第十章现场总线技术 第十章现场总线(Fie|dBus) 技术 10.1绪言 10.2现场总线技术发展概况 10.3现场总线控制系统(FcS)的特点 10.4五种典型现场总线 Feldbus 10.5 Fieldbus的应用 10.6Fie|dbus体系结构模式
第十章 现场总线技术 第十章 现场总线（FieldBus） 技术 10.1 绪言 10.2 现场总线技术发展概况 10.3 现场总线控制系统（FCS）的特点 10.4 五种典型现场总线Feldbus 10.5 Fieldbus的应用 10.6 Fieldbus体系结构模式
第十章现场总线技术 10.1绪言 到目前为止,自动化技术已经经历了两次飞跃,第一次是 在20世纪50-60年代从传统的电气传动控制发展到以模拟 信号为主的电子装置和自动化仪表监控系统,这次飞跃是 以微电子技术进步为基础的
第十章 现场总线技术 10.1 绪 言 到目前为止，自动化技术已经经历了两次飞跃，第一次是 在20世纪50－60年代从传统的电气传动控制发展到以模拟 信号为主的电子装置和自动化仪表监控系统，这次飞跃是 以微电子技术进步为基础的
第十章现场总线技术 第二次则是在20世纪70—80年代,分布式控制系统DCS的出现, 把分散的、单回路的测控系统用计算机进行了统一的管理, 用各种I/O功能模板代替了控制室的仪表,利用计算机高速运 算的强大功能,集中实现了回路调节,工矿连锁、参数显示 报警,历史数据储存,工艺流程动态显示等多种功能,在大 型控制系统中往往还带有操作指导和专家系统等软件
第十章 现场总线技术 第二次则是在20世纪70－80年代，分布式控制系统DCS的出现， 把分散的、单回路的测控系统用计算机进行了统一的管理， 用各种I/O功能模板代替了控制室的仪表，利用计算机高速运 算的强大功能，集中实现了回路调节，工矿连锁、参数显示 报警，历史数据储存，工艺流程动态显示等多种功能，在大 型控制系统中往往还带有操作指导和专家系统等软件
第十章现场总线技术 DCS技术对工业控制技术的发展起到了极大的推动作用 得到了用户的肯定。这次飞跃是以计算机技术的飞速发展为 基础的。4-20MA信号是DCS系统与现场设备相互连接的最 本质点。是控制系统和仪表装置发展的一大进步。 进入20世纪90年代后,数字化和网络化成为当今控制技 术发展的主要方向。人们意识到传统的模拟信号只能提供原 始的测量和控制信息,而智能变送器在4-20mA信号之上附 加信息的能力又受其低通信速率的制约,所以对整个过程控 制系统的机制进行数字化和网络化,应是其发展的必然趋势
第十章 现场总线技术 DCS技术对工业控制技术的发展起到了极大的推动作用， 得到了用户的肯定。这次飞跃是以计算机技术的飞速发展为 基础的。4－20MA信号是DCS系统与现场设备相互连接的最 本质点。是控制系统和仪表装置发展的一大进步。 进入20世纪90年代后，数字化和网络化成为当今控制技 术发展的主要方向。人们意识到传统的模拟信号只能提供原 始的测量和控制信息，而智能变送器在4－20mA信号之上附 加信息的能力又受其低通信速率的制约，所以对整个过程控 制系统的机制进行数字化和网络化，应是其发展的必然趋势
第十章现场总线技术 Fieldbus的先驱可谓是 Honeywell公司在1983年推出的4 20mA输出的差分信号驱动器它在4-20mA信号上叠加了数字 信号,从而使现场装置与控制室控制装置间的连接由模拟信 号过渡到了数字信号。在此基础上,美国 Rosemount公司配 合使用了他自已的的HART数字协议。1987年美国 Foxboro公 司发表了I/A智能式自动控制系统,系统使用了全数字通信。 Fieldbus网络体系结构及标准的研究和制定始于1985年
第十章 现场总线技术 Fieldbus的先驱可谓是Honeywell公司在1983年推出的4－ 20mA输出的差分信号驱动器它在4－20mA信号上叠加了数字 信号，从而使现场装置与控制室控制装置间的连接由模拟信 号过渡到了数字信号。在此基础上，美国Rosemount公司配 合使用了他自己的的HART数字协议。1987年美国Foxboro公 司发表了I/A智能式自动控制系统，系统使用了全数字通信。 Fieldbus网络体系结构及标准的研究和制定始于1985年
第十章现场总线技术 选择何种网络形式一完全型还是筒化型网络结构,是逐 步形成现场总线概念过程中考虑的一个最重要问题。 Fieldbus 选用了简化型网络结构,与OSI未完全保持一致,只选用了 层:物理层、数据链路层和应用层 现场总线在智能现场设备、自动化系统之间提供了一个全数 字化的、双向的、多节点的通信链接。 Fieldbus的出现促进了 现场设备的数字化和网络化,并且使现场控制功能更加强大。 这一改进带来了过程控制系统的开放性,使系统成为具有测 量、控制、执行和过程诊断的综合能力的控制网络
