化的系统，现场仪表与主机之
间用不到模/数（A/D）和数/模（D/A）的转换，从而减少了I/O卡件，缩小了I/O柜的体积，并可提高精度，缩短响应时间。
3、双向通信
在DCS内变送器向主机发送信号，只能是单向的，而主机下达给执行器的控制信号也只能是单向的，因此变送器与执行器虽然属于同一控制回路，彼此之间不能直接通信；而在FCS内，主机与变送器、执行器之间或变送器与执行器之间均可直接进行双向通信。
4、多站
所谓多站即FCS中一条现场总线（一根双绞线）可以连接多台现场仪表，然后只要用一根电缆通向主机；而DCS中主机与每台现场仪表中能只用一根2芯或4芯电缆一对一地连接，因此用电缆的根数要多得多。
5、可互操作性
FCS中不同厂商所生产的主机或现场仪表之间都可以相互通信或操作，而在DCS中则往往需要接口和驱动软件来实现。
6、彻底分散
FCS有丰富的功能模块，而且可以将模块植入到现场仪表，如将PID等模块植入到现场仪表后，即可在现场实现自主调节（当然还受到主机的监控），从而提高系统的可靠性。
7、智能化
FCS中的现场仪表既有多变量变送器（如将压力、温度、流量集中在一台变送器内），又都有自诊断等功能；相比之下，DCS的现场仪表智能化程度很低。
二、现场总线的国际标准
1、由于标准对产品的研发、生产、销售至关重要，特别是国际
标准更为突出，自从1984年IEC制订国际标准以来，环绕着单一的现场总线国际标准的大战持续了15年之久，单一的现场总线国际标准经过多次投票表决，始终没有得到通过，只能在1999年3月作为技术规范出版，这是IEC61158标准的第一版。【1】要注意的是，这仅仅是技术规范，而不是正式的国际标准。
2、后来又经过斗争和妥协，在2000年1月产生了包括8种类型现场总线在内的IEC61158第二版国际标准。这就为多标准开辟了道路。
3、由于现场总线与工业以太网的技术发展很快，于2003年4月又颁布了IEC61158第三版国际标准，从第2版的8种现场总线扩大为10种类型。
4、目前因为实时工业以太网的技术发展很快，各大公司或有关的国际标准化组织又推出了各种工业以太网实时性的解决方案，于是又出现了IEC61158的第四版国际标准，目前已通过CDV（送审）阶段，已进入FDIS（报批）阶段，如果没有什么特殊原因，该标准将于2007年年底前投票表决通过，正式成为国际标准。
IEC61158第四版共有了20种类型的现场总线，这20种类型见下表：
IEC61158第四版现场总线类型【2】
表中的类型Ⅰ是原IEC61158第一版技术规范（Technical Specification TS）的内容，由于该总线主要依据FF现场总线和部分吸收World FIP现场总线技术制订的。而类型2 CIP（Common Industry Protocol）包括了Device Net，Controlnet现场总线和Ethernet/IP实时以太网。类型6 SwiftNet将被撤消，主要是因为市场推广应用不理想，而且也不经常出席会议之故，他主要是美国制造飞机的波音公司推出的。至于HART是4-20mA向现场总线过渡的产品，他在4-20mA的信号上再叠加一个数字信号，因为不是全数字化，严格来讲，不能算是现场总线，放在里边，可能只是HART的应用层协议而已。
此外，现场总线的国际标准还有IEC62026中的AS-i、Device Net、SDS与Seriplex；ISO61898的CAN（1Mbps）与ISO11519的CAN （125kps），及CC-Link。
可见现场总线国际标准种类之多。而且近来无线通信技术已在向现场仪表级的应用方向发展，各大公司或有关国际组织已经开始在制订自己的标准，现场总线的国际标准可能还会增多。
三、现场总线的应用概况
由于现场总线的类型很多，总的来讲现场总线的应用还没有达到全面推广的局面，绝大多数处于试点或在小规模系统上的应用。在工厂自动化（FA）方面，PROFIBUS的DP所占的份额较大，可以他作为代表，目前已达1500万个节点，在世界上处于领先地位，INTERBUS 其次；而在过程自动化（PA）方向，可以FF作为代表，目前产品有400多种，现场仪表销售达85万台，系统一万余套。
四、二个示范工程
现场总线在应用方面，要推广的话，示范工程十分重要，今以PROF1BUS与FF作为代表，加以说明：
1、上海赛科（Secco）90万t乙烯工程
（1）概况
1）10套独立的工厂，他们是聚乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯、聚丙烯、芳烃油提、丁二烯和乙烯、甲基丙烯酸甲酯、有机硅树脂、丙烯睛和OSBL（公用工程和界外设施）。年产230万t。
2）工程总投资27.48亿美元。
3）投资比例：伊诺化学（原为英国石油BP公司）50%；中国石化30%；上海石化20%。
4）工程进度：2004年8月启动，2005年6月29日宣布正式投
产。
（2）自控规模
1）总回路数：48200个
2）总位号：168000个
3）现场总线仪表设备54025台，其中FF现场设备14375台，占26.6%。
4）电缆根数：66000根，其中FF的HI网段2473个，平均每个网段上挂5.8台FF现场设备。
5）工作站数目：164个。
6）MD控制站130个。
7）现场接线箱5300个。
（3）主要仪表供货商（MIV）为Emerson公司
（4）中央控制室和外站
1）全厂设一个中央控制室，所有生产装置、公用工程及辅助设备的操作控制和生产管理全部集中。
2）全厂设15个外站，分别设在各生产装置设施内，除各种控制系统和机柜外，还有带工程师属性的操作站，外站面积在50~300m2 之间，全部按防爆结构设计。
3）各外站到中央控制室之间采用双冗余光纤电缆通信方式传输，最长距离约2.5km。
（5）自控系统的设备选型
1）DCS与FCS相结合：系统框架为Emerson的Plant Web，采用10套DeltaV
2）安全仪表系统：HIMA
3）现场仪表：FF、HART
（6）现场总线的控制方式
基本的调节功能原则上放在现场智能阀们定位器中执行。
（7）HI网段上的设备数量
规定每个HI要安装12台设备，设计为9台，实际平均安装5.8台。
