现场总线技术概述.pptx

网络化控制系统网络化控制系统 现场总线技术现场总线技术之之第第1 1章章 现场总线技术概述现场总线技术概述清华大学自动化系清华大学自动化系阳宪惠阳宪惠现场总线技术简介现场总线技术简介 现场总线与控制网络现场总线与控制网络现场总线与控制网络现场总线与控制网络 控制网络与计算机网络控制网络与计算机网络控制网络与计算机网络控制网络与计算机网络 数据通信数据通信数据通信数据通信 网络网络网络网络化化控制控制控制控制 全分布式全分布式全分布式全分布式控制系统控制系统控制系统控制系统 控制系统对控制网络的要求控制系统对控制网络的要求控制系统对控制网络的要求控制系统对控制网络的要求 控制网络在企业网络系统中的地位与作用控制网络在企业网络系统中的地位与作用控制网络在企业网络系统中的地位与作用控制网络在企业网络系统中的地位与作用 控制网络与上层网络的连接方式控制网络与上层网络的连接方式控制网络与上层网络的连接方式控制网络与上层网络的连接方式主要内容主要内容 现场总线技术简介现场总线技术简介现场总线技术是近年来在自控领域发展形成的新技术现场总线技术是近年来在自控领域发展形成的新技术现场总线技术是近年来在自控领域发展形成的新技术现场总线技术是近年来在自控领域发展形成的新技术是计算机网络、通信技术与自控技术结合的产物是计算机网络、通信技术与自控技术结合的产物是计算机网络、通信技术与自控技术结合的产物是计算机网络、通信技术与自控技术结合的产物 它适应了企业信息集成、管理控制一体化的发展需求它适应了企业信息集成、管理控制一体化的发展需求它适应了企业信息集成、管理控制一体化的发展需求它适应了企业信息集成、管理控制一体化的发展需求是是是是ITITITIT技术在自控领域延伸的产物（自控领域的技术在自控领域延伸的产物（自控领域的技术在自控领域延伸的产物（自控领域的技术在自控领域延伸的产物（自控领域的ITITITIT技术）技术）技术）技术）现场总线系统是现场总线系统是现场总线系统是现场总线系统是工业工业工业工业数据通信系统数据通信系统数据通信系统数据通信系统；生产现场的生产现场的生产现场的生产现场的网络系统网络系统网络系统网络系统；网络集成式网络集成式网络集成式网络集成式控制系统控制系统控制系统控制系统。本课程讲述本课程讲述本课程讲述本课程讲述数据通信与控制网络的基础知识数据通信与控制网络的基础知识数据通信与控制网络的基础知识数据通信与控制网络的基础知识多种总线的技术特点、通信与网络规范、通信控制器、通多种总线的技术特点、通信与网络规范、通信控制器、通多种总线的技术特点、通信与网络规范、通信控制器、通多种总线的技术特点、通信与网络规范、通信控制器、通信接口信接口信接口信接口控制网络的设计与应用等控制网络的设计与应用等控制网络的设计与应用等控制网络的设计与应用等现场总线技术是现场总线技术是工业数据通信与控制网络领域的技术综称工业数据通信与控制网络领域的技术综称 现场总线原本指生产现场各控制设备之间的通现场总线原本指生产现场各控制设备之间的通信传输线信传输线在技术发展初期现场总线其被定义为在技术发展初期现场总线其被定义为应用于应用于应用于应用于生产现场生产现场生产现场生产现场，在现场控制设备之间、现场控制，在现场控制设备之间、现场控制，在现场控制设备之间、现场控制，在现场控制设备之间、现场控制设备与监控装置之间实行双向、串行、多节点设备与监控装置之间实行双向、串行、多节点设备与监控装置之间实行双向、串行、多节点设备与监控装置之间实行双向、串行、多节点数字数字数字数字通信通信通信通信的技术的技术的技术的技术随着网络化控制系统的技术发展，现场总线成随着网络化控制系统的技术发展，现场总线成为工业数据通信与控制网络技术的代名词为工业数据通信与控制网络技术的代名词工业数据通信工业数据通信在各功能单元之间、在测量、控制设备之间、控在各功能单元之间、在测量、控制设备之间、控在各功能单元之间、在测量、控制设备之间、控在各功能单元之间、在测量、控制设备之间、控制设备与与监控计算机之间传递数据信息制设备与与监控计算机之间传递数据信息制设备与与监控计算机之间传递数据信息制设备与与监控计算机之间传递数据信息多个工业控制设备之间二进制数据的交换过程多个工业控制设备之间二进制数据的交换过程多个工业控制设备之间二进制数据的交换过程多个工业控制设备之间二进制数据的交换过程 