长春工黄火李 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 工程训练中心 ENGINEER TRAINING CENTER 基CAN教学实验开发平台 现场总线控制
现场总线控制 基于CAN教学实验开发平台
長春工业大學 授课内容 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY GCUT 1 CAN总线系统 2 CAN总线系统-历史 3 汽车电子特点和分类 4 CAN总线优点 5 车用网络的发展 6 CAN总线组成及应用 7 iCAN教学实验开发平台
授课内容 1 CAN 总线系统 2 3 CAN 总线系统-历史 汽车电子特点和分类 CAN 总线优点 车用网络的发展 4 5 6 CAN总线组成及应用 7 iCAN教学实验开发平台
长春工宝火孝 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 现场总线的概念 ·工业控制系统开始向网络化的方向发展，而 现场总线（Fieldbus)是当前工业控制系统 中的一个热点 ·按照国际电工委员会IEC61158标准的定义： 现场总线是应用在制造或过程区域现场装置与控 制室内自动装置之间的数字式、串行、多点通信 的数据总线
现场总线的概念 • 工业控制系统开始向网络化的方向发展，而 现场总线（Fieldbus）是当前工业控制系统 中的一个热点 • 按照国际电工委员会IEC61158标准的定义： – 现场总线是应用在制造或过程区域现场装置与控 制室内自动装置之间的数字式、串行、多点通信 的数据总线
长春工者火拳 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 工业控制系统的发展 工业控制系统的结构主要经历了以下的发展历程 一第一代：计算机集中控制系统(CCS) ·计算机集中控制系统(CCS)采用一台计算机实现过程控制的 功能 -第二代：集散控制系统(DCS) ·集散控制系统的核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控 制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放 分散到现场实现分布式控制， -第三代：现场总线控制系统(FCS) ·现场总线控制系统用现场总线这一开放的，具有可互操作的网 络将现场各控制器及仪表设备互连，构成现场总线控制系统， 同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用
工业控制系统的发展 • 工业控制系统的结构主要经历了以下的发展历程 – 第一代：计算机集中控制系统（CCS） • 计算机集中控制系统（CCS）采用一台计算机实现过程控制的 功能 – 第二代：集散控制系统（DCS） • 集散控制系统的核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控 制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放 分散到现场实现分布式控制， – 第三代：现场总线控制系统（FCS） • 现场总线控制系统用现场总线这一开放的，具有可互操作的网 络将现场各控制器及仪表设备互连，构成现场总线控制系统， 同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用
表春工黄火零 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 现场总线控制系统(FCS) ·现场总线控制系统的特点： 现场总线系统控制功能更加分散：它可以由现场仪表 组成自治的控制回路。FCS中各现场设备有足够的自 主性。 现场总线作为一种数字化的串行网络，具有良好的抗 干扰能力，大大提高了控制系统的可靠性。 一现场总线系统采用彻底分散的分布式结构，一方面大 量节省了布线费用，另一方面也便于系统的安装、调 试和维护，降低系统的安装维护成本。 现场总线系统具有开放性的特点，能够保证良好的互 换性和互操性
现场总线控制系统（FCS） • 现场总线控制系统的特点： – 现场总线系统控制功能更加分散：它可以由现场仪表 组成自治的控制回路。 FCS中各现场设备有足够的自 主性 。 – 现场总线作为一种数字化的串行网络，具有良好的抗 干扰能力，大大提高了控制系统的可靠性。 – 现场总线系统采用彻底分散的分布式结构，一方面大 量节省了布线费用，另一方面也便于系统的安装、调 试和维护，降低系统的安装维护成本。 – 现场总线系统具有开放性的特点，能够保证良好的互 换性和互操性
长春工者火孝 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 现场总线技术 现场总线技术(Fieldbus),是计算机数 字通信技术向工业自动化领域的延伸，它 的发展将促使自动化系统结构发生重大变 革，是传统的基于PLC及DCS控制技术系统 发展的必然归宿。 ·现场总线技术以其先进性、实用性、可靠 性、开放性的优点，必然成为未来自动化 技术发展的主流
现场总线技术 • 现场总线技术（Fieldbus），是计算机数 字通信技术向工业自动化领域的延伸，它 的发展将促使自动化系统结构发生重大变 革，是传统的基于PLC及DCS控制技术系统 发展的必然归宿。 • 现场总线技术以其先进性、实用性、可靠 性、开放性的优点，必然成为未来自动化 技术发展的主流
表春工黄火零 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 现场总线技术 ·在目前有多种现场总线技术具有较大的影 响力，并获得广泛的应用。 一基金会现场总线 Lonworks -PROFIBUS -HART -CAN-bus
现场总线技术 • 在目前有多种现场总线技术具有较大的影 响力，并获得广泛的应用。 – 基金会现场总线 – Lonworks – PROFIBUS – HART – CAN-bus