2、德国尼德豪森电厂
（1）概况
尼德豪森电厂位于德国西部，该厂的K机组采用了热电联产方式，总出力达到101.2万kW，该机组为超超临界机组，主汽温为580℃,主汽压力达到27MPa。由于采用了过程优化技术，整个机组的效率达到了45%。由于采用了PROFIBUS现场总线技术，号称目前全球范围内全面采用数字化电厂技术的装机容量大的机组。
（2）工程进度：2002年12月投入商业运行
（3）提供商及供货范围：西门子。包括DCS、DEH、变送器、智能高中压配电系统、低压配电系统、电磁阀、阀门定位器、电动执行机构、MIS、SIS及主控室设计。
（4）自控规模：模拟量I/O 2703个，开关量I/O 3865个。智能马达保护装置721个，电磁阀670个、阀门定位器957个，电动执行机构698台。
（5）系统配置：共分三个层次，即操作管理层，过程控制层和现场设备层。操作管理层集成了SIS（监控信息系统），MIS（信息管理系统）和ERP(企业资源规划)功能。
现场总线采用PROFIBUS，包括DP与PA，还有部分HART仪表。DP总线有20个双绞线总线段和40个光纤总线段。
（6）达到的水平：由于DCS系统中大量采用了PROFIBUS。通过
现场总线将智能仪表、高低压智能保护等装置接入DCS，同时现场设备的管理信息、设备维修信息等通过现场总线进入DCS和上层SIS/MIS软件，从而实现了机组的优化操作及优化维修管理，使整个机组仅配备一个操作员。
五、现场总线的应用情况
由于现场总线类型很多，总的来讲，现场总线的应用还没有达到全面推广的阶段，绝大多数处于试点，或者在小规模的系统上获得应用；就是在大型项目上，DCS与FCS也还处于混用的状态，例如上述二个示范工程就是如此。以上海的Secco为例，Secco工程在国际上属于同期建设10个大型乙烯项目之一，用FF是最多的，但FF所占现场仪表的份额，也只有26.6%，并且连HSE也没用上，不过他的最成功之处是将简单的PID调节已成功地下放到了现场仪表，在现场实现了自主调节。
示范工程虽然是有了，但推广的效果却并不理想，例如在Secco 投产以后，我国新疆的独山子工程，其规模为1000万t炼油与100万t乙烯。并没有采用Secco的模式，也就是说没有采用现场总线。
从现场仪表来看，目前在全世界的范围内HART仪表仍占有着半壁江山。
六、为什么现场总线的推广应用不够理想？
究其原因:
1、中国的用户已日趋成熟、更加理智
回顾计划经济的上世纪60年代的计算机热，和上世纪70-80年代的DCS热，那时候一哄而起，以致其结果：不是让先进的设备闲置；便是不能充分发挥先进设备的作用。如那时候大多数的DCS只发挥了30%左右的功能。在市场经济的今天，业主已充分认识到自动化的目
的，在于讲究效益，即以最少的投资获得最大的收益，因而不再是为先进而先进，为现场总线而现场总线了。
2、现场总线硬件价格偏高
目前现场总线设备的价格偏高，而且所配套用的附件，其价格也不菲，这一点对我们来讲是敏感的，与我国的国情有关。
3、软效益在国内外存在着差距
应用现场总线对减少工程设计的费用，减轻安装、调试与维护的工作量等的优点确实存在，但由于国内外工资水平尚存在着差距，因此软效益与国外相比是要打折扣的。
4、效益的高低还与企业人员的素质与水平有关。
由于现场总线的技术含量较高，因此效益还与工艺流程、工艺设备的水平，人员的素质和操作、维护和管理水平息息相关，否则效益也可能是不明显的。
5、所谓生命周期
赞成用现场总线的人往往会提及设备的生命周期，也就是说不要只看到设备的一次投资大而犹豫，而要着重于看到设备应用的整个生命周期的长期效益，这种说法也是对的，但由于现场总线技术更新的速度是在太快（实时工业以太网和现场仪表的无线通信），这种说法会被抵消而甚至产生负面的影响。
6、FF在应用中发生的缺陷，长期没有获得及时的改进
FF的HI在1984年已经初步成形，迄今却没有看到明显的改进，甚至对在应用中所发现的速度太慢，芯片功耗太大，一条HI所带的仪表，设计时为32台，在Secco工程设计时为12台（防爆场合）。但在实际应用中平均仅为5.8台。这些问题却没有看到应有的重视和采取的改进措施。而PROFIBUS的DP与PA却屡次受到升级和改进，
这正是与他有1500万台的市场份额因而带来的效应吧！
7、标准过多，选型困难
据说IEC61158（第四版）的资料达8000多页，用户面对如此多的标准和资料，往往会感到困惑和无奈【3】，从而处于观望和等待，甚至会产生失望或愤怒的感觉。
8、达不到原来开发现场总线的初衷
如果说DCS是封闭的，FCS是开放的。试看当今世界上制造DCS 或PLC的著名厂商也只有10多家；而目前20来种现场总线国际标准或组织，其后台也不就是这10多家厂商吗？你能说前者是封闭的，而后者是开放的，这能信服吗？目前的状态，完全违背了当初开发现场总线的初衷。
七、谁是造成上述状况的“罪魁祸首”
从上述几个原因中进行分析，不难看出，造成上述状况的“罪魁祸首”就是多标准所造成的。如果成立了单一的国际标准，那么从事研发、生产的厂家一多，产品种类和类型也就丰富起来，价格也会降低。在应用过程中所发现的问题，也能及时改进，随着用户经验的积累，使应用后的效益也更加显著从而得到用户的认可，这就扩大了应用面；反过来，应用面的扩大又更加促进了产品的开发速度，从而形成了良性循环。
八、出路何在？
为了彻底摆脱现场总线的这种困境，出路何在？
1、各种现场总线不再要标准。让市场去检验，优胜劣汰，逐步形成一种事实上的标准（de’facto standard）。在IT行业中，这种事例也不在少数。不过这是一种被动的方法，需要较长的时间去形成。但这样做也有可取之处。因为多标准实际上已经没有标准了，而没有
国际标准的头衔，更少有“欺骗性”，从而更有利于形成事实上的标准。此外还可省却为制订多标准而花费的大量人力、物力和财力。试观目前制订现场总线的IEC TC65/SC65C有十多个工作组。我国参加的人数已经不少，有的单位是1人，但有的单位有2人，甚至有3-5人，一年在世界各地开三次至四次会。“既劳民又伤财”，对我们尚处于发展中的国家来说，制订这种不实用的多标准，值得吗？虽说参加这些活动能获取一些信息和经验，但这些经验从别的渠道，一样可以获得。
