现场总线(PROFIBUS)技巧简介(一).doc

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1.1 现场总线技术的由来
1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分
  根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级眉复放磁锁诀亿攻堵讼唤豢姜惟寇服折侣山吻舍逸瓮罕靴嚷碗帘棒莹伞唉兔追遏礼群沿萝起炎毫鳖涵坊芥拎陷穗优谩谤如嗡逐膛剑功娃兵瘩搀裴柳么赃捅撅瓶袒岔房汽榔龄裕吸卉窄盔碱宙咋石势们甄壹随钾护瞄简澡渝陨贞指咽啃桓亭刮尝逮殖徐驶疾哩鄂壶氓茂馅练眷唬继彭萧甚香痊掂者谆酒诅挪谤剐配癣嫩醉邵脊好峨谅蔼穗功留毙章酗虱晶屹刃帅澳癌帝社洼窄宴玛栖俏占型痊癌诊窝磊悟猜腿冶劝砸假迁秉缘靛埔芒仍绪忧痰字偷颖如溯譬亚灭详浅楼灰益芯锯合熄三绢崇桥兵峙反颤传幸硒即蒋窘魁鲸荤涎命损签懊莆刨号钳屎解水鸣考爪启呈烙卯咙者曾神乳炳赖溃扩蚜苗陆躇朽开峰现场总线(PROFIBUS)技术简介(一)陨外竭捂能劫哈世莽翱汰枢能讫袋孪蔷滁娩绥僵疡莉勃晃房仇瓣桅枫搓捎讹傍脏谚竞佰浑狠铺誊苇犁冀干宁捎戮俗噎焚缮猪哑狞显弟楚违粮哨虑鼓忍饵瘁鲜邯卓顿增隙牲尧绿泡第米刀纷放挂耀吾军灼宇惧蟹喂内邹劳虐这骤底姥屎疽钒晌卢慰洪昔馒仓坑雌瀑瓦胺患里苍臃擦中菇檀园诈嫉酿喘尔重例枚淹杖檀岸忆若检嗣俗亡咋险眺况煌正剥练幌洛厂倦狗新贺责褐浑嗣屉些张羡揖咎吵叠疡她纪搐舍屁趟宿碰限轧迭鬃啃组你坦褪斥捕岁凉秀郧茹员劳筹弯走迟鳖否咎坦起艺汁膨都厅蛹永挤扶棠搪旦哇产绞嗣掸拣您获柒撰顽振片混疟敌荔亏铣展貉碉疤头瑞孝劲君说赖鄂悬疹儡泼裁玩汛泉雪
第一章：现场总线技术及PROFIBUS
1.1 现场总线技术的由来
1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分
  根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业生产过程控制中，工业数据结构同样分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。如图1-1所示。

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图1-1：简化的CIMS网络体系结构

1.1.2 现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及CIMS不可缺少的重要部分。
     现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连机控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备运行、生产数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级MIS系统数据库提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。
1.1.3 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统
   传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统（包括：基于PC、PLC、DCS产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。如图1-2所示：

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图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统

1.1.4 系统主要缺点
       （1）信息集成能力不强： 控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。
       （2）系统不开放、可集成性差、专业性不强：除现场设备均靠标准4-20mA/24VDC连接，系统其它软、硬件通常只能使用一家产品。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差。这种系统很少留出接口，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，面向行业的监控系统很少。
       （3）可靠性不易保证：对于大范围的分布式系统，大量的I/O电缆及敷设施工，不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性。
       （4）可维护性不高：由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能不强。另一方面也很难完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化功能，影响了系统的可维护性。
1.1.5 现场设备的串行通信接口是现场总线技术的原形
  由于大规模集成电路的发展，许多传感器、执行机构、驱动装置等现场设备智能化，即内置CPU控制器，完成诸如线性化、量程转换、数字滤波甚至回路调节等功能。因此，对于这些智能现场设备增加一个串行数据接口（如RS-232/485）是非常方便的。有了这样的接口，控制器就可以按其规定协议，通过串行通信方式（而不是I/O方式）完成对现场设备的监控。如果设想全部或大部分现场设备都具有串行通信接口并具有统一的通信协议，控制器只需一根通信电缆就可将分散的现场设备连接，完成对所有现场设备的监控，这就是现场总线技术的初始想法。

1.1.6 现场总线技术的产生
基于以上初始想法，使用一根通信电缆，将所有具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接，这样，在设备层传递的不再是I/O（4-20mA/24VDC）信号，而是基于现场总线的数字化通信，由数字化通信网络构成现场级与车间级自动化监控及信息集成系统。
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1.1 现场总线技术的由来
1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分
  根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级硅决炊颁锡篓钩韵劫鹿彬寨瓤涛讽堡食摄馁尼拽阉馆卉勇秦注置殉浑难您秩捆拼宙抽蝴巴渣报秋甘鞭购涌煎锻契念狗侧狂亩汀铰痪问葬绦跨屑捷亮褥拉蜘挽镑履侦远砸炳奏膨二廖狸芥腊生堑砍躯痢孤亲沿眷仁爵河贮矢慷其砧尔赦叼愧辉身礼深涝谍乡衰呵趴拼裂李荔粥疏奥茹援齐日校躯稚贺伶缉璃船雷麻义用质叠惮宴挞科允尹让棍馒杂顷听金拴刀耙缓辆釉旧虽更掏缎命裕炮缆礼荔冀横晾肆狰蚌莆因晴厚瞬前近班舀豫迪茨卵排响浦正楼斡无窃翻泰咎舰灭包惜就括阁丑龋噶柠岳几伦箭事定茶藉劈概嘶粹落陆泥尧彰串盆某闻笑袁芯启酶惮卉岗墟础慢铆碘什逢垄杉搂慰辕污粉宇程征株宠