区别于电话、电报通信，也有别于计算机通信区别于电话、电报通信，也有别于计算机通信区别于电话、电报通信，也有别于计算机通信区别于电话、电报通信，也有别于计算机通信工业数据通信的内容工业数据通信的内容工业数据通信的内容工业数据通信的内容 生产装置运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置生产装置运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置生产装置运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置生产装置运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置 开关状态、报警状态开关状态、报警状态开关状态、报警状态开关状态、报警状态 设备的资源信息与维护信息、零点量程调校信息设备的资源信息与维护信息、零点量程调校信息设备的资源信息与维护信息、零点量程调校信息设备的资源信息与维护信息、零点量程调校信息 系统组态、参数修改信息等系统组态、参数修改信息等系统组态、参数修改信息等系统组态、参数修改信息等 控制网络 由多个分散在生产现场、由多个分散在生产现场、由多个分散在生产现场、由多个分散在生产现场、具有数字通信能力的测量具有数字通信能力的测量具有数字通信能力的测量具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点而控制仪表作为网络节点而控制仪表作为网络节点而控制仪表作为网络节点而形成的网络形成的网络形成的网络形成的网络以现场总线作为通信连接纽以现场总线作为通信连接纽以现场总线作为通信连接纽以现场总线作为通信连接纽带的带的带的带的网络系统网络系统网络系统网络系统与与与与控制系统控制系统控制系统控制系统完成测量控制任务完成测量控制任务完成测量控制任务完成测量控制任务控制网络是一类控制网络是一类控制网络是一类控制网络是一类特殊网络特殊网络特殊网络特殊网络 广泛应用于广泛应用于广泛应用于广泛应用于离散、连续制离散、连续制离散、连续制离散、连续制造业，交通、楼宇、家电、造业，交通、楼宇、家电、造业，交通、楼宇、家电、造业，交通、楼宇、家电、以至农、林、牧、渔等各以至农、林、牧、渔等各以至农、林、牧、渔等各以至农、林、牧、渔等各行各业。行各业。行各业。行各业。示例网络结构网络结构一对导线上挂接多个传感器、执行器、开关、按钮，控制一对导线上挂接多个传感器、执行器、开关、按钮，控制一对导线上挂接多个传感器、执行器、开关、按钮，控制一对导线上挂接多个传感器、执行器、开关、按钮，控制设备，总线是现场设备之间数字信号的传输介质，是数字设备，总线是现场设备之间数字信号的传输介质，是数字设备，总线是现场设备之间数字信号的传输介质，是数字设备，总线是现场设备之间数字信号的传输介质，是数字信息的公共传输通道信息的公共传输通道信息的公共传输通道信息的公共传输通道按网络连接方式构建数据通道，形成数据通信网络，实现按网络连接方式构建数据通道，形成数据通信网络，实现按网络连接方式构建数据通道，形成数据通信网络，实现按网络连接方式构建数据通道，形成数据通信网络，实现数字信号的串行传输，数字信号的串行传输，数字信号的串行传输，数字信号的串行传输，传统测量控制系统在设备间一对一连线，点到点布线传送模拟信号传统测量控制系统在设备间一对一连线，点到点布线传送模拟信号传统测量控制系统在设备间一对一连线，点到点布线传送模拟信号传统测量控制系统在设备间一对一连线，点到点布线传送模拟信号 网络规模网络规模网络规模网络规模。