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第一章 现场总线概述


• (11)1998年9月30日经过投票表决,结果是68赞 成,32反对,由于反对率又超过25,因此又被否 决了。
• 1998年10月在IEC/TC65于美国休斯敦召开的年会 上,IEC/SC65/WG6组长R· Caro以投反对票中的6 H· 个国家 (丹麦、波兰、斯洛伐克、罗马尼亚、卢 森堡与捷克)所附的意见为非技术性意见为由, 要求TEC在统计最终投票表决结果时, 不计入上 述6国的反对票。
3.2 现场总线和一般通信网络的 区别
• 自动化控制的现场范围可以从一台电气设 备到整个车间甚至是整个工厂。 • 受控设备和网络的环境可能很复杂,对信 号的干扰往往是多个方面的,而要求的控 制对实时性的要求较强。这决定了现场总 线有别有一般的通信网络。
4 多种总线协议共存
• 4.1 现场总线的现状 • 4.2 总线标准的制定 • 4.3 几种主流的总线标准介绍 • 4.4 DeviceNet、ControlNet 和 EtherNet/IP 的比较
4.1 现场总线的现状
(1)多种总线共存 (2)每种总线各有其应用领域 (3)每种总线各有其国际组织 (4)每种总线均有其支持背景 (5)设备制造商参加多个总线组织 (6)多种总线均作为国家和地区标准 (7)工业以太网引入工业领域
4.2 总线标准的制定
• 一、制订标准的机构 • 二、制订现场总线标准的机构 • 三、制订现场总线的程序和阶段 • 四、有关投票表决的规定 • 五、制订国际标准的历程 • 六、现有的现场总线国际标准 • 七、产生多标准的原因 • 八. 多种现场总线标准并存带来的问题
2 工业控制系统的发展
• 随着微处理器的快速发展和广泛应用,数 字通信网络延伸到工业过程现场成为可能, 使用集成电路代替常规电子线路,实施信 息采集、显示、处理传输以及优化控制等 功能的智能设备。设备之间彼此通信、控 制,在精度,可靠性、可维护性等都有更 高的要求,由此导致了现场总线的产生。
3 现场总线定义
SubCommittee的缩写,而SC65C是SC65下边的
一个组织),负责测量和控制系统的数字数据
通信的标准化工作。
• (3)WG6是SC65C下的工作组 (WG是Working
Group的缩写,WG6是第6工作组),成立于 1988年,负责工业过程计算机子系统间的通 信的标准化工作。现场总线技术标准化的具 体工作是由WG6来负责的。
• (12)1999年6月15日IEC执委会作出决议,即
修改现有技术报告包括构筑不同框架的协议 以及其所需的服务,并且至少应包括一种其 他协议,在4个月内作为FDIS递交投票。执委 会同意省略CDV阶段以满足目标设定时间,并 提出若4个月后有可能准备不好文件,或在投 票阶段最后投票失败,现有的技术报告 (指 FF的HI)将转化为IEC标准。
鼓相当,谁也胜不了谁,于是握手言和,合并 成为现场总线基金会 FF(FieldbusFoundation) ,它 推出的基金会现场总线(FoundationFieldbus)也 简称FF。 • 但前者代表一个组织;而后者代表现场总线。 • 当时,WorldFIP的北美部分参加了现场总线基 金会FF,但WorldFIP的欧洲部分仍保持独立。 • (9)1994年因FF已成立,IFC解散了。
• Type5 FF HSE现场总线 • Type6 Swift-Net 现场总线 • Type7 WorldFIP现场总线
• Type8 INTERBUS现场总线
• Type9 FF H1现场总线 • Type10 PROFInet现场总线
七、产生多标准的原因
• (1)各种现场总线都是受国际上一些处于垄断地位的跨 国大公司所支持。 • (2)跨国大公司为了他们的长远利益和保持他们的垄断 地位又不得不去开发现场总线,以领导新潮流。
2 工业控制系统的发展
• “集中控制”存在易失控,可靠性低的缺点, 针对于此,人们将其发展为分布式控制系 统(Distributed Control System,DCS) • 微处理器的普遍应用及计算机可靠性的提 高,使分布式系统得到广泛的应用,由多 台计算机和一些智能仪表及其智能部件实 现的分布控制是其主要特征,而数字传输 信号也在逐步取代模拟信号。
2 工业控制系统的发展
• 当生产规模扩大后,操作人员需要根据多 个点的运行参数以及分析后进行控制操作。 于是需要把现场各处的仪表信号参数通过 通信管线送往一个集中控制室。 操作人员还可以通过发送模拟信号去调控 设备,集中控制系统逐步形成。
2 工业控制系统的发展
• 早期的自动控制系统是基于模拟信号,它 需要一对一的物理连线,而且信号抗干扰 能力低,系统计算速度和精度低。 • 当数字信号和数字控制技术的出现,出现 了集中式数字控制系统。随着计算机可靠 性的提高,出现了数字调节器、可编程控 制器以及由多个计算机递阶构成的集散控 制系统。
• (13)2000年7月SC65/WG6在加拿大渥太华召开了 现场总线标准制定工作会议,会议决定保留IEC 技术报告并作为类型1,其他行规将按照技术报 告的格式作为类型2-8加入IEC61158。
