[工学]测试仪器与网络课件——第六章现场总线.pptVIP

第六章现场总线 6.1概述 现场总线是一种应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 广泛应用在制造业、流程工业、交通、楼宇等领域的自动化系统中。 现场总线技术就是把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，联结成可以相互沟通信息、共同完成自动控制任务的网络系统与控制系统，也称为现场总线控制系统。 现场总线控制系统既是一个开放的通信网络，又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络接点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，完成基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控制管理一体化的综合自动化功能。 这是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术。现场总线是新型的自动化系统，是低带宽的底层控制网络。可与因特网 （Internet）、企业内部网 （Intranet）相连，且位于生产控制和网络结构的底层，因而也称之为底层网络。 6.2现场总线类型 目前现场总线的标准尚不统一，主要有以下几种： 1. 过程现场总线 PROFIBUS （PROcessField BUS） 2. 可寻址远程传感器数据通路 HART 3. 基金会现场总线 FF 4. 控制局域网络 CAN （Controller Area Network） 5. 局部操作网络 LON （Local Operating Network） 6.3 CAN总线 应用：汽车、机器人、数控机床等 6.3.2 CAN总线基本特点 1、CAN总线协议采用了3层模型： 物理层、 数据链路层、 应用层 2、直接对数据通信数据块进行编码 3、采用非破坏性仲裁技术 4、采用短帧结构 5、数据帧都有CRC校验及其他检错措施 6、节点在严重错误情况下，具有自动关闭总线的功能 7、点对点、一点对多点（成组）机全局广播集中方式传送和接收数据 8、支持的传输介质： 双绞线（1MBPS/40M,50MBPS/10KM,节点数可达110个）、同轴电缆、光纤 9、采用不归零码编码/解码方式，并采用位填充（插入）技术 6.3.3 CAN的分层及帧格式 1、基本概念： 帧：是数据链路层的传输单位（与计算机网络的定义一致） 场：是CAN总线技术中的专用名词 指定义好了的逻辑数据，是一条信息的基本单位或一部分。 数据、数据集合、指针或连接 隐位与显位：总线上两种互补的逻辑电平 2、CAN 分层及帧格式 物理层:最底层的协议 数据链路层：LLC+MAC 应用层:只给高层应用层提供了一个清晰的 接口，各厂商自行开发 物理层---驱动电路、接收电路、通信介质 （1）接插件的类型以及插针数量及功能 （2）数字信号在通信介质上的编码方式 （3）确定与链路控制有关的硬件功能 数据链路层：LLC+MAC LLC（逻辑链路层） 帧接收滤波、超载通告、恢复管理 MAC（媒体访问控制） 6.3.4 CAN总线通信介质访问控制方式 CSMA/CD 采用多主竞争方式和非破坏性总线优先仲裁技术 6.4 LON 总线 6.4.1概述 美国ECHELON公司1991年推出的局域操作网络 6.4.2神经元芯片 2、存储器 3、输入/输出 4、通信接口：神经元芯片可以支持多种通讯介质 5、时钟系统 6、路由器:用于转发两个通信通道之间的lontalk信息 6.4.3LONWORKS系统结构 1、LONWORKS节点 （1）以神经元芯片为核心的控制节点 （2）采用MIP结构的控制节点 2、路由器 3、网络管理 6.4.4LONWORKS通信协议---lontalk 2、lontalk MAC子层 4、 Lontalk协议的链路层 5、 Lontalk协议的网络层 6、Lontalk协议的传输层和会话层 7、Lontalk协议的表示层和应用层 8、Lontalk协议的网络管理和网络诊断 9、 Lontalk协议的报文服务 10、 Lontalk协议的网络认证 1、LONTALK协议的物理层协议 * * 11位 4位 0-8个字节 一个显位 11位 6位 2位 包含现场节点的大部分功能块： CPU、I/O处理单元、通信处理器 1、处理单元 三个微处理器 MAC处理器 网络处理器 应用处理器 介质访问控制 完成OSI的3-6层网络协议 用户的编程 EEPROM RAM 外部存储器 存储网络配置和地指表； 48位 神经元ID码； 用户应用程序代码和一般只读的数据 用作堆栈段应用程序和系统程序的数据区 应用缓冲区和网络缓冲区 LON操作系统； 用户编写的应用代码； 应用程序所需要的额外的读写数据区 存储器 高电流接收