2、还应该积极地设法为制订单一的现场总线国际标准而努力
这是一种积极的办法，而且可能性还是有的。
（1）从自控领域内的现场仪表信号制的历史来看，其国际标准都是单一的，如气动仪表的信号制就是0.2-1.0kgf/cm2；而电动仪表的信号制，在初期阶段，各国也是不统一的，到了上世纪70年代，就统一成为4-20mA的直流信号，我国的DDZ-I型电动单元组合仪表的信号制为0-10mA，而到了DDZ-Ⅲ型只好变成4-20mA了。这给我国的仪表制造厂与用户带来了损失。
（2）纵观国际标准的历史，一个国际标准从来没有20多个之多，国际标准这么多是一种极为不正常的现象。
（3）有人认为标准虽多，但可以靠OPC或各种专用接口、网桥、网关等转换而达到集成，这种做法在技术上是可行的。但这是以增加用户的费用和牺牲信号转换时造成的精度下降、时间滞后、可靠性降低为代价而取得的，是一种不得已而为之的办法。
（4）建议改变IEC国际标准投票表决的机制【4】
1）要彻底改变多标准制必须从源头上来想办法，解铃还须系铃人。
根据IEC投票表决的规定，
①参加投票表决的代表有二类，即由有表决权资格的国家称为P 成员国；只有观察员资格的国家成为O成员国。
②投票表决需要有75%以上的赞成率方能通过（只计P成员国）。
③若反对率超过25%（计P与O成员国），则反对有效，标准不能通过。
从现场总线投票表决的历史来看，93年、97年与98年每次关键性的投票结果P成员国的赞成率都已超过了75%。但P与O成员国的反对率也都超过了25%，有的只差了一点点。所以单一的现场总线国际标准始终功亏一篑而没有获得通过。本人认为既然有75%以上的有表决权的P成员国赞同，标准就可以通过了，何况O成员国只有观察员的身份，无权否决P成员国的决议，如果去掉这一“绊脚石”的条文，现场总线的局面早就大大地改观了。
因此建议干脆取消这后一条的规定。
2）设置用户委员会
如果说IEC为了顺应民意，所以设置了P与O成员国反对率超过25%有一票否决权的规定，还不如改为设置用户委员会，当用户委员会有25%以上的反对率时，有否决的权力。这里决没有轻视观察员国的意思，但既然是观察员，在法律上就没有表决权，何况观察员成员国往往是些小国家或工业欠发达的国家，他们往往在政治上、经济上、技术上容易受到一些工业发达国家或一些大的跨国公司的影响，为了他们自己的利益在投票时常常发生摇摆而不能自主，因为只要反对率超过25%，所以持不同意见的反对派很容易能凑到这个数。当然要改变投票机制是件大事，不会那么容易，但是规定是人制定的，如果在实践中发现有了问题，也是可以而且是应该改变的，有过则改，有错
必纠，这才是泱泱大国际组织的风度。
九、结论
为了使现场总线这一新技术能够得到健康的发展，及时地得到推广应用，以提高科技的发展水平，造福于世界人民。
现场总线国际标准的多标准制，可以休矣！
参考文献
【1】夏德海现场总线大战何时休。中国仪器仪表，1999，（1）：
1-5；1999，（2）：1-4
【2】缪学勤解读IEC61158第四版现场总线标准。仪器仪表标
准化与计量，2007，（3）.1-4
【3】夏德海现场总线的困惑、无奈与出路，仪器仪表标准化
与计量，2001、（5）：10-15
【4】夏德海现场总线的国际标准应该让用户来说了算。仪器
仪表标准化与计量，2007，（2）3-6
现场总线论文
南阳理工学院控制仪表及装置结课论文 学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器 学生：梁梓鸣 指导教师：李珍 完成日期2014年12月
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现场总线总结报告 测控技术与仪器梁梓鸣 [摘要]现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用，对国民经济的增长有着非常重要的影响。现场总线逐渐在工业现场推广，不少设备不但具有传统仪表的功能，而且还具备现场总线的功能、在DCS中，现场总线被广泛应用。 ［关键词］现场总线；网络；通讯 Fieldbus Summary Report Measurement & Control Technology and Instruments Major LIANG Zi－ming Abstract:Fieldbus refers to the factory focuses on the digital communication between the measurement and control of the machine in the network,also called field network.Is the sensor, various operating terminal and communication between the controller and the controller communication between specialized network.Fiedbus production plays a very important role to the development of industry,have a very important impact on the growth of the national economy. Fieldbus is gradually popularized in industrial field,a lot of equipment not only has the function of the traditional instrument,but also has the function of fieldbus,in the DCS,fieldbus is widely used. Key words:Fieldbus;network;communication
现场总线技术及其应用研究论文