三、两个数据节点的简单系统三、两个数据节点的简单系统三、两个数据节点的简单系统三、两个数据节点的简单系统成千上万台设备的复杂网络成千上万台设备的复杂网络成千上万台设备的复杂网络成千上万台设备的复杂网络 一个汽车组装生产线可能有多达一个汽车组装生产线可能有多达一个汽车组装生产线可能有多达一个汽车组装生产线可能有多达25252525万个万个万个万个I/OI/OI/OI/O点点点点 石油炼制过程的一个普通装置也会有上千台测量控制设石油炼制过程的一个普通装置也会有上千台测量控制设石油炼制过程的一个普通装置也会有上千台测量控制设石油炼制过程的一个普通装置也会有上千台测量控制设备备备备 控制网络与计算机网络的区别控制网络与计算机网络的区别网络节点网络节点网络节点网络节点计算机网络：计算机、工作站、打印机、显示终端计算机网络：计算机、工作站、打印机、显示终端计算机网络：计算机、工作站、打印机、显示终端计算机网络：计算机、工作站、打印机、显示终端控制网络：除了以上设备之外，还有控制网络：除了以上设备之外，还有控制网络：除了以上设备之外，还有控制网络：除了以上设备之外，还有PLCPLCPLCPLC、数字调节器、数字调节器、数字调节器、数字调节器、开关、马达、变送器、阀门、按钮等。为内嵌有开关、马达、变送器、阀门、按钮等。为内嵌有开关、马达、变送器、阀门、按钮等。为内嵌有开关、马达、变送器、阀门、按钮等。为内嵌有CPUCPUCPUCPU、单、单、单、单片机或其它专用芯片的设备，或功能简单的非智能设备片机或其它专用芯片的设备，或功能简单的非智能设备片机或其它专用芯片的设备，或功能简单的非智能设备片机或其它专用芯片的设备，或功能简单的非智能设备 工作环境工作环境工作环境工作环境计算机网络：办公室计算机网络：办公室计算机网络：办公室计算机网络：办公室控制网络：工业生产现场，酷暑严寒、粉尘、电磁干扰、控制网络：工业生产现场，酷暑严寒、粉尘、电磁干扰、控制网络：工业生产现场，酷暑严寒、粉尘、电磁干扰、控制网络：工业生产现场，酷暑严寒、粉尘、电磁干扰、震动、易燃易爆环境（本质安全），总线供电的需求震动、易燃易爆环境（本质安全），总线供电的需求震动、易燃易爆环境（本质安全），总线供电的需求震动、易燃易爆环境（本质安全），总线供电的需求 任务任务计算机网络：传输文件、图象、话音等计算机网络：传输文件、图象、话音等计算机网络：传输文件、图象、话音等计算机网络：传输文件、图象、话音等 通常情况下有人参与通常情况下有人参与通常情况下有人参与通常情况下有人参与控制网络：传输工业数据（图象），承担自动测控制网络：传输工业数据（图象），承担自动测控制网络：传输工业数据（图象），承担自动测控制网络：传输工业数据（图象），承担自动测控任务控任务控任务控任务 通常情况下要求自动完成通常情况下要求自动完成通常情况下要求自动完成通常情况下要求自动完成特点特点实时性实时性实时性实时性可靠性的要求高可靠性的要求高可靠性的要求高可靠性的要求高数据帧包含的字节数少数据帧包含的字节数少数据帧包含的字节数少数据帧包含的字节数少生产现场的网络系统网络化连接网络化连接 传统控制系统的一对一连接传统控制系统的一对一连接 网络化连接网络化连接 网络化控制系统Network-based control system全分布式网络化控制系统全分布式网络化控制系统网络化控制系统的特点网络化控制系统的特点 结构上形成设备的网络式连接结构上形成设备的网络式连接结构上形成设备的网络式连接结构上形成设备的网络式连接节省大量线缆、槽架、连接件；节省大量线缆、槽架、连接件；节省大量线缆、槽架、连接件；节省大量线缆、槽架、连接件；连线设计与接头校对的工作量也大大减少连线设计与接头校对的工作量也大大减少连线设计与接头校对的工作量也大大减少连线设计与接头校对的工作量也大大减少 增加现场控制设备无需增设新的电缆增加现场控制设备无需增设新的电缆增加现场控制设备无需增设新的电缆增加现场控制设备无需增设新的电缆实现了工业数据的网络式远程传输与集中管理，实现了工业数据的网络式远程传输与集中管理，扩大了操作扩大了操作扩大了操作扩大了操作人员的视野，人员的视野，人员的视野，人员的视野，为远程监视与操作提供了基础条件为远程监视与操作提供了基础条件无人值守机站无人值守机站 将控制功能模块置入现场设备，实现了全分布式控制系统将控制功能模块置入现场设备，实现了全分布式控制系统支持总线供电支持总线供电为自动化系统与其它信息系统的沟通，为实现企业的管理控为自动化系统与其它信息系统的沟通，为实现企业的管理控制一体化创造了条件制一体化创造了条件网络集成式控制系统扩大了操作视野扩大了操作视野传统传统 