一-工业控制网络概述

工业控制网络王超Email：[e-mail]工业控制网络计算机控制技术基础通信与信息技术工业控制网络过程控制系统微机原理及应用计算机控制理论与应用—工业控制网络—控制网络现场总线的概念与产生现场总线的标准化第一章概论—工业控制网络—第1节控制网络控制网络的概念控制系统对网络的要求工业控制网络的特点—工业控制网络—控制网络的概念控制网络将多个分散在生产现场，具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点，采用公开、规范的通信协议，以现场总线作为通信连接的纽带，把现场控制设备连接成可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络系统与控制系统。—工业控制网络—控制网络的概念控制器控制对象执行器检测器—工业控制网络—控制系统对网络的要求在网络集成式控制系统中，网络是控制系统运行的动脉，是通信的枢纽。开放性互操作性与互用性通信的实时性对环境的适应性—工业控制网络—工业控制网络的特点—工业控制网络—工业控制网络的特点1、改变了传统控制系统的结构形式2、提供更为丰富的信息3、提高了信号测量、控制和传输的精度4、打破了自动化孤岛—工业控制网络—控制网络现场总线的概念与产生现场总线的标准化第一章概论—工业控制网络—第2节现场总线的概念与产生—工业控制网络—现场总线的概念按照IEC对现场总线(FieldBus)一词的定义，现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。这是由IEC/TC65负责测量和控制系统数据通信部分国际标推化工作的SC65/WG6定义的。—工业控制网络—现场总线出现前的情况在过程控制领域中，从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准，那就是4-20mA的模拟信号标准。20世纪70年代，数字式计算机引入到测控系统中，而此时的计算机提供的是集中式控制处理。现场总线的产生—工业控制网络—技术基础20世纪80年代微处理器在控制领域得到应用，微处理器被嵌人到各种仪器设备中，形成了分布式控制系统。通信技术的发展，促使传送数字化信息的网络技术开始得到广泛应用。现场总线的产生—工业控制网络—需求：基于质量分析的维护管理、与安全相关系统的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。从实际应用的角度出发，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。现场总线的产生—工业控制网络—进人20世纪90年代，工业生产的规模越来越大，生产的过程也日益强化；因此对生产过程进行检测与控制的点数与质量要求也越来越高；随着测点的增加，所需的控制电缆数势必随之增涨。因此，寻求现场仪表的数字化、智能化，使大量的一般控制功能下放到现场去解决，以减少主机的负担；同时通向控制室的电缆数量也要求减少。现场总线的产生—工业控制网络—控制网络现场总线的概念与产生现场总线的标准化第一章概论—工业控制网络—第3节现场总线的标准化制订现场总线标准的机构现场总线的标准化历程—工业控制网络—一、IEC/TC65/SC65C/WG6IEC/TC65是国际电工委员会第65分技术委员会，它成立于1969年。SC65C是IEC/TC65下的分委员会(SC是SubCommittee的缩写)，负责测量和控制系统的数字数据通信的标准化工作。WG6是SC65C下的工作组(WG是WorkingGroup的缩写，WG6是第6工作组)，通过了IEC61158标准。制订现场总线标准的机构二、IEC/TC17/SC17BIEC/TCl7是分管电器的标准化委员会，其下的SC17B是负责低压电器的分委员会，也制订了与之有关的现场总线的标准。通过了IEC62026，包括：ASI、DeviceNet、SDS和Seriplex。