基于现场总线的工业网络控制系统【文献综述】

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1、毕业论文文献综述通信工程基于现场总线的工业网络控制系统摘要：为了适应市场竞争的需要，工业中的控制方式在追求竞争力的过程中逐渐转变为网络自动化控制模式。现场总线技术是一种建立在网络化控制基础之上的技术，具有开放、实时、可靠和智能等特点，广泛应用于工业控制网络当中。本文从现场总线技术入手，解释了现场总线技术的概念与意义，并对各种现场总线技术进行分析比较（如：CAN、FF、HARD）。然后介绍工业网络控制的含义，利用OPC服务器搭建多现场总线技术控制网络。最后概述基于现场总线技术的工业控制网络的发展方向。关键词：现场总线；工业网络控制；

2、OPC服务器1、现场总线技术现场总线技术（FieldBus），是一种工业数据总线，按照国际电工委员会IEC／SC65C的定义，是指安装在生产区域的现场装置之间、以及现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线，也被称为现场底层设备控制网络。作为一种底层控制网络，现场总线面向于生产控制设备，是双向串行、数字式、开放式、多分支结构的通信网络。以现场总线为基础的全数字控制系统就叫现场总线控制系统FCS。FCS对标准的网络协议作了简化,省略了一些中间层,只包括ISO/OSI7层模型中的3层：物理层、数据链路层和应

3、用层。现场总线控制系统的技术特点[1]如下：（1）以数字式通信方式取代设备级的模拟量和开关量信号；（2）车间级与设备级通信的数字化网络；（3）现场总线使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场；（4）在控制系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。现场总线网络的更大利益表现为能最大限度地发挥和调度现场级设备的智能处理功能，从而使得现场级能将更有效的信息传递给管理级，而管理级能更好地将控制命令下载到现场设备[2]。目前已开发出4

4、0多种现场总线，其中最具影响力的有5种，分别是CAN总线、LonWorks、Profibus、FF总线和HART总线[3]。在传输速率和距离、应用场合和拓扑结构等方面，每种总线都具有不同的特点。因为存在这种多种总线并存的局面，系统集成就面临着更为复杂的任务。下面分别对这五种总线结构做简单介绍。-6-1.1CAN总线控制器局域网络CAN,也就是控制器局域网，由德国Bosch公司推出，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，最初被设计作为汽车的电子控制网络，用于汽车内部测量仪器与执行机构之间的数据通信协议。CAN协议是建立在国

5、际标准组织的开放系统互连模型基础上的，不过，其模型结构只有3层，只取OSI底层的物理层和数据链路层，以及用户定义的应用层。在现场总线中，CAN是目前唯一被批准为国际标准的现场总线[4]。1.2FF基金现场总线基金会现场总线FF(FoundationFieldbus)是由美国Fisher．Rousemount公司以及Honeywell公司成立的现场总线基金会组织(FF)开发的现场总线标准，被公认为世界最具有发展前途的现场总线。FF总线的体系也是参照OSI协议制定的，相较于CAN总线，它除了包含物理层、数据链路层和应用层之外，又增加了

6、一层用户层。1.3LONWorks总线LON(LocalOperatingNetworks)总线是美国Echelon公司推出，并与Motorola和东芝公司共同倡导的现场总线技术，LONWorks技术为LON总线的设计开发提供了一套完整的开发平台。L0NWorks的核心是Neuron神经元处理芯片、收发器模块和LonTalk通信协议[5]。采用了OSI参考模型全部的七层协议结构,它它支持OSI协议的全部七层。这种总线技术主要应用于家庭自动化、保安系统、工业过程控制等领域。1.4Profibus总线过程现场总线PROFIBUS，全称

7、ProcessFieldBUS，是上世纪九十年代初制定的德国国家DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。Profibus总线的协议结构以ISO/OSI模型为参考，含有第一层物理层、第二层数据链路层、第七层应用层，从第三到第六层暂时保留未用，另外，与FF总线一样，此总线技术还增设了用户层。PROFIBUS总线包含三个兼容版本，分别为分散外设PROFIBUS-DP(DecentralizedPeriphery)、过程自动化PROFIBUS-PA(ProcessAutomatic)和现场总线信息规范PROFIBUS-FM

8、S(FieldbusMessageSpecifieation)[6]。各版本根据自身不同的特性，分别用于不同的工业领域。1.5HART总线HART总线协议由美国Rosemount公司在1986年开发，使用频移键控FSK技术，在4~20mA过程控制模