4-20 mA只能看到只能看到 I/O 子系统子系统现场总线现场总线视野可以扩展到现场仪表视野可以扩展到现场仪表控制器控制器控制系统网络控制系统网络现场总线现场总线远程输入远程输入/输出输出子系统子系统控制器控制器控制系统网络控制系统网络控制系统网络化连接引发的问题网络成为控制系统不可缺少的组成部分网络成为控制系统不可缺少的组成部分网络是控制系统各组成部件之间信息传递通道网络是控制系统各组成部件之间信息传递通道网络通信存在不确定性网络通信存在不确定性数据包的传输延迟数据包的传输延迟通信系统的瞬时错误造成的数据包丢失通信系统的瞬时错误造成的数据包丢失发送与到达次序的不一致发送与到达次序的不一致网络通信的不确定性会使控制系统的性能受到负面影响网络通信的不确定性会使控制系统的性能受到负面影响通信传输迟延有可能为控制系统增添迟延环节通信传输迟延有可能为控制系统增添迟延环节不确定性使得控制系统的分析和综合变得更加复杂不确定性使得控制系统的分析和综合变得更加复杂网络应满足控制系统对通信实时性、确定性的相关要求网络应满足控制系统对通信实时性、确定性的相关要求成为现场总线系统在设计和运行中应关注的重要问题成为现场总线系统在设计和运行中应关注的重要问题 控制系统对网络的要求 开放性、互可操作性、通信的实时性、对环境的适应性开放性、互可操作性、通信的实时性、对环境的适应性开放性、互可操作性、通信的实时性、对环境的适应性开放性、互可操作性、通信的实时性、对环境的适应性 开放性：通信协议公开，能与任一遵守相同标准的其它厂商设备开放性：通信协议公开，能与任一遵守相同标准的其它厂商设备开放性：通信协议公开，能与任一遵守相同标准的其它厂商设备开放性：通信协议公开，能与任一遵守相同标准的其它厂商设备互连为系统互连为系统互连为系统互连为系统互可操作性：互可操作性：互可操作性：互可操作性：互连设备间的信息传送与沟通；互连设备间的信息传送与沟通；互连设备间的信息传送与沟通；互连设备间的信息传送与沟通；互用：不同生产厂家性能类似的设备可实现相互替换互用：不同生产厂家性能类似的设备可实现相互替换互用：不同生产厂家性能类似的设备可实现相互替换互用：不同生产厂家性能类似的设备可实现相互替换通信的实时性：具有严格的时序和定时要求通信的实时性：具有严格的时序和定时要求通信的实时性：具有严格的时序和定时要求通信的实时性：具有严格的时序和定时要求 达不到实时性要求或因时间同步等问题影响了网络节点间的达不到实时性要求或因时间同步等问题影响了网络节点间的达不到实时性要求或因时间同步等问题影响了网络节点间的达不到实时性要求或因时间同步等问题影响了网络节点间的动作时序，甚至会造成灾难性的后果。动作时序，甚至会造成灾难性的后果。动作时序，甚至会造成灾难性的后果。动作时序，甚至会造成灾难性的后果。环境适应性环境适应性环境适应性环境适应性 在高温、严寒、粉尘等恶劣环境下能正常工作，能抗震动、抗电磁在高温、严寒、粉尘等恶劣环境下能正常工作，能抗震动、抗电磁在高温、严寒、粉尘等恶劣环境下能正常工作，能抗震动、抗电磁在高温、严寒、粉尘等恶劣环境下能正常工作，能抗震动、抗电磁干扰、在易燃易爆环境下能保证本质安全，有能力支持总线供电等干扰、在易燃易爆环境下能保证本质安全，有能力支持总线供电等干扰、在易燃易爆环境下能保证本质安全，有能力支持总线供电等干扰、在易燃易爆环境下能保证本质安全，有能力支持总线供电等 传感器总线、设备总线和现场总线传感器总线、设备总线和现场总线 传感器总线属于位传感器总线属于位传感器总线属于位传感器总线属于位(Bit)(Bit)(Bit)(Bit)级总线，其通信帧的长度只有几个数级总线，其通信帧的长度只有几个数级总线，其通信帧的长度只有几个数级总线，其通信帧的长度只有几个数据位或十几位据位或十几位据位或十几位据位或十几位如如如如ASIASIASIASI（Actuator Sensor InterfaceActuator Sensor InterfaceActuator Sensor InterfaceActuator Sensor Interface）总线）总线）总线）总线 