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第01章工业网络技术概述及简介

  工 业 网 络 技 术授 课:郑 凯 毛遂自荐Self- - introduction2013.08~ 大连海事大学 讯息科学本领学院 副教师(硕导)2009.07~2013.07 大连海事大学 讯息科学本领学院 讲师2004.09~2009.04 哈尔滨工业大学 掌握科学与工程 工学博士导师: 姚郁教师、申铁龙教师 (日本上智大学)2005.11~2008.02 日本上智大学 死板工学科 联合探求员导师: 申铁龙教师 (日本上智大学)2002.09~2004.07 哈尔滨工业大学 掌握科学与工程 工学硕士导师: 姚郁教师1998 09 2002 07 哈尔滨工业大学 掌握科学与工程 工学学士1. 科研履历探求偏向1998.09~2002.07 哈尔滨工业大学 掌握科学与工程 工学学士2. 探求偏向A. 非滑腻掌握体系表面及操纵C. 前辈仿真本领B. 运载器动力体系筑模及掌握4. 相合体例Address: 讯息楼 A406 Mail: . 主授课程A. 理 主动掌握道理 B. 造 电机拖动与掌握 C. DSP 用 掌握器道理及操纵 D. 单片机操纵E. 工业搜集本领 A. 非滑腻掌握体系表面及操纵偏向非滑腻模掌握: :毛遂自荐Self- - introduction A. 非滑腻掌握体系表面及操纵偏向含有不确定滑模面的掌握题目DC/DC buck converter 毛遂自荐Self- - introduction可测 不确定 不确定 B. 运载器动力体系筑模及掌握无人艇掌握毛遂自荐Self- - introduction C C. 前辈仿真本领偏向动力体系仿真 船舶动力体系毛遂自荐Self- - introduction C. 前辈仿真本领偏向动力体系仿真 锂电池有限元3.23.43.63.844.2Electric potential (V) L=10   mL=50   mL=90   mL 13044.2 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80002.62.833.23.43.63.844.2tElectric potential (V) L=100   mL=140   mL=180   mL=220   mL=260   m毛遂自荐Self- - introduction0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80002.83tE L=130   mL=190   m0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80002.62.833.23.43.63.8tElectric potential (V) L=90   mL=100   mL=120   mL=140   mL=160   m0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80002.833.23.43.63.844.2tElectric potential (V) r=10   mr=11   mr=12   mr=13   m C. 前辈仿真本领偏向动力体系仿真 半实物仿真毛遂自荐Self- - introduction 工业搜集本领课程及陈设 参考教材 工业通讯搜集本领和操纵,许勇 主编,西安电子科技大学出书社 工业掌握搜集本领,赵新秋 主编,中国电力出书社 现场总线本领及其操纵,阳宪惠 主编,清华大学出书社 现场总线及其操纵本领,李正军 编著,死板工业出书社其他参考书,•●感趣味的同砚能够上钩上置备。 成效分拨 考察70分(开卷)考察成效阴谋: 卷面成效: : 题 客观题 + 30+ 题 解答题 70= 100 往常20分 尝试10分(1次大尝试课,尝试6分,叙述4分)卷面成效: 题 客观题 30 + 题 解答题 70 = 100 绩 最终考察成效 = × 卷面成效 × 70% 出勤成效阴谋: 20 - - 名 随机点名 10 次未到次数2 *2 = 出勤成效 课程陈设 第一章 工业搜集本领概述 工业搜集本领的观念及特征 先容几种榜样的工业搜集及总线 企业讯息集成体系 工业现场总线本领分成长趋向 Zigbee本领 课程陈设 第二章 数据通讯根本 通讯体系的构成 数据编码本领 通讯体系的本能目标先容 信道 搜集拓扑机合 搜集传输介质 介质探访掌握 过错掌握格式 课程陈设 