现场总线与工业以太网第一章1、控制系统的发展阶段：模拟仪表控制系统——集中式数字控制系统——集散控制系统（DCS）——现场总线控制系统（FCS）。

FCS作为新一代控制系统，一方面突破了DCS系统采用专用通信网络的局限，另一方面，把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。

可以说，开放性、分散性和数字通信是FCS最显著的特征。

2、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、多分支结构的通信网络，有通信就必须有协议。

故现场总线实质上就是一个定义了硬件接口和通信协议的标准。

是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时控制通信网络。

而FCS是用开放的现场总线通信网络，实现将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时网络控制系统。

3、现场总线和局域网的区别现场总线是连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时控制通信网络。

传输小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，但传输速率低，实时性高。

简言之，现场总线就是一种实时控制网络。

局域网用于连接局部区域的各台计算机，网络上传输的是大批量的数字信息，但不要求实时性。

局域网是一种高速信息网络。

．可以采用各种通讯介质，如双绞线、电力线、光纤、无现场总线局域网需要用专用电缆，如同轴电缆、光纤等。

线射频、远红外等。

4、现场总线控制系统体系结构企业管理层NT服务器（数据网络）局域网过程监控层其他工作站监控工作站（数据网络）现场总线接口现场总线网段现场控制层（控制网络）差压变送器温度变送器调节阀差压变送器差压变送器现现现现现现现现现现现现5、开放性、分散性、低成本性是现场总线最显著的3大特征6、具有代表性的现场总线（1）CAN（控制器局域网络）总线；（2）LonWorks总线（3）HART总线；（4）ModBus总线（5）CC-Link总线第二章基金会现场总线1、FF总线系统是现场总线基金会推出的总线系统。

FF总线是一种全数字的、串行的、双向传输的通信系统，是一种连接现场中各种传信号传输系统。

感器、控制器、执行单元的．2、基金会现场总线（FF）以ISO/OSI开放系统互联参考模型为基础，并对其进行了改造而成，保留了第1层的物理层，第2层的数据链路层和第7层的应用层作为FF通信模型的相应层，将应用层分为现场总线存取和应用服务两部分，并在应用层上增加了用户层。

3、FF现场总线系统分为低速H1和高速H2两种通信速率，以实现不同要求下的数据信息网络通信。

这两种总线均支持总线型或树形网络拓扑结构。

4、网络组成原理4.1 基金会现场总线的物理层物理层用于实现现场物理设备和总线间的连接，为现场设备与通信传输媒体的连接提供机械和电气接口，为现场设备对总线的发送/接收提供合乎规范的物理信号。

物理层作为电气接口，一方面接收链子数据链路层的信息，把它转换为物理信号，并传送到现场总线的传输介质，起到发送驱动器的作用。

另一方面，把来自总线传输介质的物理信号转换为信息，并送往数据链路层，起到接收器的作用。

按照IEC物理层规范的有关规定，物理层又被分为媒体相关子层和媒体无关子层。

媒体相关子层负责处理不同介质、不同速率的信号转换问题，也称媒体访问单元。

当出现读个连接时，物理媒体相关子层对所有连接同时传送。

在两个子层连接处，物理媒体相关子层选择形成所通过的单一数据流。

把它的信号送到媒体无关子层，其中之一，对不同种类的介质、不同传输速率要求的场合，应分别设置不同的物理层实体。

基金会现场总线支持多种传输介质：双绞线、电缆、光纤、无线介质，目前应用较为广泛的是前两种。

4.2 数据链路层（DDL）数据链路层位于物理层和总线访问层之间，为系统管理内核和总线访问子层总线访问媒体提供服务。

总线上的链路活动调度、数据的接收/发送、活动状态的探测和响应、总线上个设备间的链路时间同步等，都是通过数据链路层实现的。

每个总线端上有一个媒体访问控制中心，称为链路活动调度器（LAS）。

其拥有总线上所有设备的清单，由它来掌管总线段上各设备对总线的操作。

任何时刻每个总线端上总有一个LAS处于工作状态，总线段上的设备只有得到LAS的许可，才能向总线上传输数据。

其具有5种基本功能：（1）向设备发送强制数据（CD）；（2）向设备发送传递令牌（PT）；（3）为新入网的设备探测未被采用过的地址；（4）定期对总线发布数据链路时间和调度时间；（5）监视设备对传递令牌的响应。

数据链路协议数据单元（DLPDU），提供数据链路的协议控制信息。

协议控制信息由3部分组成：第1部分是帧控制信息；第2部分是数据链路地址，包括目的地址和源地址；第3部分是指明了DLDPU 的参数。

现场总线访问子层4.3是基金会现场总线通讯参考模型中应）现场总线访问子层（FASFAS 一起构成应用层。

FMS）它与用层的一个子层。

总线报文规范层（和数据链路层之间。

位于FMS应用关系服务协议机制；的协议机制可以划分为三层：FASFAS DLL映射协议机制。

它们之间的相互关系如下图所示：协议机制；用FAS服务协议机制FAS#1~n QUU#1~n QUU#1~n QUU应用关系协议机制应用关系协议机制应用关系协议机制映射协议机制DLL数据链路层现场总线报文规范4.4现场总线报文规范层（FMS）是通信参考模型应用层中的另一个子层，该层描述了用户应用所需的通信服务、信息格式、行为状态等。