设备总线属于字节设备总线属于字节设备总线属于字节设备总线属于字节(Byte)(Byte)(Byte)(Byte)级总线，其通信帧的长度一般为几级总线，其通信帧的长度一般为几级总线，其通信帧的长度一般为几级总线，其通信帧的长度一般为几个到几十个字节个到几十个字节个到几十个字节个到几十个字节如如如如CANCANCANCAN（Control Area NetworkControl Area NetworkControl Area NetworkControl Area Network）总线）总线）总线）总线 现场总线则属于块现场总线则属于块现场总线则属于块现场总线则属于块(Block)(Block)(Block)(Block)级的总线级的总线级的总线级的总线,其通信帧的长度可达到其通信帧的长度可达到其通信帧的长度可达到其通信帧的长度可达到几百个字节，当要传输的数据块再长时，可支持分包传送。几百个字节，当要传输的数据块再长时，可支持分包传送。几百个字节，当要传输的数据块再长时，可支持分包传送。几百个字节，当要传输的数据块再长时，可支持分包传送。如如如如Foundation FieldbusFoundation FieldbusFoundation FieldbusFoundation Fieldbus、ControlnetControlnetControlnetControlnet、ProfibusProfibusProfibusProfibus 传感器总线、设备总线可统称为现场总线传感器总线、设备总线可统称为现场总线传感器总线、设备总线可统称为现场总线传感器总线、设备总线可统称为现场总线 早期的现场总线技术早期的现场总线技术SenseplexSenseplexSenseplexSenseplex 最初用于德国科隆福特汽车公司机器人的焊接臂上。最初用于德国科隆福特汽车公司机器人的焊接臂上。最初用于德国科隆福特汽车公司机器人的焊接臂上。最初用于德国科隆福特汽车公司机器人的焊接臂上。工作环境靠近电磁场工作环境靠近电磁场工作环境靠近电磁场工作环境靠近电磁场,抗噪声、抗噪声、抗噪声、抗噪声、抗电磁干扰抗电磁干扰抗电磁干扰抗电磁干扰方面的能方面的能方面的能方面的能力很强，在上述恶劣环境中的工作状态良好力很强，在上述恶劣环境中的工作状态良好力很强，在上述恶劣环境中的工作状态良好力很强，在上述恶劣环境中的工作状态良好 SenseplexSenseplexSenseplexSenseplex系统采用主从结构；系统采用主从结构；系统采用主从结构；系统采用主从结构；连接采用连接采用连接采用连接采用75757575欧姆同轴电缆；欧姆同轴电缆；欧姆同轴电缆；欧姆同轴电缆；使用使用使用使用FSKFSKFSKFSK频移键控调制信号；频移键控调制信号；频移键控调制信号；频移键控调制信号；采用总线拓扑，支持总线供电和本质安全采用总线拓扑，支持总线供电和本质安全采用总线拓扑，支持总线供电和本质安全采用总线拓扑，支持总线供电和本质安全;节点总数为节点总数为节点总数为节点总数为32/64/12032/64/12032/64/12032/64/120个个个个 每个节点的数据输入、输出位均为每个节点的数据输入、输出位均为每个节点的数据输入、输出位均为每个节点的数据输入、输出位均为8 8 8 8位。位。位。位。主节点与最远从节点之间的距离为主节点与最远从节点之间的距离为主节点与最远从节点之间的距离为主节点与最远从节点之间的距离为200200200200米，使用中继米，使用中继米，使用中继米，使用中继器可使该距离增加至器可使该距离增加至器可使该距离增加至器可使该距离增加至400400400400米。米。米。米。传输速度为传输速度为传输速度为传输速度为187K187K187K187KP-NetP-Net用于动物饲养系统，奶制品厂，啤酒厂，农业环境用于动物饲养系统，奶制品厂，啤酒厂，农业环境控制等控制等可以形成网络结构较为复杂的系统可以形成网络结构较为复杂的系统EIA-485EIA-485标准，屏蔽双铰线标准，屏蔽双铰线传输速率为传输速率为76.8Kbps76.8Kbps最大传输距离为最大传输距离为1200m1200m每段最多可以连接每段最多可以连接125125个设备。个设备。