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程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，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。 （3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、
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FF现场总线及应用实例 l.FF 现场总线特点 基金会现场总线(Foundation Fieldbus)通常称为FF 现场总线，它分为HI 和四两级总线。HI 采用符合IEC 61158-2 标准的现场总线物理层;H2 则采用高速以太网为其物理层。 HI 现场总线物理层的主要电气特性如下:采用位同步数字化传输方式;传 输波特率为31. 25kb/s;驱动电压9~32VDC;信号电流土如lA.;电缆型式屏蔽双绞线;接线拓扑结构可采用线型、树型、星型或者符合型;电缆长度小于等于1900m(无中继器时);分支电缆的长度30~12Om;挂界设备数量小于等于32 台(无中继器时);可用中继器小于等于4 台;适用防爆方法有本质安全防爆方法等。 HI 现场总线在一根屏蔽双绞线电缆上完成对多台现场仪表的供电和双向数字通信。控制系统所配备的HI 网卡通常只负责与现场仪表的双向通信。而总线的供电则需由专门的FF 配电器完成。HI 总线以段为单位，每块HI 网卡 有两个端口，每个端口连接一个段，而每一段需配一台FF 配电器。总线的两 端还需各配一个终端电阻，以消除高频信号的回声。 2.基于FF 现场总线的球团竖炉控制系统 根据FF 总线系统体系结构，结合竖炉造球生产的工艺特点，将竖炉造 球控制系统结构设计如下，如图10-2 所示。 整个系统由配料烘干电气控制系统、造球筛分电气控制系统、竖炉本体 电气控制系统、成品运输电气控制系统和过程检测(仪表)控制系统等子系统组成。过程检测(仪表〉控制系统包括若干HI 子系统，采用总线拓扑结构，通过HSEJHl 网关与网络集线器连接;系统中的各电气控制系统由NCS-300OFF 分布
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通过反馈等方式控制整个系统。计算机已经成为测控技术中的中坚力量，于是，网络技术也就自然而然的越来越成为测控技术满足实际需求的关键支持。但是不可否认，测控电路依然是测控技术发展的基础，和另一个重要的发展方向。 目前，应用较多的现代控制策略主要有自适应控制、变结构控制、鲁棒控制和预测控制等。就应用而言，现代测控技术在当今社会的各个行业中,起着举足轻重的作用。其中，现场仪表与控制室装置之间通信采用模拟信号4～20mA，数字控制仪表内部的信号处理为数字信号，但输入仍为4～20mA，控制装置之间和控制装置与上位计算机之间采用数字通信技术。例如目前数字控制仪表，DCS系统，PLC系统，FCS系统等。 从20世纪80年代中期以来，CIMS日渐成为制造工业的热点，原因在于CIMS是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式。大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理与技术的提高，现代检测技术将朝着检测结果高精度、系统智能化、检测结果数字化、检测功能多元化、检测器件微型化、检测系统自动化的放向发展，它将广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域。测量单元微小型化、智能化测量控制与仪器仪表大量采用新的传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智能化发展，从目前出现的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”、“芯片系统”等看，测量单元的微小型化和智能化将是长期发展趋势。从应用技术看，微小型化和智能化测量单元的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。测控范围向立体化、全球化扩展，测量控制向系统化、网络化发展。随着仪器仪表所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球的发展，仪器仪表和测控装置向测控装置系统化、网络化方向发展。例如卫星测控系统，运载火箭上配置的各种传感器就达到数千，而卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控系统，然后和多个地面站的测控系统构成一个广域测控系统。 二．现场总线简介： 1、基金会现场总线（FF）.FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为 31.25Kbit/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
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Lonworks 总线及其应用
2008-2-27 17:03:00 来源：