• (14)2000年底对IEC61158进行了投票表决。根 据2000年1月4日IEC中央办公室公布投票表决的 结果,显示经过修改后的IEC61158己正式获得通 过。投票情况如下:P成员国投票99个,95票赞成, 4票反对,1票弃权 。长达15年之久的,环绕着 国际标准的现场总线大战以妥协而告终,结果是 出现了多种标准。
3.1 现场总线的本质
• 1 现场通信网络 用于过程及其制造自动化的现场设备或现 场仪表互连的通讯网络 • 2 现场设备互联 根据不同的要求选择相应的传输介质 • 3互操作性 不同品牌的设备可以统一组态,构成所需 的通讯网络
3.1 现场总线的本质
• 4 分散功能块 智能仪表具有一定的控制能力 • 5 通信线供电 能直接从通讯线上获取能量 • 6 开放式互联网络 可以与其他网络互联,实现数据共享。
计划阶段; • (2)CD阶段:相当于国内的征求意见阶段; • (3)CDV阶段:相当于国内送审阶段; • (4)FDIS阶段:相当于国内报批阶段。
四、有关投票表决的规定
• (1)参加投票表决的国家有两类,即有投票
权资格的国家称为P成员国;及有观察员资格
的国家称为O成员国。
• (2)投票表决需要有75%以上的赞成率方能通
过 (只计P成员国)。
• (3)若反对率超过25%(计P与0成员国)则反对
有效,标准不能通过。
五、制订国际标准的历程
• (1)1983年现场总线的概念首先在欧洲兴起。 • (2)1984年IEC就开始制订现场总线的国际标 准,稍后即成立了推广及试用的组织IFC。 • (3)1989年Profibus成为德国国家标准。
六、现有的现场总线国际标准
• 2004年4月,IEC公布了现场总线标准第三版 (即IEC61158 Ed.3),规定了10种类型的 现场总线,分别是: • Type1 TS61158 现场总线 • Type2 ControlNet 和 Ethernet/IP 现场总 线 • Type3 Profibus现场总线 • Type4 P-NET现场总线
• (二)IEC/TCl7/SCl7B
• IEC/TCl7是分管电器的标准化委员会,其下 的SCl7B是负责低压电器的分委员会,也制订 了与之有关的现场总线的标准。 • (三)IEC/TC22是分管电力电子的标准化委员

三、制订现场总线的程序 和阶段
• 现场总线标准的制订需经历若干阶段
• (l)NP阶段:相当于国内标准制定过程中的上
未获通过。
• (7)1993年WorldFIP成立。WorldFIP是世界工
厂仪表协议 (World Factory
Instrumentation protocol)简称。
• 它基于法国的FIP,它也有100多家公司参加,
由Honeywell公司牵头。
• (8)199Biblioteka 年6月,ISP与WorldFIP感到二大阵营旗
1 现场总线
• 现场总线就是用于现场智能化装置与控制 室自动化系统之间的一个标准化的数字式 通信链路,可进行全数字化、双向、总线 式的信息数字通信,实现相互操作以及数 据共享。
2 工业控制系统的发展
• 最早的工业控制是依靠操作人员的五官感 觉进行直接控制的。 • 出现了可以显示设备工作状态的显示仪表, 但其信号一般不能输出给其他仪表或设备, 即各测控点是孤立的,无法与外界沟通, 需要操作人员进行巡视,才能了解生产过 程的状况。
• (10)1996年12月30日,对经过改进后的链路层又 进行了一次投票表决,但还是因为与Profibus不 一致而遭到德国和一些欧洲小国家的反对,投票 结果是赞成率为75,理应通过;但反对率为27, 超过了25,又不能通过。 • 对数据链路层标准进行重新表决,投票截止日期 为1997年10月31日。 • 1998年2月20日由执委会的15个成员国投票表决, 这样就便链路层及应用层的4个规范及服务定义 (IEC61158-3-6)进人了FDIS阶段,如果这次表决 成功,就成为国际标准了。
• (4)1990年FIP成为法国国家标准。
• (5)1992年ISP成立。ISP是可互操作系统协议 (Interoperable System Protocol)的简称。
• (6)1993年IEC61158-2物理层规范通过表决成
为国际标准,但关键的链路层因与Profibus
有分歧,遭到德国与欧洲一些小国的抵制而
一、制订标准的机构
• (一)世界上 • 国际标准化组织ISO (International Standard Organization) • 国际电工委员会IEC (International Electrotechnical Commission)及国际电信联盟 ITU ( International Telegraphy Union) • 欧洲电工标准化委员会CENELEC(欧洲标准EN) • (二)国内 • 制订国家标准GB的组织是全国标准化委员会
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