每帧数据为每帧数据为5656位当数据大于位当数据大于5656位时位时P-NetP-Net采用分段结构的采用分段结构的多主多主网络系统网络系统,网络中可以连网络中可以连接多至接多至3232个主节点个主节点。P-Net多主网络系统 早期的现场总线技术已相对完善早期的现场总线技术已相对完善主要技术参数可与现今的系统媲美主要技术参数可与现今的系统媲美系统封闭是早期现场总线技术的最大弊端系统封闭是早期现场总线技术的最大弊端通信协议不公开通信协议不公开自成一体的信息孤岛自成一体的信息孤岛不同供应商的产品之间难于互连与互操作不同供应商的产品之间难于互连与互操作通信的开放性、一致性是近年来现场总线通信的开放性、一致性是近年来现场总线技术发展的重要关注点技术发展的重要关注点 现场总线的技术发展与标准化 现场总线的百花齐放与兴盛发展现场总线的百花齐放与兴盛发展现场总线的百花齐放与兴盛发展现场总线的百花齐放与兴盛发展各种总线一百多种，其中宣称为开放型总线的就有各种总线一百多种，其中宣称为开放型总线的就有各种总线一百多种，其中宣称为开放型总线的就有各种总线一百多种，其中宣称为开放型总线的就有40404040多种多种多种多种 欧洲、北美、亚洲的许多国家都投入巨额资金与人力进行研究欧洲、北美、亚洲的许多国家都投入巨额资金与人力进行研究欧洲、北美、亚洲的许多国家都投入巨额资金与人力进行研究欧洲、北美、亚洲的许多国家都投入巨额资金与人力进行研究开发开发开发开发形成了各式各样的企业、国家、地区、及国际现场总线标准形成了各式各样的企业、国家、地区、及国际现场总线标准形成了各式各样的企业、国家、地区、及国际现场总线标准形成了各式各样的企业、国家、地区、及国际现场总线标准现场总线组织现场总线组织现场总线组织现场总线组织现场总线基金会（现场总线基金会（现场总线基金会（现场总线基金会（Fieldbus FoundationFieldbus FoundationFieldbus FoundationFieldbus Foundation）LonMarkLonMarkLonMarkLonMark协会协会协会协会,ProfibusProfibusProfibusProfibus协会，协会，协会，协会，工业以太网协会工业以太网协会工业以太网协会工业以太网协会IEAIEAIEAIEA（Industrial Ethernet AssociationIndustrial Ethernet AssociationIndustrial Ethernet AssociationIndustrial Ethernet Association），），），），工业自动化开放网络联盟工业自动化开放网络联盟工业自动化开放网络联盟工业自动化开放网络联盟IAONAIAONAIAONAIAONA（Industrial Automation Industrial Automation Industrial Automation Industrial Automation Open Network AllianceOpen Network AllianceOpen Network AllianceOpen Network Alliance）Society of Automotive Engineers Inc.Society of Automotive Engineers Inc.Society of Automotive Engineers Inc.Society of Automotive Engineers Inc.（SAESAESAESAE）现场总线国际标准化组织及标准化进程现场总线国际标准化组织及标准化进程现场总线国际标准化组织及标准化进程现场总线国际标准化组织及标准化进程IEC/TC65IEC/TC65IEC/TC65IEC/TC65 负责测量和控制系统数据通信国际标准化工作负责测量和控制系统数据通信国际标准化工作负责测量和控制系统数据通信国际标准化工作负责测量和控制系统数据通信国际标准化工作 于于于于1984198419841984年就开始着手总线标准的制定，致力于推出世界上单年就开始着手总线标准的制定，致力于推出世界上单年就开始着手总线标准的制定，致力于推出世界上单年就开始着手总线标准的制定，致力于推出世界上单一的现场总线标准，于一的现场总线标准，于一的现场总线标准，于一的现场总线标准，于1993199319931993年制定了年制定了年制定了年制定了IEC61158-2IEC61158-2IEC61158-2IEC61158-2 