课程综述-工业自动化集成架构.doc

工业自动化系统集成架构1课程报告课程名称工业自动化系统集成架构研讨课院（系）自动化学院专业自动化姓名HUMOUMOU学号0124825评定成绩审阅教师工业自动化系统集成架构2一、课程综述报告工业系统集成架构这门课结束了，从课堂上学习到的知识依然记忆深刻。在这门课中，我们接触到各种网络，从通信网络、工业局域网到工业以太网再到现场总线等等。我们还接触到了由ETHERNET、CONTROLNET、DEVICENET组成的工业网络，并通过实验让我们亲自接触到了这了网络，虽然只有一次的实验，但是这一次实验使我们对工业网络的结构有了实在的、客观的认识，之前所学到的知识不再是纸上谈兵了。并且，在课程的一次随堂讨论中，我们组联系所学的知识，向大家介绍了德州仪器（IT）公司的基本情况。一、IT公司简介德州仪器TEXASINSTRUMENTS，简称TI，是全球领先的半导体公司，为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理DSP及模拟器件技术。TI自1950年代起在亚洲地区开始运营，首先从事销售和市场工作，以及应用技术支持，然后迅速增加半导体装配与测试设施，以及材料与控制制造等业务。亚洲现在是具TI部分最先进和重要的半导体硅片制造工厂的基地。除此之外，TI亚洲市场还涵盖教育产品，包括教学计算器。TI为全球众多的最终用户提供完整的解决方案TI在DSP市场排名第一TI在混合信号/模拟产品市场排名第一1999年售出的数字蜂窝电话中，超过半数使用的是TI的DSP解决方案。其中，诺基亚、爱立信、摩托罗拉、索尼等世界主要手机生产厂商均采用TI的DSP芯片全球每年投入使用的调制解调器中，有三分之一使用TI的DSP。TI是世界上发展最快的调制解调器芯片组供应商全球超过70的DSP软件是为TI的DSP解决方案而编写TI占有北美图形计算器市场80以上的份额TI在世界范围内拥有6000项专利自1982年以来，TI成为数字信号处理（DSP）解决方案全球的领导厂商及先驱，为全球超过30,000个客户提供创新的DSP和混合信号/模拟技术，应用领域涵盖无线通讯、宽带、网络家电、数字马达控制与消费类市场。为协助客户更快进入市场抢得先机，TI工业自动化系统集成架构3提供简单易用的开发工具及广泛的软硬件支持，并与DSP解决方案供应商组成庞大的第三方网络，帮助他们利用TI技术发展出超过1,000种产品，使服务支持更加完善。半导体部的业务包括通用DSP、高性能模拟、无线、宽带、新兴终端设备、数字光源处理（DLP）二、三层网络结构罗克韦尔自动化公司的设计之初就提出了三层网络的概念。分别是以太网，CONTROLNET网，DEVEICENET网，上层信息用于全厂的数据采集和程序维护；中层自动化和控制层实现实时I/O的控制，控制器的互锁和报文的传送；底层设备网用于底层设备的低成本，高效率的信息集成。（一）DEVICENETDECICENET是一种低成本的通讯总线。它将工业设备（如限位开关，光电传感器，阀组，马达启动器，过程传感器，条形码读取器，变频驱动器，面板显示器和操作员接口）连接到网络，从而消除了昂贵的硬接线成本。直接互连性改善了设备间的通讯，并同时提供了相当重要的设备级诊断功能，这是通过硬接线I/O接口很难实现的。DECICENET是一种简单的网络解决方案，它在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DEVICENET不仅仅使设备之间以一根电缆互相连接和通讯，更重要的是它给系统所带来的设备级的诊断功能。该功能在传统的I/O上是很难实现的。DECICENET是一个开放的网络标准。规范和协议都是开放的，供货商将设备连接到系统时，无需为硬件，软件或授权付费。任何对DEVICENET技术感兴趣的组织或个人都可以从开放式DECICENET供货商协会（ODVA）获得DEVICENET规范，并可以加入ODVA，参加对DEVICENET规范进行增补的技术工作组。DECICENET的许多特性沿袭于CAN，CAN总线是一种设计良好的通信总线，它主要用于实时传输控制数据。DEVICENET的主要特点是短帧传输，每帧的最大数据为8个字节；无破坏性的逐位仲裁技术；网络最多可连接64个节点；数据传输波特率为125KB/S、250KB/S、500KB/S；点对点、多主或主/从通信方式；采用CAN的物理和数据链路层规约。DEVICENET能够提高设计的弹性、改善的过程数据管理并且能降低安装成本。（二）CONTROLNETCONTROLNET网络是一种新型网络，传输数据速度更快更稳定，正在逐渐向全世界推广中。CONTROLNET（控制网）通讯采用当今流行的生产者/消费者模式,该模式采用多信道广播式,定点传送，属于预定性信息，每个信号对应一个单独的地址，占一个网络节点，网络所有节点同步,信息吞吐量大,速度快,网络效率高因此控制网具有高速,高度确定和可重复性的网络,特别适用于对时间苛刻要求的复杂应用场合的信息传输，但是CONTROLNET网络中的节点数目是有限制的，最高不能超过99个，节点数超过限制会发生不可预测的故障，未超过但是过多会影响网速，造成网络迟滞。CONTROLNET用同轴网线或者光纤作为介质，相对而言，CONTROLNET比西门子的PROFIBUS网络更加稳定，易于维护，有助于实现无缝连接。（三）ETHERNETETHERNET使用碰撞检测载波多点访问机制CSMA／CD，以解决通讯介质层的竞争。CSMA／CD协议在IEEE8023网络标准中得以叙述。并被简单表述如下当一节点欲发送时，它将先收听网络，如网络忙，则将等至其空闲为止，否则将立即发送。如果两个或工业自动化系统集成架构4更多的节点收听到网络空闲并决定同时发送时，这些发送节点的报文将发生碰撞。每个节点发送时，则必须收听以检测报文碰撞。当检测到两个或更多报文之间的碰撞后，发送节点停止发送并等待一随机长度的时间段后重新发送。该随机时问将由标准二进制指数补偿算法BEB确定。重发前的时间在0到2J1之间的时间片中随机选择，此处I代表被节点检测到的第I次碰撞事件，一个时间片则为重发循环所需的最小时间，但是，在10次碰撞发生之后，该间距将被冻结在最大时间片1023上。16次碰撞后，控制器将停止发送并向节点微处理器回报失败信息．以后的恢复将在更高层进行．ETHEMET帧格式的总引导位为26字节．数据包帧的长度在46和1500字节之间．因为标准规定从目的地址到校验和，有效帧至少长64字节，所以有一个非零数据最小长度．如果帧的数据部分长度小于46个字节，填充域PAD将被用来充满帧，直至最小长度．该最小长度限制有两个理由其一为易于区分有效帧和“垃圾”．当发送器检测到碰撞时，将截去当前帧，这将意味着总是要丢失网络线上帧的位和段．其二为预防节点在第一位到选网络线的远端之前，此时它可能会和其它的帧相碰撞，完成短帧传输．对于一个具有2500M最大长度和4个中继器的LOM自印的ETHEMET来说，最小允许帧时间或片时间为512S该时间将响应为64字节。三、CAN总线1CAN总线的产生与发展CAN总线的全称是控制器局部网（CONTROLLERAREANETWORK）是由大名鼎鼎的BOSCH公司为现代汽车应用领