现场总线控制技术总结

现场网络

1、CAN总线的主要技术特点、技术规范、报文帧类型、帧结构、网络控制体系以及常见的CAN通信控制器 主要技术特点:

?CAN网络上的节点不分主从

–任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活 ?CAN采用非破坏性的总线仲裁技术 -载波监听多路访问、逐位仲裁 -先听再讲

-当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而节省了总线冲突的仲裁时间。 ?CAN网络上的节点具有不同的优先级 –可满足对实时性的不同要求

–高优先级的数据可在134微秒内得到传输

?通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式收发数据，无需专门的“调度”

?CAN的直接通信距离

–最远可达10km（速率5kbps以下）；

–通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m）。 ?CAN总线上的节点数决定于总线驱动电路，一般为 –可达110个； ?报文标识符：

–CAN2.0A为2032种

–CAN2.0B扩展帧的报文标识符几乎不受限制 ?CAN为短帧结构，传输时间短，受干扰概率低

?CAN节点具有良好的检错功能，出错率低–节点中均有错误检测、标定和自检能力。

1-1 什么是现场总线？现场总线出现的历史背景是怎样的？

定义：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。它广泛应用于制造业、流程工业、楼宇、交通等领域的自动化系统中。

背景：从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准，那就是4一2OmA的模拟信号标准。20世纪70年代，数字式计算机引人到测控系统中，而此时的计算机提供的是集中式控制处理。20世纪80年代，微处理器在控制领域得到应用，微处理器被嵌人到各种仪器设备中，形成了分布式控制系统。

随着微处理器的发展和广泛应用，产生了以IC代替常规电子线路，以微处理器为核心，实施信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能的智能设备。一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式智能化仪表产品，其本身具备了诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历史信息报告、状态报告、趋势图等功能通信技术的发展，促使传送数字化信息的网络技术开始得到广泛应用。与此同时，基于质量分析的维护管理、与安全相关系统的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通

课程论文

现场总线技术

题 目： CAN总线通信系统设计 学院（系）： 信息工程学院专业班级： 学生姓名： 学号 ：

指导教师： 年 5

月 20日

2013

摘要：现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计

算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，是一种多主方式的串行通讯总线，数据通信实时性强。与其它现场总线比较而言，CAN总线具有通信速率高、容易实现、可靠性高、性价比高等诸多特点。

CAN总线是控制器局域网总线(contr01ler AreaNetwork)的简称。属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其高性能、高可靠性及独立的设计而被广泛应用于工业现场控制系

工业4.0时代的工业控制网络

王彤

（哈尔滨工业大学（威海）信息与电气工程学院 威海 264200）

摘 要：德国自2013年正式提出“工业4.0”战略以来，加紧将信息通信技术应用到工业生产中，建立信息物理系统（CPS），通过智能工厂和智能生产，对工业产品制造、物流管理等各个环节进行智能化全程控制，以促进工业生产的智能化、数字化、网络化和服务化发展，并催生出新型商业模式和生产方式。目前，中国工业存在要素成本上升迅速、产能过剩矛盾突出、国际产业链低端锁定等诸多难题，有必要借鉴德国工业4.0战略的基本思路和实施机制，借助于正在迅速发展的新产业革命的技术成果，加快推进工业生产制造方式、产业组织和商业模式等方面的创新，加快促进工业生产的全面转型升级。 关键词：德国工业4.0；工业控制网络；智能工厂；前景发展；中国工业的发展升级 中图分类号：TP391 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：

Industrial control network developing in the age of industrial 4.0

Wangtong

（Academy of electronic information and electric

缩写词全称：

（1） SCC：Supervisory Computer Control 计算机监督控制 （2） DDC: Direct Digital Control 直接数字控制 （3） DCS：Distributed Control System 集散控制系统

（4） CIMS：Computer Integrated Manufactured System 计算机集成制造系统 （5） FCS：Fieldbus Control System 现场总线控制系统

（6） CIPS：Computer Integrated Process System 计算机集成过程系统 （7） PLC：Programmable Logic Controller 可编程逻辑控制器

关于DCS:

集散型控制系统，又称分布式控制系统。是计算机技术（Computer），通信技术（Communication），图形显示技术（CRT）,控制技术（Control）的发展产物。 主要特点：可靠性高，灵活的扩展性，完善的自主控制性，完善的通信网络。 设计思想：危险分散，控制功能分散，操作和管理集中。

DDZ_II DDZ_III:电动单元组合仪表

II特点：

（1） 采用0-

第一章 现场总线控制系统（FCS）

第一节 概述

现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统（DCS）后的新一代控制系统。由于它适应了工业控制系统向数字化、分散化、网络化、智能化发展的方向，给自动化系统的最终用户带来更大实惠和更多方便，并促使目前生产的自动化仪表、集散控制系统、可编程控制器（PLC）产品面临体系结构、功能等方面的重大变革，导致工业自动化产品的又一次更新换代，因而现场总线技术被誉为跨世纪的自控新技术。