第十章 现场总线技术 选择何种网络形式－完全型还是简化型网络结构，是逐 步形成现场总线概念过程中考虑的一个最重要问题。Fieldbus 选用了简化型网络结构，与OSI未完全保持一致，只选用了三 层：物理层、数据链路层和应用层。 现场总线在智能现场设备、自动化系统之间提供了一个全数 字化的、双向的、多节点的通信链接。Fieldbus的出现促进了 现场设备的数字化和网络化，并且使现场控制功能更加强大。 这一改进带来了过程控制系统的开放性，使系统成为具有测 量、控制、执行和过程诊断的综合能力的控制网络
第十章现场总线技术 Fieldbus是现代计算机、通信和控制技术的集成,使自动化技 术正在进入第三次飞跃。可以预言,随着 Fieldbus技术的兴 起和逐渐成熟,将使21世纪的自动化领域成为Fie|dbus的世 界
第十章 现场总线技术 Fieldbus是现代计算机、通信和控制技术的集成，使自动化技 术正在进入第三次飞跃。可以预言，随着Fieldbus技术的兴 起和逐渐成熟，将使21世纪的自动化领域成为Fieldbus的世 界
第十章现场总线技术 10.2现场总线技术发展概况 现场总线是一种工业数据总线,是自动化领域中通讯 体系最底层的低成本网络。根据国际电工委员会(E的标 准和现场总线基金会(FF)的定义:“现场总线是连接智 能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输多分支结构 的通讯网络
第十章 现场总线技术 10.2 现场总线技术发展概况 现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域中通讯 体系最底层的低成本网络。根据国际电工委员会(IEC)的标 准和现场总线基金会（FF）的定义：“现场总线是连接智 能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输多分支结构 的通讯网络”
第十章现场总线技术 基本内容包括:以串行通讯方式取代传统的4-20mA模 删以信号,一条现场总线可为众多的可寻址现场设备实现多点 淫接,支持底层现场智能设备与高层系统利用公用传输介质 交换信息;其核心是它的通讯协议,协议必须根据ISO的计 算机网络开放系统的OS参考模型来制定,它是一种开放的 七层网络协议标准,多数现场总线只使用其中的一、二和七 层协议(即物理层、数据链路层、应用层,这三层也是最重 要和必须考虑的)。 即 Fieldbus采用了三层网络结构,流量控制和差错控制 在数据链路层执行,报文的可靠传输在数据链路层或应用层 执行
第十章 现场总线技术 基本内容包括：以串行通讯方式取代传统的4－20mA模 拟信号，一条现场总线可为众多的可寻址现场设备实现多点 连接，支持底层现场智能设备与高层系统利用公用传输介质 交换信息；其核心是它的通讯协议，协议必须根据ISO的计 算机网络开放系统的OSI参考模型来制定，它是一种开放的 七层网络协议标准，多数现场总线只使用其中的一、二和七 层协议（即物理层、数据链路层、应用层，这三层也是最重 要和必须考虑的）。 即Fieldbus采用了三层网络结构，流量控制和差错控制 在数据链路层执行，报文的可靠传输在数据链路层或应用层 执行
第十章现场总线技术 现场总线技术始于20世纪80年代中期,于90年代初期 形成了几种较有影响的的标准,它们是 PROFIBUS(德国 和欧洲标准),FP(法国标准),ISP(可交互系统标 准), ISASP50(美国仪表协会标准)。 另外还有一些公司厂家推出了自已的现场总线产品, 形成了事实上的标准,比较著名的有CAN、HART和 LONWorks1994年和1995年ISP与 WORLD FIP的北美和欧 洲分会宣布合并,成立了FF( Fieldbus foundation)现场总 线基金会组织,旨在支持和帮助ICE/ ISA-SP标准化委员会 工作,推动和加速建立一个统一、开放、国际性的 Feldbus 国际标准
第十章 现场总线技术 现场总线技术始于20世纪80年代中期，于90年代初期 形成了几种较有影响的的标准，它们是PROFIBUS（德国 和欧洲标准），FIP（法国标准），ISP（可交互系统标 准），ISASP50（美国仪表协会标准）。 另外还有一些公司厂家推出了自己的现场总线产品， 形成了事实上的标准，比较著名的有CAN、HART和 LONWorks。1994年和1995年ISP与WORLD FIP的北美和欧 洲分会宣布合并，成立了FF（Fieldbus Foundation）现场总 线基金会组织，旨在支持和帮助ICE/ISA-SP标准化委员会 工作，推动和加速建立一个统一、开放、国际性的Feldbus 国际标准
