[精品]课程综述-工业自动化集成架构
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: 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。 —、 IT公司简介 德州仪器(Texas Instruments),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。 nJr Texas Instruments 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DSPo 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)DeviceNet DeciceNet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木。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(0DVA)获得DeviceNet规范,并可以加入0DVA,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)ControlNet. Controlnet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)EtherNet Ethernet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IEEE 802.3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。该随机时问将山标准二进制指数补偿算 法(BEB)确定。重发前的时间在0到(2j-l)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 ±„ 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. Ethernet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