一、 现场总线的发展

随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次，从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线（Fieldbus）就是顺应这一形势发展起来的新技术。

1、什么是现场总线

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。

现场总线控制系统与管理实践教学总结

为全面落实本学期的实践教学任务，切实抓好实践教学环节，现对本学期的实践教学工作总结如下： 一、师德方面：

实践课程注重培养学生的动手能力，所以在课堂中，我坚持以学生为本，耐心地给他们指导，不惜牺牲休息时间，从内心让学生通过我的课程学到自己满意的知识，同时随时保留着一个认真负责的心态，严格要求学生。在课后认真准备教学内容以及教学课件，争取更直观更清楚地向学生传递项目思想，认真评阅学生的项目，详细记录其中的问题，及时向学生讲解反馈，真正让学生听懂，看懂，懂做。

二、在实践教学方面：

结合相关课程开发的讲座，把课程内容从以教师讲授和课本知识为载体，变成以完成项目任务为载体。把学生被动听讲，变成学生主动参与操作，积极参与新知识的探索。把课程从教师讲解为主，变成由教师积极引导、创造学习的环境条件为主。知识不是教师“教”会的，而是学生“学”会的；能力不是教师“讲”会的，而是学生“练”会的内容。在实际的教学过程中，我不断和电子实验室其他老师交流工作经验，共同探讨教学过程中存在的问题。同时作为一名实践教学指导老师，我不断加强自己的实践能力，在实践的同时积极与理论知识结合，带领学生通过具体的实践项目而提高实践能力。在教学方法

南京工程学院

成绩 自动化学院

现场总线技术及其应用课程论文

专 业： 自动化（数控技术） 班 级： K数控ZB093 学 号： 240095410 学生姓名： 陈 浩 任课教师： 徐庆宏

题目： 基于CAN总线的通信系统设计

摘 要

现场总线技术被誉为自动化领域的局域网，它是计算机技术、通信技术、控制技术的集成。其中，CAN总线是控制器局域网总线(contr01ler AreaNetwork)的简称。属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其高性能、高可靠性及独立的设计而被广泛应用于工业现场控制系统中。SJAl000是一个独立的CAN控制器，PCA82C200的硬件和软件都兼容，具有一系列先进的性能，特别在系统优化、诊断和维护方面，因此，SJAl000将会替代PCA82C200。SJAl000支持直接连接到两个著名的微型控制器系列80C51和68xx。下面以单片机STC89C52和SJAl000为例，介绍CAN总线模块的硬件设计和CAN通

现场总线技术与应用

现场总线是应用生产现场、在微机化测控设备之间实现双向数字通信系统，是开放式、数字化、多点通信的低层控制网络。

现场总线是在20世纪年代中期发展起来的。现场总线技术是将专用的微处理器植入传统的测控仪表，使其具备了数字计算和通信能力，采用连接简单的双绞线、同轴电缆、光纤等作为总线，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测控仪表之间、远程监控计算机之间实现数据共享，形成适应现场实际需要的控制系统。它的出现改变了以往采用电流、电压模拟信号进行测控信号变化慢，信号传输抗干扰能力差的缺点，也改变了集中式控制可能造成的全线瘫痪的局面。由于微处理器的使用，使得现场总线有了较高的测控能力，提高了信号的测控和传输精度，同时丰富了控制信息内容，为远程传送创造了条件。

现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，一出现便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普通遍关注。现场总线导致了传统控制系统结构的变革，形成了新型的网络集成式全分布控制系统--现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。 一、现场总线的特点

现场总线系统打破了传统模拟控制系统采用的一对一的设备连线模式，而采用了

淮海工学院

11-12学年第1学期现场总线与控制网技术试卷(B)半开卷

一、填空题（本大题共11小题，每空1分，共30分）

1．以现场总线为基础的企业网络系统按功能可分为（）、（）和（）三层。

2．最常用的两种差错校正方法是（）和（）。

3．LonWorks技术的核心是神经元芯片，主要包括( )和( )两大系列。

4．GSD文件一般可分为（）、（）和（）三个部分。

5．LonTalk协议的网络地址有三层结构，分别为（）、（）和（）。

6．网络拓扑结构主要有( )、（）、( )、( )等拓扑结构。

7．CAN总线中故障状态有3种，分别是（）、（）和（）。

8．PROFIBUS总线存取协议方式包括主站间的（）和主站与从站间的（）。

9．LonWorks控制网络主要包括（）、（）和（）三大部分。

10．PROFIBUS总线中提供了( )、( )和( )三种传输技术。

11．在介绍过的交换技术中，通信之前需要事先建立连接的是( )和（）。

二、简答题(本大题共5小题，每题6分，共30分)

1.什么是现场总线技术？其技术特点有哪些?（6分）

2．CAN的数据链路层中分哪两个子层？它们的主要功能是什么？（6分）

3．总线仲裁的定义是