三、ISOISO11898CAN—工业控制网络—1.1983年现场总线的概念首先在欧洲兴起，丹麦的ProcessData公司推出P－Net；2.1984年IEC就开始制订现场总线的国际标准，稍后即成立了推广及试用的组织IFC；3.1984年德国Siemens公司推出Profibus总线，于1989年成为德国国家标准；4.1987年法国Alston公司推出FIP总线，于1990年成为法国国家标准；现场总线的标准化历程—工业控制网络—5.1993年，CAN成为国际标准ISO11898；6.1993年IEC61158-2物理层规范通过表决成为国际标准，但关键的链路层因与Profibus有分歧，遭到德国为首的一些国家的抵制而未获通过。7.1993年WorldFIP成立。WorldFIP是世界工厂仪表协议(WorldFactoryInstrumentationProtocol)简称。它基于法国的FIP,它也有100多家公司参加,由Honeywell公司牵头。现场总线的标准化历程—工业控制网络—8.1994年6月，ISP与WorldFIP感到二大阵营旗鼓相当，谁也胜不了谁，于是握手言和，合并成为现场总线基金会(FieldbusFoundation)简称FF，它推出的基金会现场总线(FoundationFieldbus)也简称FF。9.1994年因FF已成立，IFC解散了。现场总线基金会FF成立以后，现场总线国际标准理应顺利产生，但事实并非如此。10.1996年12月30日，对经过改进后的链路层又进行了一次投票表决，但还是因为与Profibus不一致而遭到德国为首的一些欧洲国家的反对，未通过。现场总线的标准化历程—工业控制网络—11.对此标准持支持态度的法国与美国又根据ISO/IEC导则的有关规定，向IEC中央秘书处提出复议请求，其理由是反对票中的奥地利因未涉及任何理由，应作为弃权票处理。1997年4月30日IEC中央秘书处在日内瓦召开联席会议专门对现场总线标准的复议问题进行了讨论，最终决定对数据链路层标准进行重新表决。12.由于巴西投票在规定日期内己送达了SC65C秘书处而没有上报到IEC中央秘书处，TC65主席(德国)坚持巴西一票作为弃权处理。巴西强烈抗议，在美、日、法、英等的支持下，决定接受巴西的这一票，这样链路层及应用层的4个规范及服务定义(IEC61158-3-6)进人了报批阶段，如果这次表决成功，就成为国际标准了。现场总线的标准化历程—工业控制网络—13.1998年9月30日经过投票表决，结果被否决了。1998年10月在IEC/TC65于美国休斯敦召开的年会上，WG6组长以投反对票中的6个国家(丹麦、波兰、斯洛伐克、罗马尼亚、卢森堡与捷克)所附的意见为非技术性意见为由，要求IEC在统计最终投票表决结果时，不计人上述6国的反对票。最终获得通过。14.2000年决定8种类型的现场总线共同构成IEC61158。15.2003年PROFInet、FF应用层加入，共10种类型,形成IEC61158第3版。现场总线的标准化历程—工业控制网络—IEC61158第3版包括l0种技术类型：类型1：IEC技术报告（FF的H1，美国Fisher-Rosemount公司）；类型2：ControlNet（美国Rockwell公司支持）；类型3：Profibus（德国Siemens公司支持）；类型4：P-Net（丹麦ProcessData公司支持）；类型5：FFHSE（美国Fisher-Rosemount公司支持）；类型6：SwiftNet（美波音公司支持）；类型7：WorldFIP（法国阿尔斯通Alstom公司支持）；类型8：Interbus（德国菲尼克斯Phoenix公司支持）；类型9：FF应用层（ApplicationLayer)；类型10：Profinet。标准的类型—工业控制网络—2004年IEC/TC65起草实时以太网标准：IEC61784—22005年12月1EC／TC65/SC65C在美国确定了IEC61158新版本(第4版)将以现版本(第3版)为基础，加入已成为PAS文件的实时以太网解决方案，成为新的IEC61158现场总线标准。2007年IEC61158现场总线标准通过，包括20个类型。标准的最新发展—工业控制网络—标准的最新发展说明：Type1相当于FF现场总线；Type2包括ConrtolNet、DeviceNet和EtherNet/IP实时以太网；要点总结1、控制系统对网络的要求2、理解现场总线的概念；3、明晰常见现场总线的名称，了解现场总线的分类；