现场总线控制系统的构成与特点
出处：论文网
时间：2007-03-07
摘要：文中阐述了现场总线的主要产品及其控制系统的结构和特点，针对网络拓扑结构论述网络传输的物理介质及网络协议。
关键词：现场总线 控制系统 网络拓扑 网络协议
Fieldbus Control System Constitute and Characteristic
[Abstract]:This paper introducing the fieldbus mostly manufacture and control system frame and characteristic，be dead against meshwork topology frame discuss meshwork transmission physics medium and meshwork agree on。
[Key Words]: fieldbus control system meshwork topology meshwork agree on
1.概述
现场总线的技术基础是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS发展至今的FCS（Fieldbus Control System）系统,已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C（Computer计算机、Control控制、Commcenication通信）技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前，在现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。
现场总线控制系统是从八十年代中期发展起来的。经历了十几年的时间，现场总线控制技术已经被广泛应用于汽车、造纸、纺织、烟草、机械、石油化工、电力、楼宇自控等各个控制领域。现场总线控制技术由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的PLC点对点接线的控制方法。
2.现场总线的主要产品
连接于总线上的产品，可以分为有源和无源两大类。
2.1.有源产品
有源产品可以产生通讯信号、响应信号、调整信号或者兼而有之。 有源产品包括以下部件：
2.1.1节点（Node）；总线上可以编址的设备。
2.1.2总线模块(Bus Modulea)；任何形式的现场节点，可以使用端子或接插件连接传感器、阀门、按钮等各种现场装置。
2.1.3网关（Gateway）；一种特殊的节点，用于两面种不同的总线之间的信号和数据变换。
2.1.4放大器；一种用于实时（加强）信号，以精确复制原始信号。连接同一总线的两部分，解决通讯信号在通讯线上由于电气损耗而造成的衰减。当信号变弱而不变形时可以使用放大器。
2.1.5中继器（Repeater）；用于加强信号，产生不变形的新信号。连接同一总线的两端，当信号变弱或变形时可以使用中继器。
2.1.6.桥（Bgridge）；有两类桥。一种是用于连接同一种协议，不同传输速度的两个段。另一种是一种智能的中继器，当通讯的源地址和目的地址位于不同总线段时，用于重复两个段间的数据。桥必须被编程设定地址和相关的段。当桥读地址时，要有几个位的等待时间。桥可以应用于设备级总线，但应用并不普遍。
2.1.7路由器（Router）；用于广域网的高等级桥。这类产品很少应用于设备级总线。
2.1.8有源多端口分接器（Active hub）多端口中继器或放大器，以增加总线的分支能力。
2.1.9接口卡、接口模块（Interface card,interface module）；指网关的常用术语，作为PLC或PC到设备及总线的接口。
2.2无源总线产品 无源总线产品包括：
2.2.1T型分支（Tee）；用于产生总线上的一路分支。
2.2.2无源多端口分接器（Passive hub）；多端口T型分支。
2.2.3终端电阻（Terminating Resistor）；安装在总线的始端和末端的电阻，用于稳定和调整信号。
2.2.4总线电缆（Busline）；连接节点，传送数据的各种电缆。 3.现场总线控制系统的结构及其特点 国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：同一数据链路上过程控制单元（PCU）、 PLC等与数字1/ O设备互连；现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取；通信媒体安装费用较低。现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（即现场级设备）与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。现场总线控制系统主要包括一些实际应用的设备，如PLC、扫描器、电源、输入输出站、终端电阻等。其它系统也可以包括变频器、智能仪表、人机界面等。 系统中的主控器（Host）可以是PLC或PC，通过总线接口对整个系统进行管理和控制。其总线接口，有时可以称为扫描器。可以是分别的卡件，也可以集成于PLC中。总线接口作为网络管理器和作为主控器到总线的网关，管理来自总线节点的信息报告，并且转换为主控器能够读懂的某种数据格式传送到主控器。总线接口的缺省地址通常设为"0"电源，是网络上每个节点传输和接收信息所必须的。通常输入通道与内部芯片所用电源为同一个电源，习惯称为总线电源。而输出通道使用独立的电源，称为辅助电源。
2.1.3网关（Gateway）；一种特殊的节点，用于两面种不同的总线之间的信号和数据变换。
2.1.4放大器；一种用于实时（加强）信号，以精确复制原始信号。连接同一总线的两部分，解决通讯信号在通讯线上由于电气损耗而造成的衰减。当信号变弱而不变形时可以使用放大器。
2.1.5中继器（Repeater）；用于加强信号，产生不变形的新信号。连接同一总线的两端，当信号变弱或变形时可以使用中继器。
2.1.6.桥（Bgridge）；有两类桥。一种是用于连接同一种协议，不同传输速度的两个段。另一种是一种智能的中继器，当通讯的源地址和目的地址位于不同总线段时，用于重复两个段间的数据。桥必须被编程设定地址和相关的段。当桥读地址时，要有几个位的等待时间。桥可以应用于设备级总线，但应用并不普遍。
2.1.7路由器（Router）；用于广域网的高等级桥。这类产品很少应用于设备级总线。
2.1.8有源多端口分接器（Active hub）多端口中继器或放大器，以增加总线的分支能力。
2.1.9接口卡、接口模块（Interface card,interface module）；指网关的常用术语，作为PLC或PC到设备及总线的接口。
2.2无源总线产品 无源总线产品包括：
2.2.1T型分支（Tee）；用于产生总线上的一路分支。
2.2.2无源多端口分接器（Passive hub）；多端口T型分支。
2.2.3终端电阻（Terminating Resistor）；安装在总线的始端和末端的电阻，用于稳定和调整信号。
2.2.4总线电缆（Busline）；连接节点，传送数据的各种电缆。 3.现场总线控制系统的结构及其特点 国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：同一数据链路上过程控制单元（PCU）、 PLC等与数字1/ O设备互连；现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取；通信媒体安装费用较低。现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（即现场级设备）与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。现场总线控制系统主要包括一些实际应用的设备，如PLC、扫描器、电源、输入输出站、终端电阻等。其它系统也可以包括变频器、智能仪表、人机界面等。 系统中的主控器（Host）可以是PLC或PC，通过总线接口对整个系统进行管理和控制。其总线接口，有时可以称为扫描器。可以是分别的卡件，也可以集成于PLC中。总线接口作为网络管理器和作为主控器到总线的网关，管理来自总线节点的信息报告，并且转换为主控器能够读懂的某种数据格式传送到主控器。总线接口的缺省地址通常设为"0"电源，是网络上每个节点传输和接收信息所必须的。通常输入通道与内部芯片所用电源为同一个电源，习惯称为总线电源。而输出通道使用独立的电源，称为辅助电源。
