基于现场总线技术的工业控制系统研究综述【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技术的工业控制系统研究综述摘要：本文主要对现场总线控制系统的相关技术进行综述。首先分析比较了工业生产中涉及的几种常见的现场总线技术如FF、LonWorks、CAN、Profibus等。然后说明了现场控制系统FCS作为新一代网络集成式全分布控制系统的特点及其优势，从应用的角度分析了现场总线的技术特点，针对应用现场总线的一些问题进行了探讨，最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。关键词：现场总线；控制系统；特点；现场总线应用；发展趋势1.引言现场总线控制系统技术是20世纪80年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传

2、统的PLC和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet和Intranet的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。2.现场总线技术所谓现场总线［1］，按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式

3、、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。根据使用场合和用途不同，现场总线又分为H1低速现场总线和H2高速现场总线。IEC/SC65C最初定义H1总线为用于制造或过程区域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总线，H2总线为无需解决两线制供电，用于装置间传送信息的高速串行总线。H1和H2总线相辅相成构成了完整的工业自动化系统信息通信网络。以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统称作现场控制系统(FCS)。如图2-1就是一种典型的现场总线系统。-7-图2-1现场总线控制系统2.1现场总线国际标准IEC-61158①TS61158现场总线、②ControlNet和EtherNet/IP现场总线

4、、③Profibus现场总线、④P-NET现场总线、⑤FFHSE现场总线、⑥Swift-Net现场总线、⑦WorldFIP现场总线、⑧Interbus现场总线、⑨FFH1现场总线以及⑩Profinet现场总线2.2现场总线的通信协议10种类型现场总线采用完全不同的通信协议：①TS61158采用LAS方式和Publisher/Subscriber模式；②ControlNet使用CTDMA方法和Producer/Consumer模式，EtherNet/IP使用EthernetTCP/IP协议；③Profibus是令牌环和主站/从站方式；④P-NET通信采用虚拟令牌传递方式；⑤FFHSE采用CSMA

5、/CD方式和EthernetTCP/IP协议；⑥Swift-Net使用TDMA多路存取方式；⑦WorldFIP使用总线裁决方式；⑧Interbus采用整体帧协议；⑨FFH1采用LAS方式和Publisher/Subscriber模式；⑩Profinet使用EthernetTCP/IP协议。2.3几种典型的现场总线介绍(1)FF（FoundationFieldBus现场基金会总线）由美国仪器协会（ISA）1994推出，代表公司有Honeywell和Fish—er—Rosemount，主要应用于石油化工、连续工业过程控制中的仪表。FF的特色是其通讯协议在ISO的OSI物理层、数据链路层和应用层3层

6、之上附加了用户层，通过对象字典OD（objectDictionary）和设备描述语言DDL（DevieeDescriptionLanguage）实现可互操作性。目前基于FF的现场总线产品有，美国Smar公司生产的压力温度变送器，Honeywell&R～kwell推出的Pr～essLogix系统．Fish—er—Rosemount推出的PlantWeb。(2)-7-Profibus（ProcessFieldBus）德国西门子公司1987年推出，主要应用于PLC。产品有三类：FMS用于主站之间的通讯；DP用于制造行业从站之间的通讯；PA用于过程行业从站之间的通讯。由于Profibus开发生产的现场

7、总线产品开发时间早至十年前，限于当时计算机网络水平，大多建立在IT网络标准基础上，随着应用领域不断扩大和用户要求越来越高，现场总线的产品只能在原有IT协议框架上进行局部的修改和补充，以致在控制系统内增加了很多的转换单元（如各种耦合器），这为该产品今后的进一步发展带来了一定的局限性。(3)HARTf：HighwayAddressableRemoteTransducer可寻址远程传感器数据通路）美国R