基于以太网的现场总线在工控网络中应用

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1、《工业计算机网络》课程研究报告基于以太网的现场总线在工控网络中应用姓名：XX学院：电气与电子工程学院班级：09自动化3学号：XXXXXXXXXX邮箱：XX@gmail.com时间：2012年6月5日基于以太网的现场总线在工控网络中的应用摘要由于以太网具有应用广泛、价格低廉、通信速率高、软硬件产品丰富、应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。加上现场总线在工控网络中的便捷性、统一性，从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看，基于以太网的现场总

2、线在制造执行层已得到广泛应用，并成为事实上的标准。未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。关键字：现场总线、工业以太网、工控网络目录摘要1现场总线概述21.1什么是现场总线21.2现场总线控制系统的优越性21.3现场总线的不足31.4现场总线发展趋势32工控网络42.1什么是工控网络42.2工控网络中现场总线与以太网的结合42.3基于以太网的现场总线已成为工业控制网络的发展方向43.基于以太网的现场总线在工控网络中应用（以煤矿电力监控系统为例）63.1系统简介63.2基于工业以太网加现场

3、总线的电力监控系统的构成64电力监控系统的主要功能85结语84发展愿景9基于以太网的现场总线在工控网络中应用1现场总线概述1.1什么是现场总线它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。主要用于制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。1.2现场总线控制系统的优越性现场总线控制系统使工业过程控制发生了很大变化，它具有如下优越性：（l）

4、现场总线使得智能变送器中安装的微处理器能够直接与数字控制系统通信，而不要I／O转换，节约了费用；（2）现场总线可以取代每个传感器到控制器的单独布线，减少了连线费用；（3）现场总线可以将一些先进功能，如线性化、工程量转换以及报警处理等赋予现场总线仪表，提高了现场仪表的精度和可靠性；（4）现场总线可提供控制装置与传感器、执行器之间的双向通信，方便了操作员与被控设备之间的交互；（5）现场总线使得专门根据现场总线开发的现场仪表的使用成为可能，并将最终取代单变量模拟仪表，减少了仪表的购置、安装与维修费用；（6）现场总线的开放性将使用户有可能对备仪表厂商

5、的产品任意进行选择，井组成系统，而不必考虑接口是否匹配。1.3现场总线的不足图1现场总线控制系统结构图现场总线有其突出的优点，但也有其明显的不足之处，主要表现在以下两点（l）现场总线没有单一的国际标准各类现场总线制定了各自不同的体系结构和标准。而经14年的纷争， 2000年初8种现场总线成为IEC现场总线国际标准子集。这一结果令人失望，也违背了制定世界上单一现场总线标准的初衷。尽管基金会现场总线试图推出中立和公正、防止任何技术垄断、广泛性的体系结构和标准，但至今仍有一些标准未能取得一致通过，并且迟迟未见产品问世。现场总线真正实现开放性任重而道

6、远。在这种情况下，多种现场总线并存，共存于一个系统已成为客观事实。（2）现场总线的系统开发困难，开放性有一定的局限性FF，LonWorks，CAN等现场总线均有自己的协议，要构成一个控制系统，必须采用相应的开发工具、平台、软件包。这需要较昂贵的代价，往往只有开发商、研究机构才能有这类开发工具，一般用户则无能为力。这说明现场总线的开放性仍有一定的局限性。许多技术人员正致力于现场总线图形化节点软件开发工具的研究工作。当现场总线由于以上不足而停滞不前时，人们开始寻找新的出路，以太网进入了人们的视线。1.4现场总线发展趋势从现场总线技术本身来分析，它

7、有两个明显的发展趋势：一是寻求统一的现场总线国际标准二是IndustrialEthernet走向工业控制网络统一、开放的TCP/IPEthernet是20多年来发展最成功的网络技术，过去一直认为，Ethernet是为IT领域应用而开发的，它与工业网络在实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距，在工业自动化领域只能得到有限应用。事实上，这些问题正在迅速得到解决，国内对EPA技术（EthernetforProcessAutomation）也取得了很大的进展。随着FFHSE的成功开发以及PROFInet的推广应用，可以预见Etherne

8、t技术将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。2工控网络2.1什么是工控网络工控指的是工业自动化控制,主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制（Fact