第三章 掌握搜集根本 掌握搜集与阴谋机搜集 搜集互联通讯的参考模子 几种榜样掌握搜集的参考模子 搜集互联兴办 课程陈设 第四章 串行通讯本领 串行通讯根本 RS-232C串行通讯接口 RS-422/485串行通讯接口 基于51单片机的串行通讯接口计划 课程陈设 第五章 ModBus同意 ModBus同意概述 ModBus同意榜样 ModBus同意的杀青 课程陈设 第六章 工业以太网本领 TCP/IP编造机合先容 以太网的物理相接 以太网的帧机合 网际同意IP 运输层 工业以太网 课程陈设 第七章 CAN总线本领 CAN总线本领简介 CAN总线接口计划 CANOPEN同意简介 课程陈设 第八章 Zigbee本领 Zigbee本领特性 ZigBee的合用条目和操纵远景 ZigBee无线通讯同意简介 第一章 工业搜集本领概述 1.1 工业搜集观念及性格 感性清楚工业搜集 工业搜集本领是正在 现场总线框架下的集智能传感智能传感、 掌握、 阴谋机以及 数据通讯为首要实质的归纳搜集本领。它已成为工业主动化本领成长的热门,并将导致工业主动化体系机合和兴办的长远改变。能够说,今世工业搜集本领即是工业现场总线本领的一种呈现。 汽车测控体系实例 1.1.1 掌握体系成长 把50年代前的气动信号掌握体系PCS称作第一代; 把4~20mA等电气模仿信号掌握体系称为第二代; 把数字阴谋机聚集式掌握体系称为第三代; 而把70年代中期此后的集散式散布掌握体系DCS称作第四代; 把现场总线体系称为第五代掌握体系,也称作FCS现场总线 现场总线界说 现场总线 (Fieldbus):是一种操纵于临蓐现场,正在现场仪表兴办间或仪表兴办与掌握装备间实行双向、串行、多节点的数字通讯本领。 1.1.3 FCS与古板DCS的对比 散布式掌握体系(DCS Distributed Control System):由多台阴谋机辞别掌握临蓐经过中多个掌握回途,同时又可聚集获取数据、聚集料理和聚集掌握的主动掌握体系。散布式掌握体系采用微处分机辞别掌握各个回途,而用中幼型工业掌握阴谋机或高本能的微处分机奉行上一级的掌握。各回途之间和上下级之间通过高速数据通道相易讯息。散布式掌握体系具罕有据获取、直接数字掌握、人机交互以及监控和料理等功用。 1.1.3 FCS与古板DCS的对比古板掌握体系模子 1.1.3 FCS与古板DCS的对比 1.1.3 FCS与古板DCS的对比(a )古板智能仪表模子(b )现场总线 现场总线 、体系拥有高度的绽放性 绽放是指对子系轨范的相同、☆△◆▲■公然性,夸大对轨范的共鸣与依照。 能够与任何遵从相仿轨范的其它兴办或体系相连。 2 、互可操作性与互用性 杀青互连兴办间、体系间的讯息传送与疏通,可实行点对点,一点对多点的数字通讯。 分歧临蓐厂家的本能雷同的兴办可举办调换而杀青互用。 1.1.4 现场总线 、现场兴办的智能化与功用自治性。 将传感丈量、积累阴谋、工程量处分与掌握等功用聚集到现场兴办中达成,仅靠现场兴办即可达成主动掌握的根基功用。 随时诊断兴办的运转形态。 1.1.4 现场总线 、体系机合的高度聚集性 因为现场兴办自己已可达成主动掌握的根基功用,一 使得现场总线已组成 种新的全散布式掌握体系的编造机合。 从根底上厘革了现有DCS聚集与聚集相连结的集散掌握体系编造,简化了体系机合,进步了牢靠性。 1.1.4 现场总线 、体系机合的高度聚集性 1.1.4 现场总线 、对现场情况的顺应性 任务正在现场兴办前端,举动工场搜集底层的现场总线,是专为正在现场情况任务而计划的。 维持双绞线、口▲=○▼同轴电缆、光缆、射频、红表线、电力线等。 拥有较强的抗滋扰才气。 能采用两线造杀青送电与通讯。 餍足安然防爆央浼等。 1.1.5 现场总线 、减省硬件数目与投资 因为现场总线体系平聚集正在兴办前端的智能兴办能直接推广多种传感、掌握、报警和阴谋功用,因此可淘汰变送器的数目。 不再需求DCS体系的信号调整、转换、隔绝本领等功用单位及其繁杂接线 现场总线 、减省安设用度 一对双绞线或一条电缆上通俗可挂接多个兴办,因此电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大淘汰。 连线计划与接头校阅的任务量也大大淘汰。 估计可俭朴安设用度60%以上。 1.1.5 现场总线 、减省庇护开销 因为现场掌握兴办拥有自诊断与浅易阻滞处分的, 才气 用户能够通过数字通信查问一切兴办的运转,诊断庇护讯息,以便早期剖释阻滞原故并神速废除。★△◁◁▽▼ 体系机合简化、连线浅易,从而淘汰了庇护任务量。 4 、用户拥有高度的体系集成主动权 用户能够自正在选拔分歧厂商所供给的兴办来集成体系。 