西门子3VA1110-4GD42-0AA0

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1、标准问题

控制系统在实际应用中还存在一些问题有待解决，其中*突出的问题就是缺少统一的标准。2000年初iec公布的iec61158国际标准，产生了h1（ff）、controlnet、profibus、p-net、hse（ff）、swiftnet、worldfip、interbus等8种iec现场总线国际标准子集。iec现场总线国际标准制定的结局表明，在相当长的一段时期内，将出现多种现场总线并存的局面，并导致控制网段的系统集成与信息集成面临困难。无论是*终用户还是工程集成商也包括制造商，都在寻求高性能、的解决方案。8种类型的现场总线采用不同的通信协议，要实现这些总线的相互兼容和互操作几乎是不可能的。每种现场总线都有自己*合适的应用领域，如何在实际中根据应用对象，将不同层次的现场总线组合使用，使系统的各部分都选择*合适的现场总线，对用户来说，仍然是比较棘手的问题。

2、系统的集成问题

在实际应用中，一个大的系统很可能采用多种的现场总线，特别是中国那些高速成长的终端用户，在企业的不同发展阶段和国际范围的跨国制造装备采购几乎不可能统一技术*的现场总线。如何把企业的工业控制网络与管理层的数据网络进行无缝地集成，从而使整个企业实现管控一体化，显得十分关键。现场总线系统在设计网络布局时，不仅要考虑各现场节点的距离，还要考虑现场节点之间的功能关系、信息在网络上的流动情况等。由于智能化现场仪表的功能很强，因此许多仪表会有同样的功能块，组态时要仔细考虑功能块的选择，使网络上的信息流动*小化。同时通信参数的组态也很重要，要在系统的实时性与网络效率之间做好平衡。

3、存在技术瓶颈

现场总线在应用中还存在一些技术瓶颈问题，主要表现在以下几个方面。

（1） 当总线电缆断开时，整个系统有可能瘫痪。用户希望这时系统的效能可以降低，但不能崩溃，这一点目前许多现场总线不能保证。

（2） 本安防爆理论的制约。现有的防爆规定限制总线的长度和总线上负载的数量。这就是限制了现场总线节省电缆优点的发挥。

（3） 系统组态参数过分复杂。现场总线的组态参数很多，不容易掌握，但组态参数设定得好坏，对系统性能影响很大。

因此，采用一种统一的现场总线标准对于现场总线技术的发展具有特别重要的意义。为了加快新一代控制系统的发展与应用，各大厂商纷纷寻找其他途径以求解决扩展性和兼容性的问题，业内人士把目光转移到了在商用局域网中大获成功的具有结构简单、廉、易于安装、传输速度高、功耗低、软硬件资源丰富、兼容性好、灵活性高、易于与internet集成、支持几乎所有流行的网络协议的以太网技术

1.的概念

传统仪表(、变送器)的输出信号长期以来采用4~20ma模拟信号标准，现场各个测量点的仪表必须将4~20ma的模拟信号通过信号线送到控制室，每一路信号都要使用一对信号线，各路模拟信号之间必须有良好的隔离措施。由于现场有大量的信号连接，仪表的种类、型号又各不相同，信号回路的保护隔离必须非常严格。由于接线不良引起的误差无法自动检测，信号线的长度也受到限制，因此难以满足上层系统对现场仪表的信息要求。

随着大规模技术和微处理机技术的发展，微处理机芯片的功能不断提高。将这种微处理机芯片嵌入到各种设备、仪表中，与它们合成一体，一方面加强设备、仪表的功能处理能力(如就地控制、操作、显示功能)，另一方面可以通过通信接口实现与外界通信因而使设备、仪表智能化。与传统仪表相比，可以对量程和零点进行远程设定，具有仪表工作状态自诊断功能，能进行多参数测量并对环境影响实现自动补偿，深受用户欢迎。智能化现场仪表的出现，很自然地要求与上层系统实现，于是现场总线技术应运而生。

根据国际**和现场总线基金会的定义，“现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络”。

2.现场总线的特点

现场总线控制技术，是目前系统中的*新技术。概括起来，现场总线技术具有如下一些特点：

(1)以数字信号取代4~20ma模拟信号，过去每一路模拟信号都需要一对信号线的传统方式被一对现场总线所代替，节约了大量信号电缆，简化了仪表信号线的布线工作，降低了电缆安装、保养费用；而且，传输信号的数字化使得检错、纠错手段得以实现，这又极大地提高了信号转换精度和可靠性。因此，现场总线具有很高的性能价格比。

(2)现场总线把处于设备现场的智能仪表(智能传感器、智能执行器)连成网络，使控制、报警、趋势分析等功能分散到现场级仪表，必将使控制结构进一步分散，导致控制系统体系结构的变化。

(3)符合同一现场总线标准的不同厂家的仪表、装置可以联网，实现互操作，不同标准通过网关或路由器也可互联，现场总线控制系统是一个开放式系统。

3.现场总线的种类

目前国际行的现场总线有40多种。应用于建筑智能化系统的现场总线控制技术，在国际行的通常有lonworks和bacnet两个现场总线标准。在国内也有应用can总线的，如浙大中控推出的optisys楼宇控制系统。

其中lonworks是由美国echelon公司开发研制的，lonworks技术的通信协议称为lontalk。该通信协议包含iso/osi中所有七层网络协议，并固化在lonworks产品中，即smart i／o模块中的神经元芯片中。lonworks技术使互操作性变成即插即用的具体手段，lonworks常被设计用于实时控制应用，涉及领域非常宽，包括工业过程控制、工厂自动化、交通运输，以及智能建筑自动化等。由于采用了lonworks技术使得未来的控制进一步分散，实现现场总线的联网控制

1. bacnet技术

bacnet是building automation and control network 的简称，是一种为楼宇自控网络制定的数据通讯协议。1995年6月，美国暖通空调工程师协会(american society of heating, refrigeration, and air-conditioning engineers，ashrae)经过8年半时间，正式通过全球首个楼宇自控行业通讯标准——bacnet。同年12月成为美国国家标准，并且还得到欧盟的承认，成为欧盟标准草案。

bacnet是一个标准通讯和数据交换协议。各厂家按照这一协议标准开发与楼宇自控网兼容的控制器与接口，*终达到不同厂家生产的控制器都可以相互交换数据，实现互操作性。根据 2005 年的资料，目前世界上已有数百家国际的厂家支持 bacnet ，其中包括楼宇自控系统厂家、消防系统厂家、冷冻机厂家、配电照明系统厂家和安保系统厂家等。

bacnet协议采用符合osi（open system interconnection，开放式系统互联）模型的分层体系结构，由物理层、数据链路层、网络层和应用层组成。bacnet考虑到楼宇自动控制系统的环境和控制要求，在确定通信体系所划分的层数时，去掉osi七层模型中的表示层、会话层和传输层，构成了一个包含四个层次的分层体系结构，这四个层次与osi模型中的层次对应关系(如表1所示)。

在数据链路层和物理层提供了可供选项的范围，允许根据需要进行选择arenet为令牌总线网，速率2.5-20mbps,有良好的实时性。ms/tp(master-slave/token ring passing)是一种主从/令牌传递数据链路层技术，允许使用便宜的eia-485硬件，而ptp(peer-to-peer)通信机制联络(如利用电话线拨号连接)通过使用eia-232信号标准实现，ptp包括数据连接建立、数据交换、数据连接终止三部分。