文档介绍：工业通信网络与技术 (现场总线)
许勇
******@guet.
主要教学内容和学时分配
第一章工业通信概述 2
第二章数据通信基础 4
第三章通信总线技术及应用 8
计算机接口总线
工控机与测控仪器接口总线
常用工业通信总线
第四章现场总线/控制网络的核心技术 8
现场总线概述
HSE/H1Profibus等
网络集成式控制系统
第五章汽车网络和CANbus 14
第六章工业以太网及其应用 4
合计 40
第六部分工业以太网
工业总线技术的发展趋势:
、自成一体的系统定会消亡
早期的总线技术多注重在通信协议上,而近年来其技术发展逐渐转向应用与用户层的相关规范,如设备描述、标准功能块等。
应用系统设备间的互连不只要完成数据通信,还要构成控制网络,形成测量控制应用系统,而应用与用户层规范与设备间的互可操作性直接相关。设备间的互操作依靠应用层协议
CAN是封装在芯片中的通信协议;
485只是物理层的电气接口规范,
由它们构成控制网络还需借助另外的协议规范
数据信号的传输、数据理解
HSE;;透明工厂等,各种控制网络都在向数据网络挂靠
具有网络浏览功能的PLC;具有网络浏览功能的远程数据终端
借助通用浏览器工具得到专用设备的数据信息
控制设备走向开放的窗口。
以太网技术进入控制网络的优势和问题
我国的EPA标准
,管控一体化目标下的数据综合利用
有线、无线通信的结合;控制网络与其它网的互连;
数据集成,综合利用:共同构成测量控制系统;发布运行、调度信息
可能的出路
出路一各种现场总线统一到1-2种。IEC61158的产生本身就说明这种可能性很小。
出路二开发所有现场总线通用的接口,成本较高且难度较大。
出路三各国不理睬IEC61158,采用自主知识产权的协议。不符合经济全球化发展趋势。
出路四、TCP/IP等协议,并使其在工业体育场成熟应用,易于被广大国家用户、集成商、OEM及制造商接受和欢迎。
工业
概论
进军工业自动化的主要动力是:①成本低;②速度的提高,因普通遍应用所形成的硬件资源、软件资源和广泛支持。是世界上应用最多的网络,超过93%。
现场总线标准之争,给了以太网进入自动化领域一个难得的机会。面向工厂自动化基于以太网+TCP/IP的解决方案,称之为“透明工厂”。望文生义可以理解为:“协议规范统一,信息透明存取”。
以太网已成功的应用于工业自动化诸多方面,以太网技术入工业过程控制底层,即设备层,甚至取代现有的现场总线技术成为统一的工业网络标准?
以太网在自动化领域应用现状
工业以太网成功应用实例,主要集中在以下几个方面:
车间级生产信息集成:主要由专用生产设备、专用测试设备、条码器、PC机及以太网络设备组成;主要功能是完成车间级生产信息及产品质量信息的管理。
管理层信息网络:即支撑工厂管理层MIS系统的计算机网络。主要完成如ERP的信息系统。SCADA系统:特别是一些区域广泛、含有计算机广域网技术、无线通信技术的SCADA系统,如城市供水或污水管网的SCADA系统、水利水文信息监测SCADA系统等。
个别的控制系统网络:个别要求高可靠性和一定实时性的分布式控制系统也有采用以太网+TCP/IP技术,并获得很好的效果;如水电厂的计算机监控系统。
传统以太网
以太网的工作原理
DIX V2(1982)是世界上第一个局域网产品(以太网)的规约。
IEEE 的 标准。
DIX V2 标准与 IEEE 的 标准只有很小的差别,因此可以将 局域网简称为“以太网”。
严格说来,“以太网”应当是指符合 DIX V2 标准的局域网
网卡的作用
网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card),或“网卡”。
网卡的重要功能:
进行串行/并行转换。
对数据进行缓存。
在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
实现以太网协议。
CPU
高
速
缓
存
存储器
I/O 总线
至局域网
网络接口卡
(网卡)
串行通信
并行通信