1.1.5 现场总线 、进步了体系确凿凿性与牢靠性 现场总线兴办的智能化、数字化,与模仿信号比拟,上, 它从根底 进步了丈量与掌握确凿凿度 淘汰了传送偏差。 因为体系的机合简化,兴办与连线淘汰,现场仪表内部功用巩固,淘汰了信号的往返传输,进步了体系的任务牢靠性。 因为它的兴办轨范化和功用模块化,因此还拥有计划浅易,易于重构等所长。 1.2 榜样现场总线、基金会现场总线(FF) 前身美国Fisher Rousemount 公司为首的80几家公司与Honeywell公司为首的150几家公司正在上世纪90年代撮合拟订。 H1的传输速度为31.125Kbps,通讯隔断可达1900m H2的传输速度为1Mbps和2.5Mbps两种,其通讯隔断为750m和500m。 物理传输介质可维持双绞线、光缆和无线 榜样现场总线、LonWorks 由美国Echelon公司推出并与Motorola、Toshiba联合倡始,正在上世纪90年代推出。 通信速度从300bps至15Mbps不等,78kbps时直接通讯隔断可到达2700m 维持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红表线、电源线 榜样现场总线、Profibus 由德国siemens公司撮合13家企业和5家科研机构,于上世纪80年代末撮合推出。 由Dp、FMS、PA构成了Profibus系列。DP型适合于加工主动化界限的操纵。FMS合用于纺织、楼宇主动化、可编程掌握器、低压开合等凡是主动化。PA型则是用于经过主动化的总线m。最多可挂接 127个站点。 传输介质为双绞线 榜样现场总线年代初期由德国BOSCH公司提出。 数据传输隔断最远可达10Km(速度幼于5Kb/s);传输速度高达1Mbps(隔断幼于40m)。可挂接兴办最多可达110个 。 通讯介质能够是双绞线 榜样现场总线不行称为现场总线,然而举动现场总线的始祖,尚有很多兴办延续沿用这种通信同意。 最高传输速度到达10Mb/s,100Kb/s时传输隔断1200米操纵,最多挂接128个节点。 1.2 榜样现场总线、 ZigBee搜集ZigBee定约所拟订的无线多家公司撮合建议的,于2005年劈头拟订轨范。一 、 、 、 ZigBee是 种新兴的 短隔断、 低繁杂度、 低功耗、 低数据速度、低本钱的无线搜集本领。▲●…△操纵界限:工业掌握、消费性电子兴办、汽车主动化、家庭和楼宇主动化、医用兴办掌握等。 ZigBee的本领特征数据传输速度低:10KB/秒-250KB/秒,静心于低速传输操纵功耗低:正在低功耗待机形式下,两节遍及5号电池可行使6-24个月本钱低:ZigBee数据传输速度低,同意浅易,因此大大消浸了本钱搜集容量大:搜集可容纳65000个兴办时延短:榜样寻找兴办时延为30ms,息眠激活时延为15ms,举动兴办信道接入时延为15ms。搜集的自机合、自愈才气强,通讯牢靠 1.3 首要的现场总线对比总线类型 本领特征 首要操纵园地 价值 维持公司FF功用强壮,本安,及时性好,总线供电;但同意繁杂,实践操纵少流程掌握 较贵Honeywell,Rosemount,ABB,Foxboro,横河,山武等WorldFIP 有较强的抗滋扰才气,及时性好,褂讪性好 工业经过掌握 凡是 Alstone本安 总线供电 实践操纵较多 但维持的传 Profibus PA本安,总线供电,实践操纵较多;但维持的传输介质较少,传输体例简单经过主动化 较贵 SiemensProfibus DP/FMS速率较速,组态装备聪明车间级通信、工业、楼宇主动化凡是 SiemensInterBus绽放性好,与PLC的兼容性好,同意芯片内核由海表厂商垄断经过掌握 较省钱 独立的搜集供应商维持P-NET体系浅易,省钱,再拓荒简略,扩展性好;但反响较慢,维持厂商较少农业、养殖业、食物加工业省钱 PROCES-DATA A/SSwiftNET 安然性好,速率速 航空 较贵 BoeingCAN采用短帧,抗滋扰才气强,速率较慢,同意芯片内核由海表厂商垄断汽车检测、掌握 较省钱Philips, siemens,Honeywell等LonWorks维持OSI七层同意,实践操纵较多,拓荒平台完美,同意芯片内核由海表厂商垄断楼宇主动化、工业、能源较省钱 Echelon 1.3 首要的现场总线对比红表色谱扫描仪器单回途掌握器PROFIBUSP-NETFOUNDATION Fieldbus各样现场总线的操纵界限传感器剖释仪器驱动装备微驱动装备掌握阀门马达启动器接触器电磁阀ASI数据宽度:位 字节 数据流SeriplexCAN BaseNetworksINTER-BUSPROFI-BUS-DPLON WorksFIP 1.4 企业搜集讯息集成体系互联网Internet企业自资源策划层ERP现场总线掌握搜集内部搜集IntranetInternet经过掌握层PCS创设推广层MES 1.4 企业搜集讯息集成体系 1.4.1 经过掌握层(PCS) PCS : Process Control System 经过掌握层即是用现场总线体系将主动化底层的现场掌握器和智能仪表兴办互联起来。 