工業(yè)組態(tài)技術(shù)概論

第九課

I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)(拓展篇)授課人:于宏亮濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院基礎(chǔ)知識(shí)回顧第四章：I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)（基礎(chǔ)與操作）4.1設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在組態(tài)軟件中所處地位4.2設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成的主要功能4.3常見(jiàn)的I/O設(shè)備及其與PC間的連接方式4.4力控I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的使用方法濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院本次課內(nèi)容：第四章：I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)（拓展篇）4.5設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)流圖4.6現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的影響濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院第4章

I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)

4.5設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)流圖

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序地位:設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(I/OServer)是橋梁。數(shù)據(jù)上傳、指令下達(dá)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（I/OServer）主要是按照接口協(xié)議完成對(duì)接口設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)，數(shù)據(jù)的讀、寫(xiě)操作。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)流圖

濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院4.6現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的影響

傳統(tǒng)儀表：多使用4-20mA信號(hào)，具有以下缺陷：1）每臺(tái)儀表都占用單獨(dú)的信號(hào)傳輸線(xiàn)路，電纜用量很大。2）現(xiàn)場(chǎng)一次儀表（內(nèi)嵌微處理器）將信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，中控室二次儀表又對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，2次轉(zhuǎn)換造成2次損失。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院

傳統(tǒng)儀表：3）儀表系統(tǒng)的安裝、維護(hù)、矯正費(fèi)用和難度都較大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。4）儀表信號(hào)易受到干擾，可靠性差。5）儀表型號(hào)的互換性差。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的核心是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)字化?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表利用微處理器實(shí)現(xiàn)儀表的智能化，可以實(shí)現(xiàn)儀表和自動(dòng)化系統(tǒng)間的數(shù)字化、多邊雙向通信。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是一種工廠(chǎng)設(shè)備級(jí)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院1、HARTHART（HighwayAddressableRemoteTransducer)協(xié)議：Rosemount1985年開(kāi)發(fā)。在不中斷4-20mA信號(hào)情況下，實(shí)現(xiàn)智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與主設(shè)備之間的雙向數(shù)字通信。是一種過(guò)渡性的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。HART的優(yōu)點(diǎn)是原來(lái)的模擬信號(hào)不受任何干擾。HART表給儀表的調(diào)校帶來(lái)方便。在中控室使用HART手操器可以集中對(duì)HART網(wǎng)上的所有儀表進(jìn)行逐個(gè)調(diào)校，極大提高了工作效率。HART數(shù)字通信方面也提高了現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)精度，免去了進(jìn)行2次A/D，D/A轉(zhuǎn)換的精度損失。速度慢（超過(guò)4臺(tái)）物理層：FSK濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院2、FFFF(FoundationFieldbus)總線(xiàn):1994年10月，可互操作系統(tǒng)工程基金會(huì)（InteroperableSystemsProjectFoundation,ISPF）和北美WorldFIP（WorldFIPNorthAmerica,WorldFIPNA）合并成為一個(gè)新組織：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì)，以加速現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化。其明確目的定位在過(guò)程控制領(lǐng)域種的可靠、分散控制.

