大连交通大学
现场总线概述
2.现场总线的特点
开放式系统
➢ 通信协议一致公开，任何人、任何单位均可采用 ➢ 不同厂家的设备遵守相同的技术规范 ➢ 不同厂家的设备可实现信息互访 ➢ 用户可按需要，任意选用现场总线设备 ➢ 不同设备之间可实现资源共享 ➢ 与其他网络（如互联网）相联，可实现网络与数据库共
大连交通大学
列车网络特点
列车控制网络的特点
➢ 工作环境恶劣，可靠性要求高； ➢ 实时性（时间确定性）要求高； ➢ 列车组成的动态性（自动组网）。
大连交通大学
列车网络的层次结构
网关
车辆总线 控制 控制 控制
单元1 单元2 单元n
控制器总线
传感器
控制器
列车总线
网关
网关
车辆总线 控制 控制
单元1 单元n
— 传统控制系统中设备的连接都是一对一的
➢ 布线简单，工程安装周期缩短、维护也很方便 ➢ 很强的系统扩展性
– 主机能自动识别设备的增加或删减 – 无需架设新的线缆 – 无需系统停机
大连交通大学
现场总线概述
2.现场总线的特点
现场总线控制系统结构
大连交通大学
现场总线概述
3.现场总线的特殊功能
(1)经济、安全、可靠地传输信息
➢ 经济性 • 信息、电源同时传输 • 介质廉价
➢ 安全性 • 解决防爆问题
➢ 可靠性 • 电磁、气候、机械环境适应性
大连交通大学
现场总线概述
3.现场总线的特殊功能
(2)正确使用所传信息
➢ 可互操作性：不同厂家的设备相互理解所传信息
(3)及时处理所传信息
➢ 信息处理现场化，避免信息在网络上过多传输
大连交通大学
列车总线通信任务
诊断计算机
列车服务员
司机室
机车
客车
客车
具有司机室的客车
列车总线上不同类型的通信主要用于:
1) 控制
牵引控制: 车辆控制:
2) 故障诊断
设备故障, 维修信息
3) 状态信息查询
设备运行及状态
远程, 重联牵引,... 灯, 门, 加热, 倾摆, ...
4) 旅客信息
预报下一站, 故障, 线路. 预定座位等
大连交通大学
现场总线概述
1. 现场总线的概念
➢ 是应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制 系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
网
包括PLC以及各种智能化的现场控制设备
络 节
基于统一、规范的通信协议
点
通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享
网
位于 生产控制 的底层
络
网络结构
体
系
通信总线在现场设备中的延伸
大连交通大学
现场总线概述
2.现场总线的特点
全数字通信
➢ 抗干扰能力和传输精度得到显著提高
—信号的检错、纠错机制得以实现
➢ 可进行多参数传输，消除了模拟信号的传输瓶颈
—现场设备的测量、控制信息以及其他非控制信息如设备类 型、型号、厂商信息、量程、设备运行状态等都可以通过 一对导线传输到现场总线网络上的任何智能设备，如中央 控制器等。
大连交通大学
现场总线技术与计算机通信技术
计算机通信技术的发展会从各个方面影响现场总 线的发展。
但是，二者在基本功能、信号传输要求和网络结 构上均有所不同。
大连交通大学
现场总线技术与计算机通信技术
1. 基本功能
计算机通信的基本功能：可靠地传递信息。 现场总线的功能则是包括了更多的内容： ①高效、低成本地实现仪表及自控设备间的全数字化通信，
➢ 为系统集成的自主性提供了产品保障
大连交通大学
现场总线概述
2.现场总线的特点
分散控制
现场设备的智能化与功能自治性：它将传感测量、补偿 计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成 ，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随 时诊断设备的运行状态。
由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得 现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构 。
大连交通大学
现场总线概述
2.现场总线的特点
对环境的高度适应
➢ 专为现场环境设计 ➢ 可支持多种传输介质
—双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等
➢ 可两线制供电 ➢ 支持本质安全与防爆
大连交通大学
现场总线概述
现场总线是多分支结构，其网络拓扑可为总线型、星型 、树形等多种形式，以总线型为主。
大连交通大学
现场总线概述
5.现场总线的产生与发展现状
➢ 现场总线近年来成为控制领域的研究热点 ➢ 各国投入巨额资金与人力在开发这一技术，形成了企业、
国家、国际标准（欧洲、北美、亚洲、中国），呈现百花 齐放的现状。最后，通过妥协，现场总线技术出现了协调 共存、共同发展的局面 ➢ 现场总线国际标准IEC61158包含了八种类型，据说可能还 要增加到十二种类型
享
大连交通大学
现场总线概述
2.现场总线的特点
互可操作
➢ 不同设备间，除了能实现信息互访外，还能理解信息的含 义，并能根据信息要求进行操作
➢ 即某厂家生产的设备能够对另一个厂家的设备进行控制和 操作
➢ 不同厂家的相同类型的设备可以互相替换
➢ 可统一组态，无需专用的驱动程序
➢ 解决了设备的垄断性和产品故障处理的时效性
大连交通大学
现场总线概述
4.现场总线的网络结构
➢ 线状（总线、菊花链型）、星型、树型 ➢ 以线状结构为多
大连交通大学
现场总线概述
5.现场总线的产生与发展现状
➢ 现场总线技术产生于二十世纪八十年代 ➢ 是为满足日益急迫的企业综合自动化的需求 • 开放性 • 通用性 • 可靠性 ➢ 智能仪表为现场总线的出现奠定了基础
车辆总线 控制 控制
单元n 单元1
网关
车辆总线 控制 控制 控制
单元n 单元2 单元1
控制器总线
传感器
控制器
大连交通大学
常见的列车通信网络
• 1、现场总线 • 2、TCN • 3、工业以太网
大连交通大学
现场总线
• 1、定义
• 2、组成 • 3、特点
1）全数字通信 2）系统的开放性 3）互可操作性 4）通信的实时性与确定性 5）功能自治性 6）现场环境的适应性 4、优缺点 5、与计算机通信的区别
列车总线控制基础
课程的基本内容
第1章 绪 论 第2章 网络与通信基础 第3章 微机控制基础 第4章 列车通信网络 第5章 CRH系列动车组网络控制系统 第6章 列车自动运行控制系统
大连交通大学
列车通信网络的定义
列车通信网络是一个安装在列车上的计算机局域网络系统，负 责对整列车各部分信息的采集与传递，对整列车进行控制、监 测、故障诊断以及为旅客提供信息服务。