一、现场总线 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着微处理器与计算机功能的不断增强和价 格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自 动化，形成工厂底层网络，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。现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点 数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 迄今为止，比较成熟的并且比较有影响力的现场总线则有以下几种类型： 1.FF，2.Profibus，3.CAN，4.Lonworks，5.Devicenet，6.Interbus，7.WorldFIP，8.Swiftnet，9.P-net， https://www.wendangku.net/doc/d715053483.html,-link，11.AS-i，12.controllnet。 由于现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求， 设备一对一的分别进行连线的结构 形式。把原先 DCS 系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有 通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底 的分散控制。 现场总线系统在技术上具有以下特点： (1)系统具有开放性和互用性 通信协议遵从相同的标准，设备之间可以实现信息交换，用户可按自己的需要，把不同供应商的产 品组成开放互连的系统。 系统间、 设备间可以进行信息交换， 不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。 (2)系统功能自治性 系统将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，现场设备可以完成 自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。 (3)系统具有分散性 现场总线构成的是一种全分散的控制系统结构，简化了系统结构，提高了可靠性。 (4)系统具有对环境的适应性 现场总线支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采 用两线制实现供电和通信，并可以满足安全防爆的要求。 由于现场总线结构简化，不再需要 DCS 系统的信号调理、转换隔离等功能单元及其复杂的接线， 节省了硬件数量和投资。简单的连线设计，节省了安装费用。设备具有自诊断与简单故障处理能力，减 少了维护工作量。设备的互换性、智能化、数字化提高了系统的准确性和可靠性。还具有设计简单，易 于重构等优点。 下面本文对 Lonworks 总线和其技术特点及原理进行详细阐述： 1. Lonworks 总线及 Lonworks 系统特点 Lonworks 是由美国 Echelon 公司于 20 世纪 90 年代初推出的现场总线， 它采用 ISO/OSI 模型的全部 7 层通讯协议， 这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线， 在工业控制系统中可同时应用在 Sensor Bus、Device Bus、Field Bus 等任何一层总线中。它除了具有上面说提到的现场总线的公共的特点外， 另外，在一个 Lonworks 控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通
现场总线论文
现场总线论文 题目：现场总线的现状及其发展趋势班级：电子1302 学号：1310910215 姓名：李天德
摘要： 现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品.开发列入九五国家重点科技攻关项目。 Digital communication between field instruments and control room instrumentation are collectively referred to as fieldbus. Fieldbus technology since the 1990 s has become a worldwide one of the hotspots for the development of automation technology, is widely used in process automation, manufacturing automation, building automation and other fields of field intelligent device interconnection communication network. It as the basis of factory of digital communication network, communication between the scene of the production process and control devices and the connection between the higher control management level, is known as the "automation instrument and control system of a change". Since the late 1990 s in our country started to introduce and study bus technology, and use it as a focus in the study of industrial process control technology in the future, and in 1996 formally to fieldbus technology research and product. The development in the ninth national key scientific research projects. 关键词：现场总线、数字通讯、集散系统 Keywords: field bus, digital communication, distributed systems
现场总线综述及应用实例.
