关于工业控制网络研究的综述【文献综述】

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1、毕业论文文献综述通信工程关于工业控制网络研究的综述摘要：工业分布式控制网络是工业自动化的发展趋势。本文简要介绍了基于工业以太网的控制网络和基于现场总线的控制网络以及基于软总线的控制网络，然后对融合了上述技术的工业控制网络作了分析，并列举出其优点，可以实现分布式多点控制，具有高度自动化。最后总结了这种工业控制网络在各工业自动化领域的应用前景。关键词：控制网络；现场总线；分布式1.引言工业自动化水平是一个国家现代化水平的重要标志，随着计算机技术、通信技术和控制技术的迅猛发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变

2、革，正面向开放性、标准化的体系结构，开始朝着智能化、网络化、信息化和集成化方向发展。特别是进入90年代以后,计算机技术、网络通信技术和控制技术不断的发展和交叉渗透，社会生产力不断提高以及科技的不断创新，整个工业生产系统变得越来越庞大，在空间上分布越来越分散，越来越广阔，其组成也越来越复杂多样化。这导致了工业控制网络也越来越复杂，要求越来越高，传统的点对点式的控制网络无疑已经无法满足其网络化、智能化、分散化的需求。同时全球市场竞争日益激烈，各大企业面临着巨大的挑战，于是集成了计算机、网络、控制和通信等技术的工业

3、分布式多点控制网络应运而生。它采用信息集成和系统集成的概念，将整个企业的决策和计划、工厂的生产与监控、市场销售与售后服务通过网络连通为一体，实现了企业的信息集成和综合自动化。同时又将工业现场环境的管理设备，监控设备以及现场生产设备连成通信控制网络实现生产的远程管理与监控。目前，基于工业以太网的控制网络、基于现场总线的控制网络以及基于软总线的控制网络发展迅速，广泛地应用于冶金、电力、化工、石油、造纸、大型机器设备的制造和电气化运输等工业领域，对我国社会主义现代化工业建设起着至关重要的作用，对国家经济发展有着深远

4、的影响。2.基于工业以太网的控制网络从过去的计算机集中监督控制系统（CCS）网络，集散控制系统（DCS）网络到如今的现场总线控制系统（FCS）网络，工业控制网络经历了多个发展阶段，工业以太网也在蓬勃发展。随着工业控制网络的越加复杂化，分散化，其内部的连接越来越多了，各个独立控制部分对驱动和设备接口的要求愈来愈高，以太网网络接口逐步普及。以太网控制系统采用分布式体系结构，实质上是一种开放的，具有互操作性的，分散的分布式控制系统[1]-7-。集成以太网接口的嵌入式控制模块和控制设备可以很方便地将传统的控制设备集成

5、到基于工业以太网的控制网络中。这使得整个工业控制网络增加了弹性，不论是原有的现场设备或是以后引进的新的现场控制基础设施都能够方便的接入整个控制网络。3.基于现场总线的控制网络现场总线技术是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串行、多节点的数字通信技术。现场总线控制网络已经存在了将近20年,并被广泛地应用于许多工业自动化领域中。工厂的不同设备终端以及现场测量控制设备与现场总线直接连接形成一个通信网络，远离现场的控制室可以通过现场总线连接的通信网络接收现场设备运行的各种信号以及运行

6、参数、状态和故障信息等，同时又能把各种控制、维护命令发送到现场设备上去，更甚至能够将一个现场设备上的信息送到与其相关联的现场设备上去，从而实现了对生产过程现场控制设备之间和它们的更高一级控制管理层之间的沟通互联，也实现了对多个不同地点位置的现场设备的控制。现场总线控制网络不同于传统的点对点，一对一设备连线模式的模拟控制网络，而是将通信网络与控制系统相结合，集管理和网络通信为一体，采用总线来进行通信[2]。以下是在市场中占据重要地位的几种现场总线控制网络：（1）FF（基金会现场总线）控制网络基金会现场总线FF（

7、FoudationFieldbus）控制网络是目前最具良好发展前景的控制网络之一，广泛应用于石油化工和过程控制领域。它以ISO/OSI为参考模型，拥有物理层、数据链路层、应用层，同时在应用层上增加了用户层。它分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的波特率为31.25Kbps,有200m、400m、1200m、1900m四种传输距离。H2的波特率为1.0Mbps和2.5Mbps两种，通信距离分别为750m和500m。（2）LonWorks（局部操作）控制网络局部操作LonWorks控制网络是一个非常强大的现场总

8、线控制网络，采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议和面向对象的设计方法[3]。通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通讯速率从300bps至15Mbps不等，直接通信距离可达到2700m(78kbps，双绞线)。LonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的芯片中实现。在楼宇、家居、交通工业等自动化领域中有广泛的应用。如图1为LonWorks总线示意图：-7-图