以ISO/OSI為基礎(chǔ)，物理層、鏈路層、應(yīng)用層，并在應(yīng)用層上增加了用戶(hù)層（主要針對(duì)自動(dòng)化測(cè)控應(yīng)用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，用設(shè)備描述語(yǔ)言（DDL）規(guī)定了通用的功能塊集。H1(低速)：31.25kb/s，1900m，支持本質(zhì)安全、總線(xiàn)供電,流程行業(yè)HSE（highspeedethernet、高速以太網(wǎng)）：100Mb/s,離散行業(yè)濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院2、FF采用設(shè)備描述語(yǔ)言技術(shù)，解決了不同廠(chǎng)商的設(shè)備的互操作問(wèn)題，F(xiàn)F具有10個(gè)基本功能塊（AI、AO、PID）和19個(gè)附加算術(shù)功能塊。主要技術(shù)內(nèi)容：除智能檢測(cè)、控制的有關(guān)技術(shù)外，還包括FF通信協(xié)議本身；通信棧、DDL語(yǔ)言及設(shè)備描述字典、功能塊、系統(tǒng)軟件技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院3、ProfiBusProfibus總線(xiàn):由Siemens領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)，共有3種版本--FMS（FieldbusMessageSpecification）DP（DecentralisedPeripherals）、PA（ProcessAutomation）。DP：分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化（離散）FMS：現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，適用于可編程控制器、低壓開(kāi)關(guān)等一般自動(dòng)化。PA：過(guò)程自動(dòng)化。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院3、ProfiBusPA：物理層、鏈路層DP：隱去了3-7層，增加直接數(shù)據(jù)連接擬合作為用戶(hù)接口。FMS：隱去了3-6層，采用了應(yīng)用層。傳輸速率：9.6kb/s-12Mb/s,12M時(shí)100m，可用中繼器達(dá)到10km。傳輸介質(zhì)：專(zhuān)用ProfiBus雙絞電纜或光纜。支持本質(zhì)安全，與總線(xiàn)供電可掛接127個(gè)站點(diǎn)濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院4、LonWorksLonWorks總線(xiàn)：LonWorks是對(duì)等控制網(wǎng)絡(luò)，適用于分散控制和樓宇自動(dòng)化中連接智能設(shè)備，由美國(guó)Echelon公司開(kāi)發(fā)。90年發(fā)布，支持ISO/OSI全部7層協(xié)議通信速率：300b/s-1.5Mb/s直接傳輸距離2700m（78kb/s,雙絞線(xiàn)）節(jié)點(diǎn)數(shù)：32000。支持本質(zhì)安全濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院4、LonWorksLonTalks協(xié)議及34種常見(jiàn)的I/O控制對(duì)象被固化，Neuron神經(jīng)元芯片：3個(gè)CPU媒體訪(fǎng)問(wèn)控制處理器：1-2網(wǎng)絡(luò)處理器：3-6應(yīng)用處理器：7廣泛應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5、ModBusModbus:是為工業(yè)控制應(yīng)用（如過(guò)程控制和監(jiān)控信息傳遞）設(shè)計(jì)的局域網(wǎng)，最早由AEGModicon開(kāi)發(fā)。支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)設(shè)備。最早主要用于PLC的連接。Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP等，并沒(méi)有規(guī)定物理層。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和就答的方式，數(shù)據(jù)通訊采用Maser/Slave方式，Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Master端以響應(yīng)請(qǐng)求；Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫(xiě)。247個(gè)從站濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院6、CANCAN(ControllerAreaNetwork)總線(xiàn)：最初由RobertBosch設(shè)計(jì)，以提供車(chē)輛內(nèi)電子面板控制單元的串行通信。汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用較多，也推廣到移動(dòng)機(jī)床等領(lǐng)域。物理層、鏈路層、應(yīng)用層。傳輸介質(zhì)：雙絞線(xiàn)速率1Mb/s時(shí),40m;5kb/s時(shí)，10km可掛接110設(shè)備濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院6、CAN短幀結(jié)構(gòu)：8個(gè)有效字節(jié)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低。節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重故障時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉節(jié)點(diǎn)。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)方案：DeviceNet主要用于物流、倉(cāng)儲(chǔ)等部門(mén)低成本通信、傳輸速率2Mb/s濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表與RS232、RS485區(qū)別：PC與智能設(shè)備通信，多借助RS232、485、以太網(wǎng)RS232、485只能代表物理層和鏈路層，如果要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪(fǎng)問(wèn)，就必須自己編寫(xiě)通信應(yīng)用程序，但這種程序多數(shù)不能符合ISO/OSI的規(guī)范，只能實(shí)現(xiàn)較單一功能，不具有通用性。設(shè)備間通信往往需要MASTER設(shè)備中轉(zhuǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線(xiàn)控制、沖突檢測(cè)、鏈路維護(hù)等問(wèn)題?？勺詣?dòng)成網(wǎng)。同一層次，不同廠(chǎng)家產(chǎn)品可以互換，設(shè)備間具有互操作性。濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院課堂回顧第四章：I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)（拓展篇）4.5設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)流圖4.6現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的影響濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院作業(yè)無(wú)濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院GoodLuck!濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院監(jiān)控組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)體系和通信功能1監(jiān)控組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系劃分2應(yīng)用模式舉例3網(wǎng)絡(luò)程序的使用方法4力控的WebServer功能濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院監(jiān)控組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)體系和通信功能1組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系劃分1．1獨(dú)立式結(jié)構(gòu)1．2客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)1．3對(duì)等結(jié)構(gòu)1．4混合結(jié)構(gòu)濟(jì)南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院監(jiān)控組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)體系和通信功能2應(yīng)用模式舉例2．1串行通信2．2使用公眾電活網(wǎng)撥號(hào)通信2．3通過(guò)以太網(wǎng)用TCP/IP協(xié)議通信2．4