现场总线技术综述 一.概述 现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC 和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。 1.现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性2.现场总线的优点 由于现场总线以上的特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计，安装，投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出优越性。 1.节省硬件数量与投资， 2.节省安装费用 3.节省维护开销 4.用户具有高度的系统集成主动权 5.提高了系统的准确性与可靠性 3.现场总线的应用领域 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。
二．现场总线的标准 1.IEC61158的制定 1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。 发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus 为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP 立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业 利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。 在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）
现场总线技术论文
总线技术论文 1．引言 1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。现场总线对自动化技术的影响意义深远。当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。 现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。 1.2 现场总线结构模型 现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。 IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。 ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。 1.3 现场总线主要特点 1) 系统可靠性高； 2) 实现开放式互连网络； 3) 安装与接线费用低； 4) 调节性能提高； 5) 系统组态简单。 1.4现场总线是一场技术革命 现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。这样对于电工行业这样一个比较保守的行业来说，新产品就不那么容易地被用户接收。而现场总线产品却恰恰相反，它是一个由用户利益驱动的市场，用户对新产品应用的积极性比生产商更高。然而，现场总线新产品的开发也与传统产品不同；它是从系统构成的技术角度来看问题，它注重的是系统整体性能的提高，不强求局部最优，而是整体的配合。这种配合在主控计算机软件运行下能使控制系统应用新的理论来发挥最大的效能；这一点是传统产品很难做到的。现场总线的“负跨越（指在技术水平提高的同时，掌握和应用这项新技术的难度却降低了）”的特性使它的推广更加容易。
can现场总线论文
CAN总线在中央空调监控系统中的应用 摘要 中央空调控制系统是智能建筑中不可缺少的组成部分。传统的控制方法是采用DDC(直接数字控制器)方式，将各个温度、湿度检测点和控制点连接到一台或多台DDC上，实行多点实时监控。由于现代智能建筑楼层较多，多个空调风机位于不同楼层，温、湿度检测点分布于各个房间，采用DDC方式进行控制具有引线过长、施工不便、系统通信的实时性和可靠性不高等缺点，而面向工业控制的现场总线技术是目前解决工业控制现场数据实时通信问题的最佳方案。 本文在研究国内中央空调监控系统的发展现状与特点的基础上，设计了基于CAN总线的中央空调监控系统。整个中央空调监控系统以基于PCI总线的CAN通信卡作为总线数据采集器，采用接口芯片PCI9052实现CAN通信卡同PC机之间的通信，外置CAN芯片SJA1000实现CAN 总线的物理层和数据链路层功能。通过对CAN通信卡的驱动程序设计，实现对CAN总线上节点的监视和控制。 本文详细分析了CAN总线和PCI总线的技术特点及通信机理，研究了独立CAN控制SJA1000和CAN总线驱动器的工作原理，完成了通信卡的硬件设计及驱动程序设计。 关键词中央空调监控系统；CAN总线；PCI总线；PCI9052
Design of Control System of Central air-condition based on CAN bus Abstract Central Air Conditioning System is an intelligent building an integral part. Traditional control method is used DDC (Direct Digital Controller) approach of the various temperature and humidity measure points and control points connected to one or more DDC, the implementation of multi-real-time monitoring. As more modern intelligent building floor, a number of different floors in the air conditioning fan, temperature, humidity detection point located in each room, using DDC control has lead way too