組態(tài)教學(xué)第9課

工業(yè)組態(tài)技術(shù)概論

第九課

I/O設(shè)備驅(qū)動(拓展篇)授課人:于宏亮濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院基礎(chǔ)知識回顧第四章：I/O設(shè)備驅(qū)動（基礎(chǔ)與操作）4.1設(shè)備驅(qū)動程序在組態(tài)軟件中所處地位4.2設(shè)備驅(qū)動程序完成的主要功能4.3常見的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)動程序的使用方法濟南大學(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（拓展篇）4.5設(shè)備驅(qū)動程序數(shù)據(jù)流圖4.6現(xiàn)場總線技術(shù)及其對設(shè)備驅(qū)動程序的影響濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院第4章

I/O設(shè)備驅(qū)動

4.5設(shè)備驅(qū)動程序數(shù)據(jù)流圖

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

濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院4.6現(xiàn)場總線技術(shù)及其對設(shè)備驅(qū)動程序的影響

傳統(tǒng)儀表：多使用4-20mA信號，具有以下缺陷：1）每臺儀表都占用單獨的信號傳輸線路，電纜用量很大。2）現(xiàn)場一次儀表（內(nèi)嵌微處理器）將信號進行D/A轉(zhuǎn)換，中控室二次儀表又對信號進行A/D轉(zhuǎn)換，2次轉(zhuǎn)換造成2次損失。濟南大學(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、矯正費用和難度都較大，費時費力。4）儀表信號易受到干擾，可靠性差。5）儀表型號的互換性差。濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院

現(xiàn)場總線儀表：現(xiàn)場總線的核心是實現(xiàn)現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)字化?，F(xiàn)場總線儀表利用微處理器實現(xiàn)儀表的智能化，可以實現(xiàn)儀表和自動化系統(tǒng)間的數(shù)字化、多邊雙向通信?，F(xiàn)場總線是一種工廠設(shè)備級的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院1、HARTHART（HighwayAddressableRemoteTransducer)協(xié)議：Rosemount1985年開發(fā)。在不中斷4-20mA信號情況下，實現(xiàn)智能現(xiàn)場設(shè)備與主設(shè)備之間的雙向數(shù)字通信。是一種過渡性的現(xiàn)場總線協(xié)議。HART的優(yōu)點是原來的模擬信號不受任何干擾。HART表給儀表的調(diào)校帶來方便。在中控室使用HART手操器可以集中對HART網(wǎng)上的所有儀表進行逐個調(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)場儀表的信號精度，免去了進行2次A/D，D/A轉(zhuǎn)換的精度損失。速度慢（超過4臺）物理層：FSK濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院2、FFFF(FoundationFieldbus)總線:1994年10月，可互操作系統(tǒng)工程基金會（InteroperableSystemsProjectFoundation,ISPF）和北美WorldFIP（WorldFIPNorthAmerica,WorldFIPNA）合并成為一個新組織：現(xiàn)場總線基金會，以加速現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)化。其明確目的定位在過程控制領(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)用層上增加了用戶層（主要針對自動化測控應(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、總線供電,流程行業(yè)HSE（highspeedethernet、高速以太網(wǎng)）：100Mb/s,離散行業(yè)濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院2、FF采用設(shè)備描述語言技術(shù)，解決了不同廠商的設(shè)備的互操作問題，F(xiàn)F具有10個基本功能塊（AI、AO、PID）和19個附加算術(shù)功能塊。主要技術(shù)內(nèi)容：除智能檢測、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)濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院3、ProfiBusProfibus總線:由Siemens領(lǐng)導(dǎo)開發(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，適用于加工自動化（離散）FMS：現(xiàn)場信息規(guī)范，適用于可編程控制器、低壓開關(guān)等一般自動化。PA：過程自動化。濟南大學(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100m，可用中繼器達到10km。傳輸介質(zhì)：專用ProfiBus雙絞電纜或光纜。支持本質(zhì)安全，與總線供電可掛接127個站點濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院4、LonWorksLonWorks總線：LonWorks是對等控制網(wǎng)絡(luò)，適用于分散控制和樓宇自動化中連接智能設(shè)備，由美國Echelon公司開發(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）節(jié)點數(shù)：32000。支持本質(zhì)安全濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院4、LonWorksLonTalks協(xié)議及34種常見的I/O控制對象被固化，Neuron神經(jīng)元芯片：3個CPU媒體訪問控制處理器：1-2網(wǎng)絡(luò)處理器：3-6應(yīng)用處理器：7廣泛應(yīng)用于樓宇自動化、家庭自動化、保安系統(tǒng)濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院5、ModBusModbus:是為工業(yè)控制應(yīng)用（如過程控制和監(jiān)控信息傳遞）設(shè)計的局域網(wǎng)，最早由AEGModicon開發(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)請求；Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙向讀寫。247個從站濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院6、CANCAN(ControllerAreaNetwork)總線：最初由RobertBosch設(shè)計，以提供車輛內(nèi)電子面板控制單元的串行通信。汽車行業(yè)應(yīng)用較多，也推廣到移動機床等領(lǐng)域。物理層、鏈路層、應(yīng)用層。傳輸介質(zhì)：雙絞線速率1Mb/s時,40m;5kb/s時，10km可掛接110設(shè)備濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院6、CAN短幀結(jié)構(gòu)：8個有效字節(jié)，傳輸時間短，受干擾概率低。節(jié)點嚴(yán)重故障時，可自動關(guān)閉節(jié)點。簡單網(wǎng)絡(luò)方案：DeviceNet主要用于物流、倉儲等部門低成本通信、傳輸速率2Mb/s濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院

現(xiàn)場總線儀表與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，如果要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通信應(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)場總線具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題?？勺詣映删W(wǎng)。同一層次，不同廠家產(chǎn)品可以互換，設(shè)備間具有互操作性。濟南大學(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（拓展篇）4.5設(shè)備驅(qū)動程序數(shù)據(jù)流圖4.6現(xiàn)場總線技術(shù)及其對設(shè)備驅(qū)動程序的影響濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院作業(yè)無濟南大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院GoodLuck!濟南大學(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獨立式結(jié)構(gòu)1．2客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)1．3對等結(jié)構(gòu)1．4混合結(jié)構(gòu)濟南大學(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)撥號通信2．3通過以太網(wǎng)用TCP/IP協(xié)議通信2．4