自动检测技术的发展方向

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1、第八章自动检测技术的发展方向第一节现场总线第二节虚拟仪器第三节网络化测控系统自动检测技术第一节现场总线技术概述CAN（控制器局域网络）LonWorks（局部操作网络）PROFIBUS（过程现场总线）HART（可寻址远程传感器数据通路）FF（现场总线基金会现场总线）自动检测技术现场总线是一种工业数据总线，它是自动化领域中计算机通信体系最低层的低成本网络。根据国际电工委员会（IEC）的标准和现场总线基金会（FF）的定义，“现场总线是连接智能现场设备和自动化测试系统的数字式、双向传输多分支结构的通信网络”。现场总线技术的基本内容包括：以串行通信方式取代传统的4～20mA的模拟信号；

2、一条现场总线可为众多的可寻址现场设备实现多点链接支持低层的现场智能设备与高层的系统利用公用传输介质交换信息；现场总线技术的核心是它的通信协议，这些协议必须根据国际标准化组织ISO的计算机网络开放系统互连的OSI参考模型来制定。自动检测技术现场总线在智能现场设备、自动化系统之间提供一个全数字化的、双向的、多节点的通信链接。现场总线的出现促进了现场检测系统的数字化和网络化，并且使现场控制的可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通信速率快。一个传统的4～20mA控制回路通常只能传输代表过程变量的一个信号。现场总线能够在传送多个过程变量的同时，一并传送仪表的标识符和简单的诊断信息，具有监

3、视与控制能力强、可靠性与故障容限高、实时响应好和对环境要求低等优点。数字信号的精确性是现场总线的另一优点，数字信息可排除模拟信息传输和转换中所产生的误差。现场总线控制系统的典型结构如图8-1所示。图中现场总线的节点式现场设备或现场仪表，如传感器、变送器、调节器、调节阀、步进电机、记录仪、条形阅读器等。自动检测技术图8-1现场总线系统结构图自动检测技术一、CAN（控制器局域网络）控制器局域网络CAN（ControllerAreaNerwork）是由德国Bosch公司从20世纪80年代初为解决现代汽车种众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，是一种有效支持

4、分布式控制或实时控制的串行通信网络。其发展目标是逐步用于其他工业领域控制的现场总线。它定义了网络互连模型的物理层、数据链路层和应用层，其中，物理层符合国际标准化组织ISO11898标准。CAN具有如下特性：（1）CAN的通信速率为5Kbps(10km),1Mbps(40m),节点数为110个，传输介质为双绞线或光缆等。（2）CAN采用点对点，一点对多点及全局广播等几种方式发送和接受数据。（3）CAN采用循环冗余校验CRC（CyclicRedundancyCheck）及其他检错措施，保证了极低的信息出错率。自动检测技术（4）CAN采用非破坏性总线优先级仲裁技术。当两个节点同时向

5、网络发送信息时，优先级低的节点主动停止发送数据，优先级高的节点可不受影响地继续发送信息。因此，按节点类型分成不同的优先级字节数为8个，可以满足不同的实时要求。（5）CAN可实现全分布式多机系统，且无主、从机之分，每个节点均可主动发送报文，用此特点可以方便地构成多机备份系统。（6）CAN节点具有自动关闭功能，当节点错误严重时，则自动切断与总线的联系，这样不影响总线的正常工作。（7）CAN支持四类报文帧：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧。它采用短帧结构，每帧有效字节数为8个。这样，传输时间短，受干扰的概率低，具有较好的检错结果。（8）CAN采用多主竞争式结构，具有多主站运行和分散仲

6、裁的串行总线和广播通信特点。信道访问方式为带优先级的CAMA/CD技术。采用位填充的不归零制信号编码方式，其数据传输速率为1Mbit/s，最大传输距离为1000m。以位仲裁方式（11位标示码）确定数据块的优先级。自动检测技术二、LonWorks(局部操作网络）局部操作网络LonWorks是美国Echelon公司研制的，其设计成本低，具有通信与操作功能，主要应用于工业自动化、机械设备控制，是低层次工业网络最有希望的一种网络。LonWorks是集控制器和网络通信处理器为一体的芯片Neuron的串行总线，它是一种对等网络。（1）LonWorks通信速率为78Kbps(2700m)、

7、1.25Mbps(130m),字节数是32000个传输介质为双绞线、同轴电缆、光缆、电源线等。（2）LonWorks采用LonTalk通信协议，该协议遵循国际标准化组织ISO定义的开放系统互连OSI（OpenSystemInterconnection）全部7层模型。（3）LonWorks的核心是Neuron（神经元）芯片（MC143150和MC143120）,内含3个8位的CPU：第一个CPU为介质访问控制处理器，实现LonTalk协议的第1层和第2层；第二个CPU为网络处理器，实现LonTalk协议的