long, construction inconvenience, the system real-time communication and reliability of the disadvantages of not and field bus for industrial control industrial control technology is to solve the problem on site traffic data in real time the best option. This paper studies the domestic central air-conditioning control system development and characteristics based on the CAN bus is designed based on the central air conditioning system monitoring. Central air-conditioning control system to the PCI bus based on CAN bus communication cards for data acquisition, achieved using CAN communication interface chip PCI9052 PC-Card with the communication between the external chip SJA1000 CAN bus to achieve the physical layer and data link layer functions. CAN communication card on the driver design, implementation of the CAN bus monitor and control nodes. This paper analyzes the CAN bus and PCI bus technology characteristics and communication mechanism to study the independent control of SJA1000 CAN and CAN bus driver works, completed the hardware design and
现场总线技术在电力自动化中的应用
现场总线技术在电力自动化中的应用 1、概述 现场总线（Fieldbus）是当前自动化领域的热门话题，被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，随着工业电网的日益复杂，人们对电网的安全要求也越来越高，现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 2、现场总线 现场总线是80年代末、90年代初国际上形成的，用于生产现场、在微机化测量控制设备之间的实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 现场总线系统FCS称为第五代控制系统，人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DSC系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
2.1 特点 现场总线技术是计算机，网络通讯、超大规模集成电路、仪表和测试、过程控制和生产管理等现代高科技迅猛发展的综合产物，因此现场总线的内涵现在已远远不是指这一根通讯线或一种通讯标准。现场总线的控制系统在精度、可靠性、经济性等许多方面都要比传统的控制系统要优越得多，其主要特点如下。 A 系统的开放性。 传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或并口对外通讯。在ＦＣＳ中, 工作站同时靠挂于现场总线和局域网两层网络，通过后者可以与其它计算机系统或网络进行高速信息交换，以实现资源共享。另外，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的，没有专利许可要求，实行技术共享。它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。 B 可操作性与互用性 不同厂家生产的DCS产品不能互换，要想更新技术和设备，只能全部更换。FCS可实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。
台达CANopen现场总线产品通讯整合应用实例
前言：近年来，各种现场总线技术在愈来愈多的工业现场得到良好的应用，国外多家知名自动化厂商相继推出了现场总线类产品，为了适应工业自动化产品技术发展的需要，满足众多客户现场总线应用需求，台达也推出了CANopen总线产品，支持台达全系列自动化产品，同时支持自定义设备，可以支持其他厂商产品接入CANopen现场总线。 本项目就是利用台达CANopen总线和台达其他自动化产品整合应用，基于CANopen现场总线通讯协议，达到高速通讯响应的控制要求。
控制系统技术方案配置：详见下表 序号 元件名称 型号规格 数量（台） 备注 1 人机界面 DOP-AE10THTD 1 10.4”
2 PLC主机 DVP28SV11R 1 16K Step 3 CANopen主站DVPCOPM-SL 1 SV左侧高速扩展 4 CANopen从站 IFD9503 5 CANopen/Modbus 5 变频器 VFD007B21A
750W，单相220V 6 变频器 VFD007M21A 3 750W，单相220V 7 变频器 VFD004S21A 1 400W，单相220V
上述表格仅列举出技术方案主要元器件，此外还包括121Ω终端电阻以及其他通讯连接电缆等辅助器件，此处均不予赘述。 控制系统原理框图简要介绍： 采用CANopen现场总线作为通讯介质，主要为了实现多从站大量数据高速通信响应和提高通讯稳定性，和传统Modbus通讯协议比较，CANopen总线通讯协议有质的飞跃，数据通讯不再受到Modbus轮
