S7-200 VB0～VB1 VB2～VB3
• 借助工业以太网（Ethernet）、现场总线网（Profibus DP)实现了
现场设备层、过程监控层与信息管理层之间的通信。各
种智能设备可以方便地进行数据交换，对生产工艺流程的监控 可以完全在现场设备层次上实现。应用现场总线技术可以将各 种分布在控制现场的相关智能设备和I/O单元方便地连接在一起， 构成控制系统。
到LonWorks网
• i.LON 10 以太网适配器，把家庭控制器直接连接到以
太网
• i.LON 100 Internet服务器是一个网络接口，连接
LonWorks网络到企业IP网络或者Internet
4．计算机网络的种类 • 现在最常见的划分方法是:按计算机网络覆盖的地理范
围的大小，一般分为广域网(WAN)和局域网(LAN)。
图2-10 屏蔽双绞线
图2-11 非屏蔽双绞线
• 双绞线按电气性能划分的话，通常分为：三类、四类、五类、 超五类、六类、七类双绞线等类型，数字越大，版本越新、 技术越先进、带宽也越宽，当然价格也越贵了。三类、四类 线目前在市场上几乎没有了。目前在一般局域网中常见的是 五类、超五类或者六类非屏蔽双绞线。屏蔽的五类双绞线外 面包有一层屏蔽用的金属膜，它的抗干扰性能好些。
LonTalk协议
• LonWorks技术所使用的通信协议称为LonTalk协议。
LonTalk协议遵循由国际标准化组织（ISO）定义的开
放系统互连（OSI）模型。它提供了OSI参考模型所
定义的全部七层服务，支持灵活寻址。表2-1给出了对
应七层OSI参考模型的LonTalk协议为每层提供的服务。
认识智能节点
• 知识点：认识基于LonWorks现场总线智能小区控制网
络的结构、组成；认识LonTalk协议、Neuron芯片与智 能节点的结构、组态的概念与作用、计算机网络知识、 综合布线基础等
• 技能点：制作双绞线网线、会使用网线测试仪检测网线； 会设计智能小区网络系统及网络布线；设计监控网络的 人机界面；配置远程监控网络
的情况下要求通信是确定的、可重复的。
3．信息管理层
• 它处于控制系统的最高层，采用通用的TCP/IP协议，信息层可连 接的设备包括控制器、PC、操作员站、高速I/O、其他局域网设 备，还可以通过网关设备接入因特网。上级领导可直接通过访问 服务器来了解现场动态，也可根据需要将调度、计划等信息登记
成为信息管理系统。
模块一:现场总线与自动控制 知识点： 了解现场总线系统的组成；认识现场总 线与现场总线系统；了解现场总线系统的结 构特点及标准；了解现场总线的拓扑结构 技能点： 应用现场总线技术实现液位的自动控制
工程师站
工业以太网Ethernet
主控站PLC S7-300 S7-315-2DP Profibus总线 Profibus总线 现 场 显示面板 远程I/O S7-300 S7-315-2DP 工作现场PLC
前者结构简单，成本低，但功能有限；后者功能强大，但结构复杂，成本较高。
认识神经元芯片
• 神经元芯片是一个带有多个处理器、读写/只读存储器（RAM
和ROM）以及通信和I/O接口的单芯片系统。只读存储器包含
一个操作系统、LonTalk协议和I/O功能库。芯片有用于配置数 据和应用程序编程的存储器，并且两者都可以通过网络下载。 在制造过程中，每个神经元芯片都被赋予一个永久的、全世 界唯一的一个48位码，我们称之为神经元ID号（Neuron ID）。
Profibus总线
分散I/O
驱动器
传感器
执行机构
2．过程监控层
• 它处于控制系统的中间层，由操作台计算机、控制台计算机或
PLC加以太网卡等组成工业以太网，操作台计算机利用组态软件
实现对工作现场的监试控制，现场设备层将来自生产第一线的数 据（如速度、图像等）传送到控制室，置于实时数据库，进行控 制及计算、动态显示参数、报警及历史数据保存；操作台计算机 将实时数据库的数据送到服务器的数据库中，进行保存和数据处 理。 • 过程监控层的通信特点是要求有较高的网络速率，实时性要求高
• （5）采用本质（征）安全型总线，更加适合直接安装于石油、化工等危险防 爆场所，减少系统发生危险的可能性。（本质安全是指不附加任何安全装置， 只利用本身结构的设计，以限制电路自身的电压或电流来防止产生过热、起 弧或火花而引起火灾或引发危险性气体的燃爆事故。）
现场总线
a)过程控制系统采用的DCS的接线方式
在网络化的测控系统中，被称为智能节点的现场仪表或控制器不仅应具有执行
协议、实现数据采集和处理、完成控制等功能，而且还需要提供与通信介质的 接口，以公用的协议进行通信。
*****智能节点的作用：现场仪表或控制器作为测控网络的现场智 能设备叫智能节点，主要用于接收和处理来自传感器的输入数据，
执行通信和控制任务，控制执行器的操作等。智能节点中的核心
• 双绞线的最大传输距离为100m。如果要加大 传输距离，在两段双绞线之间可安装中继器， 最多可安装4个中继器。如安装4个中继器连接 5个网段，则最大传输距离可达500m。
RJ-45接线的标准及顺序
