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1、各种现场总线的系统应用比拟mahaiyan导语：现场总线如今的应用涉及很多领域，而且种类也很多，比方PROFIBUS，CAN，cBUS，FIELDBUS等等，每种现场总线都有其各自的应用现场总线如今的应用涉及很多领域，而且种类也很多，比方PROFIBUS，CAN，cBUS，FIELDBUS等等，每种现场总线都有其各自的应用。我列举些在工业控制等方面的实际应用的例子，然后总结出他们各自的特点和互相之间的比拟。一应用PROFIBUS总线改造HWS静压造型线对HWS静压造型线的电气控制系统的改造，采用西门子SIMATIC全集成自动控制技术。采用S7400高速处理器和分布式I/OET200M构造，并选
2、用PROFIBUSDP现场总线通讯协议，构成高速、可靠的工业控制网络。整个控制系统的监控局部，分为由OP170B所组成的现场级监控和由高性能的工控机以及监控软件WINCC所构成的上位监控。安装在中控室的高性能中央处理器CPU4142DP，是整个控制系统的核心局部，通过它完成与各子站ET200M、OP170B以及上位机的通讯，同时进展数据信号的采集和处理，完成对整个系统的自动控制。分装在各子站的分布式ET200M，通过PROFIBUSDP网络实现对控制系统的数据收集、数据处理、经过控制、故障报警和联锁保护等操纵和控制。每个子站均配有一个可视化的操纵面板OP170B，通过PROFIBUSDP网络实
3、现与中央处理器的数据交换，进而为现场操纵者提供一个良好的操纵和监控界面。中央控制室的上位监控站选用SIEMENS公司专门用于工业场合的工控机PCBOX840和工业级监视器SCM1995R，具有较高的数据处理性能和极高的稳定性、抗干扰性。工控机内安装用于连接PROFIBUSDP现场总线的CP5611通讯卡实现与主PLC的数据通讯，利用上位监控软件WINCC及时、准确、形象地将现场设备状况呈如今中控室的工作人员眼前，便于对整条消费线进展监控和治理。HWS静压造型线控制系统的网络构造见下列图。二CAN/LIN技术在车内中的应用由于汽车内的环境很复杂，如极高的电器噪声、机械应力、温度和易燃性等特点，并
4、且假如在网络连接上出现任何的过失都可能会造成严重的后果，甚至危及生命。因此，CAN标准对数据通讯提供了如下保证：数据通讯的可靠性，采用CRC校验以及独特的数据信号表示方式，并具有错误识别及自动重发功能；数据通讯的实时性，数据传输速率高，优先级高的数据享有占用总线的优先权；数据通讯的灵敏性，多主战总线构造，各总线节点问可直接通讯，面向数据块的通讯方式，通讯介质可为双绞线、同轴电缆或者光纤，通过标准插接件可方便的连接。LIN是面向低端通讯的一类协议，主要应用在通讯速率不高的场合。LIN最初是作为汽车应用提出的，主要应用于车身电控单元的集成，将智能执行器和传感器连接到车身主体网络等。通过单线的方式实
5、现节点问的通讯可大大降低汽车车身布线的复杂性，这也是LIN应用的潜力所在。LIN最初的设计目的是作为CAN的下层网络，与CAN相结合构成车辆的分层网络构造，整个车身的主体网络由CAN来架构，而用LIN担任部分通讯。车内CAN/LIN总线应用的构造图如下列图所示。三注水井压力检测系统组成及原理油田注水井压力检测系统主要由新型智能压力传感器、变送器、手持仪表、网络通讯线路和微机数据库治理系统等组成。每口注水井备有变送单元，通过HART通讯接口与分检测站主机互连。分检测站主要负责压力数据的采集工作，通过RS232接口与变送器HART通讯模块相接，对各注水井压力数据进展采集。分检测站将采集到的数据汇总
6、，通过油田局域网上传给中心站主机，实现数据的集中治理。整个系统的组成框图如下列图所示。参照以上的三个系统我们可以看到以下四种现场总线的特点，我把它们总结出来，可以看出它们各自的上风所在。1PR0FIBUS现场总线的特点：PR0FIBUS现场总线是基于国际标准EN50170的开放的现场总线，采用令牌调度原理进展数据通讯，主要包括最高波特率可达12M的高速总线PROFIBUSDPH2和用于经过控制的本安型低速总线PROFIBUSPAHI，DP和PA的完美结合使得PROFIBUS现场总线在构造和性能上优越于其他现场总线。PROFIBUS既合适于自动化系统与现场信号单元的通讯，也可直接连接带有接口的变
7、送器、执行器、传动装置和其它现场仪表及设备，对现场信号进展收集和监控，并且用一对双绞线或者光缆替换了传统的大量的传输电缆，大量节省了电缆的费用，也相应节省了施工调试以及系统投运后的维护时间和费用。2LIN协议的优点：LIN协议的最大优点在于其不需要专用的硬件控制器，只是在SCI接口的根底上添加了一套C语言API函数。用户在开发LIN应用程序时，并不直接读写微控制器内部的存放器，只要调用相应的API即可完成同样功能的操纵。目前存在两类API函数，即LINAPI和MotorolaAPI。LINAPI共2O个函数，可以完成包括系统初始化、数据读写、节点上线/离线、中断屏蔽等功能。MotorolaAP
8、I完全基于信息帧形式，通过LINGetMsg和LINPutMsg对一帧信息进展操纵，每一个节点的信息标志符在编译时通过头文件进展配置，不需要其他辅助工具。3CAN协议的特点：CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通讯数据块进展编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由ll位或者29位二进制数组成，因此可以定义2ll或者229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到一样的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可知足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不
9、会占用总线时间过长，进而保证了通讯的实时性。CAN协议采用CRCCRCCyclicRedundancyCheck检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通讯的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，十分合适工业经过监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公以为最有前途的现场总线之一。4HART协议的优点：每一个HART仪表的数字信号中平均能提供3540项信息。要充分利用这些信息，唯一的条件就是要与HART仪表建立连续的、长期的通讯联络。假如只是偶然用手持器与HART仪表进展短时间的通讯，那么，HART协议的潜力是无法发挥出来的。一旦与HART仪表建立了长期的通讯联络，将
10、具备以下优点：1便于仪表和控制回路的调试。2在系统运行时，协助运行人员做出正确的判定，减少系统意外停车。3通过网络进展现场仪表的维护治理，大大进步了仪表维护工作的效率。4利用HART仪表中的多个经过变量测量值，或采用多挂接方式，可以节省仪表的数目。（基于HART协议注水井压力检测系统的研究）彭铁根（自动化与仪表）20054（HART协议及在能源计量仪表中的应用）杨建国（河南冶金）20058（基于CCLink现场总线的远程控制系统）朱凌云（自动化与仪表）20055（现场总线Fieldbus在机舱监视报警系统中的应用）赵晓玲（航海技术）20054（CAN总线的特点及应用）吕当侠（航空与航天）20053（CAN/LIN总线技术在车内网络中的应用研究）朱华旭（武汉理工大学学报）200510（应用PROFIBUS总线改造HWS静压造型线）姜亦晓（中国铸造装备与技术）200510（PROFIBUS现场总线通讯协议研究）胥军（现场总线与网络技术）20058（基于PROFIBUS总线的数控系统建模与仿真）谢经明（制造业自动化）20059（分布构件计算平台cBUS的研究与实现）周健（自动化与仪表）20059