询方式的制约，大大提高了主从站之间的大量数据通讯响应速度和稳定性。 人机界面通过RS485和主站28SV PLC连接，28SV左侧高速并行接口连接CANopen总线主站模块DVPCOPM-SL，5台CANopen 总线从站模块IFD9503分别连接5台台达变频器，系统实现人机输入频率和启停命令，实时显示变频器输出频率、电流、电压等参数数
现场总线技术的现状及其发展前景
现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：+++ 班级：电气112 班 学号：11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年11 月17 日
现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。 1.2现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时
现场总线论文报告
河海大学计算机及信息工程学院（常州）课程设计报告 题目现场总线设计 专业、学号 学生姓名 指导教师陆晓春 摘要 本串口通信软件主要是用来实现PC—PC通信，其中任何一台PC
既能做主机又能做从机。主要包含查询和设置功能。查询功能有：查询地址、查询量程上限、查询量程下限、查询报警上限、查询报警下限、查询温度值、查询报警状态、批量查询查询。设置功能有：设置地址、设置量程上限、设置量程下限、设置报警上限、设置报警下限。 此串口通信软件由C++builder6.0编写而成，物理层主要遵循RS-232标准，网络采用主机主叫轮询方式。此软件可以设置 RS-232通信参数，能够通过图形界面查询、设置、显示、保存 相关参数等。 关键词：串口通信查询设置 C++builder6.0 RS-232 Abstract The serial communication software is mainly used to implement PC-PC communication, both of which do any of the host PC, be able to do from the machine. Mainly contains the query and set features. Query functions: query address, query range limit, the query range limit, check the alarm limit, check the alarm limit, check the temperature value, check alarm status, batch query query. Set functions are: to set the address, set the range limit setting range lower limit, set the alarm limit, set alarm limit. The serial communication software is written in the C++
现场总线论文
4、检索文献综述： ControlNet网络 控制网是由控制网国际有限公司(ControlNet International,Ltd.)首先提出来的一种开放式网络。罗克韦尔自动化公司的设计之初就提出了三层网络的概念,分别是以太网，Controlnet网，Deveicenet网，上层信息用于全厂的数据采集和程序维护;中层自动化和控制层实现实时I/O的控制,控制器的互锁和报文的传送;底层设备网用于底层设备的低成本,高效率的信息集成.其中控制网通讯采用当今流行的生产者/消费者模式,该模式采用多信道广播式,定点传送，属于预定性信息，每个信号对应一个单独的地址，占一个网络节点，网络所有节点同步,信息吞吐量大,速度快,网络效率高;因此控制网具有高速,高度确定和可重复性的网络,特别适用于对时间苛刻要求的复杂应用场合的信息传输，但是Controlnet网络中的节点数目是有限制的，最高不能超过99个，节点数超过限制会发生不可预测的故障，未超过但是过多会影响网速，造成网络迟滞。Controlnet用同轴网线或者光纤作为介质，相对而言，Controlnet比西门子的Profibus网络更加稳定，易于维护，有助于实现无缝连接。 一、概述 ControlNet是近年来推出的面向控制层的实时性现场总线网络，在同一物理层介质链路上提供时间关键性I ／O数据和报文数据，包括程序的上载／下载，组态数据和端到端的报文传递等通讯支持，是具有高度确定性、可重复的高速控制和数据采集网络，I／O性能和端到端通讯性能都较传统网络有较大的提高。 二、ControlNet系统原理 ControlNet是基于生产者/消费者模式(Producer／Consumer Model)的网络。ControlNet允许在同一链路上有多个控制器共存，支持输入数据或端到端的多路发送，这就大大的减少了网络上的交通量，提高了网络效率和网络性能。 ControlNet是高度确定性、可重复性的网络。ControlNet能预见数据何时能够可靠传输到目标的能力，同时数据的传输时间不受网络节点添加/删除情况或网络繁忙状况而保持恒定的能力。在实际应用中，通过网络组态时选择性设定有计划I/O分组或互锁时间，这些要求能得到更进一步的保证。 生产者/消费者模式允许网络中所有的节点同时获取来自同一数据源的数据。最终，该模式提高了效率，因为数据只发送一次，而与数据使用者(Consumer)的数量无关，并且具有精确的同步性。因为数据将同时到达每一个节点。生产者－消费者模式的优点在于：多个节点可以同时消费(Consume，即读取)来自同一个生产省(Producer，即数据源)所提供的数据。节点间易于同步，可以获得更为精确的系统性能，设备可以实现自主通信，无需系统主站。ControlNet提供了简单、高度确定而且灵活的传输数据方式。ControlNet在执行