正在现场总线掌握搜集模子中,经过掌握层是所有搜集模子的根本,只要确保现场总线兴办牢靠运转,材干担保上层搜集获取讯息实行监控功用。 1.4.2 创设推广层(MES) MES: Manufacturing Execution System MES位于ERP与PCS之间的面向车间层的料理讯息体系。它为操作职员/料理职员供给安顿的推广、跟踪以及一切资源(人、设的 备、▼▲物料、客户需求等)确此刻形态。 MES能通过讯息传达对从订单下到达产物达成的所有临蓐经过举办优化料理。 创设推广层的要害本领是以太网与现场总线所正在的经过掌握层的通讯题目,囊括同意转换、搜集节点协和和接口本领等等。◆◁• 1.4.3 企业资源策划层(ERP) ERP: Enterprise Resource Planning ERP操纵阴谋机本领,把企业的物流、人流、资金流、讯息流统沿途来举办料理,把客户需乞降企业内部的临蓐规划举动以及供应商的资源整合正在沿途,为企业决议层供给处分企业产物本钱题目、进步功课效果、及资金的运营景况一系列手脚题目,■□使之成为能完整按用户需求举办规划料理的一种全新的行之有用的料理格式 。 1.4.4 现场总线搜集与办公局域搜集的区别 数据 方面 局域网凡是发送频率相比拟较低,对及时性没有苛刻的局限,央浼以高数据传送速率来传输对比大的文献。凡是发送频率相比拟较低,对及时性没有苛刻的局限,央浼以高数据传送速率来传输对比大的文献。 现场总线搜集 凡是央浼节点间高频率的发送洪量对比幼的数据包,及时性央浼高 。 确定性 和 可反复性 方面 确定性 是指有局限的延迟和有担保的传送。 可反复性是指搜集的传输才气不受搜集上节点的动态厘革和搜集负载的厘革而影响。是指搜集的传输才气不受搜集上节点的动态厘革和搜集负载的厘革而影响。 现场总线搜集对此央浼较高,而这恰是遍及局域网不适合举动掌握网的原故。对此央浼较高,而这恰是遍及局域网不适合举动掌握网的原故。 1.4.5 现场总线 现场总线与上层搜集的互联 采用专用网合达成分歧通讯同意的转换。 采用现场总线PCI卡杀青现场总线与上层搜集的相接。 采用将WEB任职器直接置入PLC或现场兴办内,借帮通用浏览用具杀青数据交互。 1.5 现场总线本领预测与成长趋向 现场总线属于尚正在成长之中的本领,我国正在这一本领界限还方才起步,分析国际上该项本领的近况与成长动向,对我国联系行业的成长,对主动化本领、兴办的更新,无疑拥有紧急的功用。 总体说来,主动化体系与兴办将朝着现场总线编造机合的偏向行进,这一成长趋向是笃信的。 1.5 现场总线本领预测与成长趋向 既然是总线,就要向着趋于绽放团结的偏向成长,成为大多都遵从的轨范榜样,但因为这一本领所涉及的操纵界限特别寻常,几大现场总线本领均拥有本身的特征,已正在分歧操纵界限造成了本身的上风。加上贸易优点的驱策,它们都各自正正在特别激烈的市集逐鹿中求得成长。能够意料异日 几年内,几大总线轨范将会共存,以至正在一个现场总线体系内,几种总线轨范的兴办通过途由网合互连杀青讯息共享的排场。 1.5 现场总线本领预测与成长趋向 现场总线本领这种绽放式、数字化、多点通讯的底层掌握搜集,正在创设业、流程工业、交通监控、楼宇主动化等方面有着寻常的操纵远景。

  工 业 网 络 技 术授 课:郑 凯 毛遂自荐Self- - introduction2013.08~ 大连海事大学 讯息科学本领学院 副教师(硕导)2009.07~2013.07 大连海事大学 讯息科学本领学院 讲师2004.09~2009.04 哈尔滨工业大学 掌握科学与工程 工学博士导师: 姚郁教师、申铁龙教师 (日本上智大学)2005.11~2008.02 日本上智大学 死板工学科 联合探求员导师: 申铁龙教师 (日本上智大学)2002.09~2004.07 哈尔滨工业大学 掌握科学与工程 工学硕士导师: 姚郁教师1998 09 2002 07 哈尔滨工业大学 掌握科学与工程 工学学士1. 科研履历探求偏向1998.09~20...

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