长春工者火零 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 基金会现场总线 基金会现场总线(FF)是国际上几家现场总线经过激烈 竞争后形成的的一种现场总线，由现场总线基金会推出。 FF总线提供了H和H2两种物理层标准。 人 Hl是用于过程控制的低速总线，传输速率为31.25Kbps,传输距 离为200m、450m、1200m、1900m四种（加中继器可以延 长)，可用总线供电，支持本质安全设备和啡本质安全总线设备。 H2为高速总线，其传输速率为1Mbps（此时传输距离为750m) 或2.5Mbps（此时传输距离为为500m)。 -H1和H2每段节点数可达32个，使用中继器后可达240个，Hl和 H2可通过网桥互连。 FF的突出特点在于设备的互操作性、改善的过程数据、更早的预 测维护及可靠的安全性
基金会现场总线 • 基金会现场总线（ FF）是国际上几家现场总线经过激烈 竞争后形成的的一种现场总线，由现场总线基金会推出。 • FF总线提供了Hl和H2两种物理层标准。 – Hl是用于过程控制的低速总线，传输速率为31.25Kbps，传输距 离为200m、450m、1200m、1900m四种（加中继器可以延 长），可用总线供电，支持本质安全设备和非本质安全总线设备。 – H2为高速总线，其传输速率为1Mbps（此时传输距离为750m） 或2.5Mbps（此时传输距离为为500m）。 – H1和H2每段节点数可达32个，使用中继器后可达240个，Hl和 H2可通过网桥互连。 – FF的突出特点在于设备的互操作性、改善的过程数据、更早的预 测维护及可靠的安全性
长春工宝火零 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Lonworks ● 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SO/OS1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信。每个节点都包含内置的智能芯 片来完成协议的监控功能。 一 一个Lonworks控制网络可以有3个到30000个或更多的节点。 Lonworks分布式控制技术显示出很高的系统可靠性和系统响应， 并且降低了系统的成本和运行费用。 - Lonworks的核心是神经元芯片(Neuron Chip)。神经元芯片完 成节点的事件处理，并通过多种介质把处理结果传递给网络上的 其它节点。同时还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
Lonworks • 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信。每个节点都包含内置的智能芯 片来完成协议的监控功能。 – 一个Lonworks控制网络可以有3个到30000个或更多的节点 。 – Lonworks分布式控制技术显示出很高的系统可靠性和系统响应， 并且降低了系统的成本和运行费用。 – Lonworks的核心是神经元芯片(Neuron Chip)。神经元芯片完 成节点的事件处理，并通过多种介质把处理结果传递给网络上的 其它节点。同时还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
长春工者火拳 CHANGCHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY PROFIBUS ·过程现场总线Profibus由Siemens公司提出并极力倡导，己先 后成为德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170。 。 Profibus由Profibus-PA、Profibus-DP和Profibus-FMS三 个系列组成。 -Profibus-.PA（Process Automation)用于过程自动化的低速数 据传输，其基本特性同FF的H1总线，可以提供总线供电和本质安全。 Profibus-DP与Profibus-PA兼容，基本特性同FF的H2总线，可实 现高速传输，适用于分散的外部设备和自控设备之间的高速数据传输， 用于连接Profibus-PA和加工自动化。 Profibus-FMS适用于一般自动化的中速数据传输，主要用于传感器、 执行器、电气传动、PLC、纺织和楼宇自动化等。 后两个系列采用RS485通信标准，传输速率从9.6kbPs到12MbPs, 传输距离从1200M到100m(与传输速率有关)，在12Mbps时为 100m,1.5Mbps时为400m。 ·Profibus是一种比较成熟的总线，在工程上的应用十分广泛
PROFIBUS • 过程现场总线Profibus由Siemens公司提出并极力倡导，己先 后成为德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170。 • Profibus由Profibus-PA、Profibus-DP和Profibus-FMS三 个系列组成。 – Profibus-PA （Process Automation）用于过程自动化的低速数 据传输，其基本特性同FF的H1总线，可以提供总线供电和本质安全。 – Profibus-DP与Profibus-PA兼容，基本特性同FF的H2总线，可实 现高速传输，适用于分散的外部设备和自控设备之间的高速数据传输， 用于连接Profibus-PA和加工自动化。 – Profibus-FMS适用于一般自动化的中速数据传输，主要用于传感器、 执行器、电气传动、PLC、纺织和楼宇自动化等。 – 后两个系列采用RS485通信标准，传输速率从9.6kbps到12Mbps， 传输距离从1200M到100m（与传输速率有关），在12Mbps时为 100m，1.5Mbps时为400m。 • Profibus是一种比较成熟的总线，在工程上的应用十分广泛