现场总线设备及接口.pptxVIP

现场总线概述现场总线是一种基于标准化的现场网络技术,它通过将分散的设备集成在一个数字化的控制系统中,实现了设备之间的互联互通。这有助于提高生产效率、降低成本和提高系统的可靠性。ＯabyＯＯＯＯＯＯＯＯＯ

现场总线的特点实时性现场总线能够保证数据传输的实时性和确定性,满足工业自动化对时延和抖动的严格要求。高可靠性现场总线具有冗余机制和容错能力,能够确保在设备故障时系统正常运行。简单的安装和维护现场总线采用标准化的互连设备接口和总线拓扑,简化了安装和维护的复杂度。可扩展性强现场总线支持多种拓扑结构,可根据需求灵活地进行系统扩展。

现场总线的分类按传输介质分类：有线现场总线（如Profibus、DeviceNet、Modbus）和无线现场总线（如WirelessHART、ISA100.11a、Zigbee）。按通信方式分类：单总线（如CAN总线）和多总线（如PROFINET、EtherCAT）。按应用领域分类：工业自动化（如Profibus、DeviceNet）、楼宇自动化（如BACnet、LonWorks）、机动车通信（如CAN总线）等。

现场总线的应用领域1工厂自动化现场总线在工厂自动化中广泛应用,可实现设备监控、数据采集和工艺控制等功能。2楼宇自动化现场总线可用于建筑设备的监控和管理,如照明、空调、安防等系统的集成。3过程控制现场总线在化工、石油、电力等过程工业中被广泛使用,可实现生产过程的实时监测和控制。

常见的现场总线标准工业以太网基于以太网技术的现场总线标准,如Profinet、EtherCAT、EtherNet/IP等,提供高速、实时性通信。现场总线工业现场使用的基于现场设备互联的通信总线标准,如Profibus、DeviceNet、ModbusTCP等。工业总线应用于工业自动化控制系统中的总线标准,如CAN总线、AS-Interface等。传感器总线用于连接各类传感器和执行机构的总线标准,如IO-Link、AS-Interface等。

CAN总线CAN总线是一种广泛应用于汽车、工业自动化和其他领域的串行总线通信协议。它以其高可靠性、实时性和易扩展性等特点而备受关注。CAN总线采用分布式结构,可以实现网络中设备之间的高速、双向数据交换。

CAN总线的特点高可靠性：利用双总线线路,具有出色的抗干扰性能,高度容错能力。高传输速率：最高可达1Mbps,满足高速实时控制的需求。分布式结构：网络中的各个节点地位平等,无主从关系,通过仲裁机制实现共享总线。灵活性：支持即插即用,易于增删节点,可适应不同应用场景。

CAN总线的帧结构基本帧结构CAN总线采用标准的帧格式,主要包括报文头、数据段和CRC校验等部分。报文头中包含有仲裁优先级、帧类型等关键信息。报文长度CAN数据帧的长度可以是0-8字节,可以根据实际需求动态配置数据长度。这种灵活性提高了总线利用率。报文类型CAN总线支持标准帧和扩展帧两种报文类型,分别采用11位和29位的标识符,能够满足不同应用场景的需求。时序控制CAN帧的各个字段都有严格的时序要求,确保总线上各节点同步工作并避免冲突。这种确定性对实时性要求较高的应用非常重要。

CAN总线的仲裁机制信号传递当多个CAN节点同时发送数据时,CAN总线采用信号仲裁机制来确保只有一个节点能够成功发送。位仲裁CAN使用基于位值的仲裁机制,每个节点的发送优先级由数据帧ID决定,ID越低优先级越高。电平检测当节点检测到总线电平与自身发送的位值不一致时,就认为已经失去了仲裁,立即停止发送。

CAN总线的收发器CAN总线中的收发器是连接CAN总线物理层和CAN控制器的关键设备。它负责将数字信号转换为差分信号,并提供电气隔离、故障检测和信号整形等功能,确保CAN总线通信的可靠性和稳定性。CAN收发器具有低功耗、小尺寸、高抗干扰等特点,广泛应用于汽车电子、工业自动化、医疗设备等领域。常见的CAN收发器有PhilipsSJA1000、MicrochipMCP2551等。

Profibus总线Profibus总线是一种广泛应用于工业自动化领域的现场总线标准。它具有高度可靠性、实时性和噪声免疫性等特点,能够实现对各类自动化设备的高速实时通信和控制。Profibus总线拥有灵活的拓扑结构,能够满足不同应用场景的需求。

Profibus总线的特点采用主从结构,主站发出请求,从站响应可靠性高,通过冗余电缆和双重供电实现高可用性支持多种现场仪器设备,包括传感器、执行器、PLC等可以实现远程编程和诊断,便于系统集成和维护传输距离远,最大可达20km,适合大规模工厂和过程自动化应用

Profibus总线的拓扑结构线性拓扑终端设备以直线连接的方式组成，易于维护和扩展。但线路过长易受干扰。树状拓扑多个线性子网通过主干线路连接，具有良好的