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工程测试技术 工程测试技术第六章?计算机化测试系统 本章学习要求： 了解现场总线技术； 了解网络智能传感器技术； 了解智能仪器的构成和工作原理； 了解虚拟仪器的构成和工作原理。 本章目录 6.1 概述（4学时） 6.2 现场总线技术 6.3 网络智能传感器 6.4 智能仪器仪表 6.5 虚拟仪器 6.1 概述 计算机化测试系统涵盖的方面 现场总线技术 网络智能传感器 智能仪器仪表 虚拟仪器 6.2 现场总线技术 1. 现场总线的定义 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点、双向通信的数据总线。 或者，现场总线是以单个分散的数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 具体化地讲： 现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化的、智能、双向、多变量、多点、多站的通信系统，按ISO的OSI标准提供了网络服务，可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通信速率快，造价低，维护成本低。 传统方式 现场级设备与控制器之间连接采用一对一所谓I/O接线方式，传递4-20mA或24VDC信号。 现场总线技术 主要特征是采用数字式通信方式取代设备级的4-20mA（模拟量）/24VDC（开关量）信号，使用一根电缆连接所有现场设备。 2. 现场总线的优点 可大大节约连接导线、维护和安装费用，可以用低廉的造价组成一个系统。一个传统的4～20mA控制回路通常只能传输代表过程变量的一个信号。 现场总线能够在传送多个过程变量的同时，一并传送仪表的标识符和简单的诊断信息，具有监视与控制能力强、可靠性与故障容限高、实时响应性好和对环境要求低等优点。 数字信息可排除模拟信息传输和转换中所产生的误差。 由于现场总线是双向的，因此能够从中心控制室对现场智能仪表进行控制，使远程调整、诊断和维护成为可能，甚至能够在故障发生前进行预测。 传统控制系统的布线 现场总线控制系统的布线 3. 现场总线技术的发展 过去十年，现场总线技术得到了迅速的发展，但是，却未能形成一种统一的国际标准。 两方面原因： 技术方面的原因，由于现场总线是应用于现场过程控制的通信网络，涉及到许多底层设备的不同行业标准和用户习惯的继承，以及不同类型网络互连的协议制定； 另一方面是商业利益，各厂家都希望自己的技术在标准中占有更大份额，以便使国际标准给自己带来更大利益，互不相让，导致了目前多种现场总线共存的局面。 4. 世界上流行的几种现场总线 CAN, PROFIBUS, HART, Fieldbus, WorldFIP, LonWorks, MODBUS, INTERBUS, AnyBus, DNET , P-NET, LIGHTBUS等40余种 a. FF (Fieldbus Foundation)总线 由美国仪器协会(ISA) 1994推出，代表公司有Honeywell和Fisher-Rosemount，主要应用于石油化工、连续工业过程控制。FF的特色是其通讯协议在ISO的OSI物理层、数据链路层和应用层之上附加了用户层，通过对象字典OD (Object Dictionary)和设备描述语言DDL (Device Description Language)实现可互操作性。目前基于FF的现场总线产品有，美国Smart公司生产的压力温度变送器，Honeywell Rockwell 推出的Process Logix系统，Fisher-Rosemount推出的PlantWeb。 b. Profibus (Process Fieldbus) 德国西门子公司87年推出，主要应用于PLC。产品有三类：FMS用于主站之间的通讯；DP用于制造行业从站之间的通讯；PA用于过程行业从站之间的通讯。由于Profibus开发生产的现场总线产品开发时间早至十年前，限于当时计算机网络水平，大多建立在IT网络标准基础上，随着应用领域不断扩大和用户要求的提高，现场总线的产品只能在原有IT协议框架上进行局部的修改和补充，以致在控制系统内增加了很多的转换单元（如各种耦合器），这为该产品今后的进一步发展带来了一定的局限性。 c. HART总线 HART (Highway Addressable Remote Transducer) -可寻址远程传感器数据通路是美国Rosemount公司1989年推出，主要应用于智能变送器。HART为一过渡性标准，它通过在4-20mA电源信号线上叠加不同频率的正弦波（2200Hz表“0”，1200Hz表“1”）来传送数字信号，从而保证了数字系统和传统模拟系统的兼容性，预计其生命周期为最近20年。 d. CAN (Control Ar