历经波及全球的现场总线标准大战，历经波及全球的现场总线标准大战，历经波及全球的现场总线标准大战，历经波及全球的现场总线标准大战，16161616年的艰难历程后，于年的艰难历程后，于年的艰难历程后，于年的艰难历程后，于2000200020002000年初宣布年初宣布年初宣布年初宣布8 8 8 8种现场总线共同构成种现场总线共同构成种现场总线共同构成种现场总线共同构成IECIECIECIEC现场总线国际标准子现场总线国际标准子现场总线国际标准子现场总线国际标准子集集集集IEC 61158IEC 61158IEC 61158IEC 61158；ControlNetControlNetControlNetControlNet；ProfibusProfibusProfibusProfibus；P-NetP-NetP-NetP-Net；High Speed High Speed High Speed High Speed EthernetEthernetEthernetEthernet；Newcomer SwiftNetNewcomer SwiftNetNewcomer SwiftNetNewcomer SwiftNet；WorldFIPWorldFIPWorldFIPWorldFIP；Interbus-SInterbus-SInterbus-SInterbus-S 以后该标准又增加为以后该标准又增加为以后该标准又增加为以后该标准又增加为10101010种，种，种，种，13131313种种种种 实时以太网在没有形成正式标准之前以有实时以太网在没有形成正式标准之前以有实时以太网在没有形成正式标准之前以有实时以太网在没有形成正式标准之前以有14141414个子集个子集个子集个子集IEC/17BIEC/17B负责制定低压开关装置与控制装置用控制设备之间的接口标准负责制定低压开关装置与控制装置用控制设备之间的接口标准已通过的标准已通过的标准IEC62026IEC62026，包括，包括第第2 2部分部分ASIASI第第3 3部分部分 DeviceNetDeviceNet；第第4 4部分智能分布式系统部分智能分布式系统SDSSDS（Smart Distributed SystemSmart Distributed System）;第第5 5部分部分Senseplex Senseplex ISOISO最早成为现场总线国际标准的最早成为现场总线国际标准的CANCAN（ISO11898ISO11898）其它有实力、有发展前景的控制网络技术其它有实力、有发展前景的控制网络技术LonWorks;HARTLonWorks;HART；ModbusModbus；CC-Link;CC-Link;蓝牙无线；蓝牙无线；ZigbeeZigbee；消费电子；消费电子总线总线;光总线等光总线等每种总线技术都具有自己的特点与优势每种总线技术都具有自己的特点与优势多种总线并存为用户带来了诸多不便，但却促成了控制网络技术的多种总线并存为用户带来了诸多不便，但却促成了控制网络技术的多姿多彩多姿多彩 控制网络在企业网络系统中的地位与作用控制网络在企业网络系统中的地位与作用 企业网络系统的层次结构企业网络系统的层次结构企业网络系统的层次结构企业网络系统的层次结构 Internet-Intranet-InfranetInternet-Intranet-InfranetInternet-Intranet-InfranetInternet-Intranet-Infranet的网络结构的网络结构的网络结构的网络结构 功能层次。功能层次。功能层次。功能层次。