• RJ-45接线有两种标准：EIA／TIA 568A和EIA／TIA 568B。 • 在EIA／TIA 568B标准中，接头接线顺序为 • 白橙／橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕 • 在EIA／TIA 568A标准中，接头接线顺序为 • 白绿／绿／白橙／蓝／白蓝／橙／白棕／棕 • 使用比较多的标准是EIA／TIA 568B，本任务以EIA／TIA 568B为例介绍制作步骤。
• 在图1-3中，工程师站就可以担当信息管理层的一部分，如果工程 师站的功能不够，则在旁边再添加几个带网络接口的计算机，分 担一些功能，就形成了信息管理层。 • 信息层通信的主要特点是通信数据量大，通信的发生较为集中， 要求有高速链路支持，对实时性要求不高。
现场总线控制系统的优点
• （1）具有较高的性能价格比。系统综合成本及一次性安装费用减少近40%。 由于导线、连接附件的大幅度减少，使原来的几百根，甚至几千根控 制电缆减少到一根总线电缆，从而也使接线端子、电缆桥架等附件大幅 度地减少。示意图如图1-6所示。a)过程控制系统采用的DCS的接线方式b)现场 总线接线方式图1-6 两种控制系统的接线方式比较 • （2）系统性能大幅度提高，使控制系统的档次跨越了一个台阶，数据传输更 可靠，数据响应更快速，抗干扰能力更强。许多总线在通信介质、信息检验、 信息纠错、重复地址检测等方面都有严格的规定，从而确保总线能够通信快 速、完全可靠地进行。 • （3）系统具有强大的自动诊断、故障显示功能。诊断包括总线节点的通信故 障、电源故障，以及现场装置和连接件的断路、短路故障，从而迅速地发现 系统的各种故障位置和状态。 • （4）采用数字信号通信，有效提高了系统的测量和控制精度。各种开关量、 模拟量信号就近转变为数字信号，避免了信号的衰减和变形。
事务处理、权限证实、背景诊断、软件计时器、网络管理和路由等。同时，它还
控制网络通信端口，物理地发送和接收数据包。该处理器用共享存储区中的网络 缓存区与CPU-1通信，用应用缓存区与CPU-3通信。CPU-3是应用CPU，它完成 用户的编程，其中包括用户程序对操作系统的服务调用。
网络适配器 • PCLTA-21网络适配器是一个LonWorks接口，它连接PC
可达几百台。
一、认识双绞线
• 双绞线是由不同颜色的4对8芯线组成，每 两条按一定规则绞织在一起，成为一个芯 线对。它是计算机局域网最基本的连接、传输介
质，它在一定程度上决定了整个网络性能。它一 般有屏蔽（STP，如图2-10所示）与非屏蔽（UTP， 如图2-11所示）双绞线之分，屏蔽的当然在电磁 屏蔽性能方面比非屏蔽的要好些，但价格也要贵 些。
技术是LonTalk协议和神经元芯片。
智能节点的开发分为两类：
一类是利用神经元芯片完成所有的工作(包括通信和用户应用程序)，节点中不 再包含其它处理器，这类智能节点称为基于神经元芯片的节点； 另一类是只利神经元芯片完成通信工作，而用户的应用程序由其它的处理器( 如微处理器、微控制器或PC机)来完成，这种智能节点称为基于主机的节点。
•
神经元芯片内部有三个CPU：MAC CPU、网络CPU和应用CPU。如图
2-6所示。CPU-1是MAC
CPU，完成介质访问控制（Media Access Control），处
理LonTalk协议的第1和第2层，包括驱动通信子系统硬件和执行算法。CPU-1和 CPU-2用共享存储区中的网络缓存进行通信，正确的对网上报文进行编解码。 CPU-2是网络CPU，它实现LonTalk协议的第3到第6层，处理网络变量、寻址、
• 所谓广域网，就是地理上距离较远的网络连接形式，例如著名的
Internet网、Chinanet网就是典型的广域网。 • 所谓局域网，就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范 围较小。一个局域网的范围通常不超过10km，并且经常限于一 个单一的建筑物或一组相距很近的建筑物。 几乎每个单位都有 自己的局域网，有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。局域网 在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的
• T568A线序 ： 12345678 绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕
T568B线序 ：
12345678 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕 直通线： 两头都按T568B线序标准连接。
交叉线：
一头按T568A线序连接，一头按T568B线序连接。
综合布线系统的组成
1．设备室子系统：主要是指语音系统的电话总机房和数据系统 的网络设备室。该子系统主要由配线架和连接配线架与设备的电 缆组成。 2．配线架子系统：指除设备室外，所有楼层的配线架。 3．垂直干线子系统：提供垂直方向的电缆，组成楼层之间及外 界通信的通道。 4．水平干线子系统：通常使用无屏蔽双绞线，将垂直干线延伸 到用户工作区，在需要高速应用时，水平干线也可采用光缆。 5．工作区子系统：由信息插座及连接到用户设备的连线组成。