FMS 服务分为确认和非确认两种。

所谓对象字典（OD）是指由于对象描述说明通信中跨越现场总线的数据内容，把这些对象描述收集在一起。

5、功能块为了支持不同厂商之间功能块的标准化和互操作性，FF定义了两个工具，即设备描述语言（DDL）和对象字典（OD）。

功能块应用进程位于基金会现场总线通信模型中的最高层——用户（开放系统互联）参考/OSI（国际标准化组织）ISO层，用户层是在．模型（ISO／OSI 该模型是国际标准化组织（ISO）为网络通信制定的协议，根据网络通信的功能要求，它把通信过程分为七层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每层都规定了完成的功能及相应的协议。

）中7层结构的基础上添加的一层。

现场总线系统是系统工作的应用进程集合。

应用进程是现场总线系统活动的基本组成部分，是最基本的对象。

每个应用进程表述了存在于一个设备内的分别包装组成的功能块。

功能块应用进程由功能块所构成的应用进程组成。

对象是构成功能块应用的基本元素。

5.1 功能块应用进程中（AP）的一个通用结构，把实现控制系统所需的各种功能划分为功能块，使其公共特称标准化，规定他们各自的输入、输出、算法、事件、参数与块控制图，把按时间反复执行的函数模块化为算法，把输入参数按功能块算法转换成输出参数。

功能块的内部结构如下图所示：功能块的内部结构事件输入执行控制事件输出输输输入参数输出参数出入处理算法（从其他功能块（连接到其他功能块）获算连接过来）取法功能块控制内含参数通信模式与通信协议6的核心部分之一是实现现场总线信号的数字通基金会现场总线参考信。

为了实现通信系统的开放性，其通信模型参考了ISO/OSI 模型。

可以是主站，也可以是从站。

在同一个网FF总线系统中的装置通信系统络中可以有多个主站，但在初始化时只能有一个主站。

FF功能块、网络管理、由设备中的通信栈来完成，通信栈包括系统管理、报文规范层、总线访问子层、数据链路层和物理层等。

基金会现场总数据链路主要涉及数据链路层和物理层，线的通信控制器及接口线路层位于物理层和总线访问子层之间。

总线通讯接口电路6.1 FFFF总线通讯接口电路如下图所示。

现现现现现现现FF现CPU媒体FB3050访问现通信控FF单元场制器总程序存储器线数据缓冲存储器同步时钟信号发生单元接口电路的功能入下：（1）总线上的信号驱动和信号接收。

（2）传输数据的串、并行转换，现场总线采用的是串行数据通信方式，而CPU采取的是并行数据。

（3）串行数据的编码和解码，FF采用两线制同步数据通信方式，采用同步通信方式时，发送发必须采用频率相同的和相位相同的线制采用“一4线制，2线制和4同步通信有时钟，通信方可进行。

．线制则是用同一传输时钟信号”，2对线传输数据信息，另一对线采用曼彻斯特编码和解码技术。

FF对线同时传输数据和时钟信号。

）信息帧的打包盒解包，总线上的信息采用分层打包的方式进行4（接收方和发送方一般是采用线制同步数据传输，由于是采用2包装，FF5）帧校验序列的产生和验证。

（各自的时钟来进行接收和发送。

校验法来检查数据传输现场总线采用了同步协议中广泛使用的CRC 的正确性。

一般都有通信控制器中专用硬件线路来完成。

6.2 协议数据的构成和层次现场总线协议数据的内容和模型中每层应附加相应的信息。

现场总线通信控制器的芯片6.3 FFSMAR公司，巴西的日本横河、富士公司，美国的SHIP STARFB3050公司的公司。

SMARProfibus现场总线第三章Profibus系列由三个兼容部分组成，即由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA。

Profibus-DP适用于设备级自动控制系统与分散I/O之间的高速通信。

Profibus-PA专为过程自动化设计，它能够将变送器和执行器连接到一根公共总线，使用2根线就可以完成供电和数据通信。

1、Profibus有一套完整的传输技术传输技术1.1 RS485．RS485接口标准：RS485是一种平衡传输方式的串行接口通讯，只能工作在半双工工作方式下。

两端都配置120Ω终端电阻。

RS485的特点是抗干扰能力强，传输速率高，传输距离远。

RS485允许最大可以连接32对发送器/接收器。

RS485网络接口：RS485网络一般采用总线型网络，采用半双同一时刻只能有一个节点发送数据，其他工、广播式通讯控制方式。

．所以通常节点都处于接收状态，否则会引起数据冲突导致通讯错误。

-从网络。

采用主主机从机从机从机从机RS4851）硬件组件，按照RS485组网技术及通讯协议分析：（依据通讯部）软件设置及编程，电气标准将各控制部件连接起来；（2 件的通讯协议进行设置和编程设计。

总线上的各RS485总线要求有物理标准和协议标准。

在RS485DATA+接口的通讯接口，所有的RS485部件必须具有标准RS485RS485分别连接在一起，在通讯两端配置终端电阻。

同时和DATA-通讯转换模块总线上各部件必须遵从同一种通讯协议。

RS232/485有些公司变频器没有RS485RS485RS232信号转换成信号。

可以将总线终端电阻配置选择，我们通过在通讯线的两终端外接120Ω电阻完成终端电阻配置。

RS485总线上，各部件必须具有相同的通讯参数，即具有相同的波特率、相同的数据位、相同的校验位、相同的停止位。