现场总线控制技术实验报告

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

实验课程名称：汽车电子控制技术

开课实验室： 2011年 6 月1 日 年级、专业、 班级 名称 原理实验 教师评语 教师签名： 年 月 日 目 录 1 实验目的 2 实验装备 3 实验概况 4 实验结果与分析

学号 姓名 指导教师 成绩 实验项目 冷却液温度传感器和进气温度传感器1. 实验目的

1测量在不同的冷却液温度下冷却液温度传感器的电阻值和电路电压以演示该传感器的工作原理。

2测量在不同的进气空气温度下，进气温度传感器的回路电压，以演示该传感器的工作原理。 2.实验装备

GW98—Ⅰ型电控汽车模拟实验台：传感器控制机构模拟器。 3 实验概况

1）冷却液温度传感器原理 1、接通模拟器电源。 2、置 。 停车/空挡开关测试钮于“排除短路”位置（正常停车空挡状态）3、把节气门旋钮置于“怠速”位置。 4、置车辆状态钮于“点火接通”位置。

5、向模拟器右边的电脑监视器（以下简称监视器）输入冷却液温度代码16。 6、用模拟器右上角的选择开关调出40并按下输入钮输入，以设置环境温度为-30℉（-34.

实验课程名称：汽车电子控制技术

开课实验室： 2011年 6 月1 日 年级、专业、 班级 名称 原理实验 教师评语 教师签名： 年 月 日 目 录 1 实验目的 2 实验装备 3 实验概况 4 实验结果与分析

学号 姓名 指导教师 成绩 实验项目 冷却液温度传感器和进气温度传感器1. 实验目的

1测量在不同的冷却液温度下冷却液温度传感器的电阻值和电路电压以演示该传感器的工作原理。

2测量在不同的进气空气温度下，进气温度传感器的回路电压，以演示该传感器的工作原理。 2.实验装备

GW98—Ⅰ型电控汽车模拟实验台：传感器控制机构模拟器。 3 实验概况

1）冷却液温度传感器原理 1、接通模拟器电源。 2、置 。 停车/空挡开关测试钮于“排除短路”位置（正常停车空挡状态）3、把节气门旋钮置于“怠速”位置。 4、置车辆状态钮于“点火接通”位置。

5、向模拟器右边的电脑监视器（以下简称监视器）输入冷却液温度代码16。 6、用模拟器右上角的选择开关调出40并按下输入钮输入，以设置环境温度为-30℉（-34.

第一轮实验：实验一、六、七

第二轮实验：实验二、四、五、八、九

不用看实验三

现场总线与网络化仪表

实验指导书

东北大学秦皇岛分校

前 言

《现场总线与网络化仪表》是一门实践性的专业技术课程，因此必须在课堂教学的基础上配合以足够的实践性教学环节，以理论联系实际，使学生深入理解课堂知识，加强学生动手能力和分析问题解决问题的能力。本实验指导书是《工业网络技术》一书的配套教材。

该实验指导书紧密结合教材内容，以西门子S7-200及PC机作为实验硬件，深入浅出地介绍MODBUS通信。全书共分两部分。

第一部分 基础篇，包括利用西门子S7-200库指令实现PC机与PLC之间的MODBUS通信，CRC校验的程序编写调试的实现等。

第二部分 提升篇，利用自由口通信方式实现PC机与PLC之间的通信，MODBUS主从站库指令的剖析实现及调试。

对于每一个实验都给出了实验目的、实验内容、预习要求、报告要求、实验提示等。实验提示部分我们仅给出部分文字提示或者实验程序，以作为学生自己编程时参考。我们主张学生做实验前，充分预习准备，依靠自己在实验前编出的程序，经过实验调试改正程序，得出正确的实验结果。这样的实验才能真正有收获，才

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

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

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

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。