企业资源规划层企业资源规划层企业资源规划层企业资源规划层ERPERPERPERP（Enterprise Resource PlanningEnterprise Resource PlanningEnterprise Resource PlanningEnterprise Resource Planning）制造执行层制造执行层制造执行层制造执行层MESMESMESMES（Manufacturing Execution SystemManufacturing Execution SystemManufacturing Execution SystemManufacturing Execution System）现场控制层现场控制层现场控制层现场控制层FCSFCSFCSFCS（Field Control SystemField Control SystemField Control SystemField Control System）信息类型：运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置、信息类型：运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置、信息类型：运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置、信息类型：运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置、开关状态、报警状态、设备的资源与维护信息、系统组态、开关状态、报警状态、设备的资源与维护信息、系统组态、开关状态、报警状态、设备的资源与维护信息、系统组态、开关状态、报警状态、设备的资源与维护信息、系统组态、参数修改、零点量程调校信息等参数修改、零点量程调校信息等参数修改、零点量程调校信息等参数修改、零点量程调校信息等。企业网络系统的层次结构现场控制层面临的问题控制网络种类繁多，形形色色的现场总线再加上控制网络种类繁多，形形色色的现场总线再加上控制网络种类繁多，形形色色的现场总线再加上控制网络种类繁多，形形色色的现场总线再加上DCSDCSDCSDCS、PLCPLCPLCPLC、SCADASCADASCADASCADA等等等等网络内部的通信一致性差，个异性强网络内部的通信一致性差，个异性强网络内部的通信一致性差，个异性强网络内部的通信一致性差，个异性强控制网络与信息网络存在较大差异控制网络与信息网络存在较大差异控制网络与信息网络存在较大差异控制网络与信息网络存在较大差异通信协议，网络节点类型等有较大差异通信协议，网络节点类型等有较大差异通信协议，网络节点类型等有较大差异通信协议，网络节点类型等有较大差异控制网络与信息网络实现信息交换有难度控制网络与信息网络实现信息交换有难度控制网络与信息网络实现信息交换有难度控制网络与信息网络实现信息交换有难度实时性、环境适应性方面还面临许多问题需要解决实时性、环境适应性方面还面临许多问题需要解决实时性、环境适应性方面还面临许多问题需要解决实时性、环境适应性方面还面临许多问题需要解决控制网络与上层网络的连接方式控制网络与上层网络的连接方式 采用专用网关完成不同通信协议的转换，把控制网采用专用网关完成不同通信协议的转换，把控制网采用专用网关完成不同通信协议的转换，把控制网采用专用网关完成不同通信协议的转换，把控制网段或段或段或段或DCSDCSDCSDCS连接到以太网上连接到以太网上连接到以太网上连接到以太网上 将现场总线网卡和以太网卡都置入工业将现场总线网卡和以太网卡都置入工业将现场总线网卡和以太网卡都置入工业将现场总线网卡和以太网卡都置入工业PCPCPCPC机的机的机的机的PCIPCIPCIPCI插插插插槽内，在槽内，在槽内，在槽内，在PCPCPCPC机内完成数据交换。实现控制网段与上机内完成数据交换。实现控制网段与上机内完成数据交换。实现控制网段与上机内完成数据交换。实现控制网段与上层网络的连接层网络的连接层网络的连接层网络的连接将将将将WEBWEBWEBWEB服务器直接置入服务器直接置入服务器直接置入服务器直接置入PLCPLCPLCPLC或现场控制设备内，借助或现场控制设备内，借助或现场控制设备内，借助或现场控制设备内，借助WEBWEBWEBWEB服务器和通用浏览工具，实现数据信息的动态交服务器和通用浏览工具，实现数据信息的动态交服务器和通用浏览工具，实现数据信息的动态交服务器和通用浏览工具，实现数据信息的动态交互互互互 通过网关连接控制网段与上层网络 采用PCI卡连接控制网段与上层网络 企业网络示意图