计算机控制技术 教学课件 作者 李江全第8章.ppt

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1、计算机控制技术李江全编著石河子大学机电学院电气工程教研室2007年4月第8章CAN总线控制系统及其实现8.1现场总线控制技术概论8.2CAN总线控制技术8.3基于CAN总线的开关量输出程序设计8.1现场总线控制技术概论按照IEC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各类自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线是一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、双向串行、多节点的通信总线。采用现场总线技术可实现一种具有开放式、数字化和网络化结构的新型计算机控制系统，即现场总线控制系统（FCS，Fi

2、eldControlSystem）。通俗地说，FCS将构成自动化系统的各种传感器、执行机构及控制器通过现场控制网络联系起来，通过网络上的信息传输完成传统系统中需要硬件连接才能传递的信号，并完成各设备的协调，实现自动化控制。8.1.1现场总线的产生现场总线是连接智能现场设备和各类自动化系统的数字式、双向传输、多节点、多分支结构的通信网络。现场总线控制系统既是一个开放的通信网络，又是一个全分布式的控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化控制信息系统，具有基本控制、补偿计算、

3、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化等综合自动化功能。因此，现场总线技术综合了智能传感器、自动控制、计算机、数字通信、网络技术等方面的内容。8.1.2现场总线控制系统的结构与特点一个按现场总线技术构造的计算机监控系统如图8-1所示。现场总线系统有两个主要部分组成：一是现场智能设备，二是系统的传输介质。现场智能设备由微处理器以及外围电路构成；现场总线系统使用最多的传输介质是双绞线。现场总线的体系结构特点主要表现在以下六个方面：1．现场通信网络2．现场设备互连3．系统的开放性4．功能分散5．互操作性6．通信线供电8.1.3现场总线

4、控制系统的优点1）一对N结构2）节省硬件与投资3）准确性和可靠性高4）状态可控5）互换性强6）互操作性好7）具有综合功能8）可实现分散控制9）可实现统一组态10）开放性好8.1.4现场总线标准1．FF现场总线基金会FIT（FoundationFieldBus）是惟一不附属于任何企业的非商业性的国际标准化组织。其宗旨是制定单一的国际现场总线标准。FF标准具有以下特点：根据ISO/OSI的模型共设有物理层、数据链路层和应用层。除此之外，还增加了用户层。其中，物理层分为两种：H1为低速总线，主要用于过程自动化。波特率为31.25kb/s，最

5、大传输距离为1900m，提供总线供电和本质安全型；H2为高速总线，主要用于制造自动化，波特率为1Mb/s（750m）或2.5Mb/s（500m）。其物理传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤和无线等。2．PROFIBUS过程现场总线PROFIBUS是德国标准。1991年在DINI9245中公布了此标准。PROFIBUS有几种改进型，分别用于不同的场合。其中，PROFIBUS-PA用于过程自动化，通过总线供电，提供本质安全，可用于危险防爆区域。PROFIBUS-FMS用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化领域。PROFIBU

6、S-DP用于加工自动化。PROFIBUS的协议是开放的，可以由第三方来生产PROFIBUS的产品。PROFIBUS的传输速率为9.6kb/s∽12Mb/s，最大传输距离在9.6kb/s时为1000m，1.5Mb/s时为200m。其传输介质为双绞线、光缆，最多可挂接127个站点。3．LonWorksLonWorks现场总线技术是近几年异军突起的一种现场总线技术标准，由美国Echelon公司开发，简称LON。LON真正做到了开放性、互操作性、多通信介质、多数据传输速率、多网络结构、多网络拓扑。LON的一个突出特点是提供了一整套从硬件到软件

7、的完整技术。其核心技术Neuron芯片，固化了LONTalk通信协议，而该通信协议完全支持ISO的OSI七层协议。通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率从300b/s至15Mb/s不等，直接通信距离可达到2700m（78kb/s），支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质，被誉为通用控制网络。4．HARTHART（HighwayaddressableRemoteTransducer）协议为可寻址远程传感器数据通路通信协议。它最早由Rosemount公司开发并得到80多家著名仪表公司的支持和加盟，于1

8、963年成立了HART通信基金会。HART通信模型由3层组成：物理层、数据链路层和应用层。物理层采用FSK技术在4∽20mA模拟信号上迭加一个频率信号。数据传输速率为1200bit/s，逻辑“0”的信号频率为2200Hz