9.4总线式传感器（课件）-《传感器检测技术》同步教学（电子工业版）

课题一 图像传感器 课题二 光纤传感器 课题三 智能传感器 课题四 网络传送器 2024/1/4 1 模块九 现代检测技术 模块九 现代检测技术 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代，越来越多的传感器智能检测系统、物联网系统广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建筑等各个领域的自动化设备及自动化生产过程中。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，促进现代测量技术手段更快、更广泛发展，测量技术将在网络时代发生革命性变化。 2024/1/4 2 课题四 总线式传感器 3 ◆ 知识点 ¤　了解现场总线的种类 ¤　学习现场总线的适用场所 ◆ 技能点 ¤　掌握总线式传感器的选型方法 [任务导入] 现代汽车智能化程度越来越高，所使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，如发动机的电控系统、 自动变速器的控制系统、防抱死制动系统、自动巡航系统和车载多媒体系统等，这些系统之间、系统和各种测量传感器之间，系统和汽车故障诊断系统之间需要进行实时数据交换，如此巨大的数据交换量，如仍然采用传统数据交换的方法，即用导线进行点对点的连接的传输方式将是难以想象的。 4 5 图9-4-1 汽车CAN总线系统  1986年德国电气商博世（BOSCH）公司开发出面向汽车的CAN通信协议。所有参加现场总线（CAN总线）的测量单元都可以通过现场总线接口进行数据发送和接收，数据在串联总线上可以一个接一个的传送，如图9-4-1所示，当某一单元出现故障时不会影响其他单元的工作。请通过对资料的研究，分析一下CAN总线系统的组成及对传感器的要求。 6 [任务分析] 据统计，如果采用普通数据传输方式，一个中级轿车就需要电缆插头300个左右，接插件插针总数将达到2000个左右，电缆总长超过1. 6Km，不但装配复杂、占用空间大，而且故障率会很高。因此，用串行数据传输系统（即现场总线系统）取而代之就成为必然的选择。数据总线如何能实现多路传输的呢？本课题的任务就是了解现场总线技术及现场总线的基础和核心。 7 [相关知识] 一、现场总线技术 生产过程控制仪表是工业自动化中最常用的、不可缺少的一部分，多数仪表输出多为 4～20mA(DC) 标准信号。但是这种基于模拟信号的测量仪表，暴露出许多缺点，已不能满足现场的需要。如一台仪表，一条传输线，单向传输，一个信号的一对一结构（如图10-6（a）所示），造成接线复杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。由于模拟信号在传输过程中精度低且易受干扰，为改善可靠性而采取相应措施会造成成本增加。此外，还有仪表的智能化程度低，参数不易调整，现场人员不易控制，互换性差等现象。 8 随着微处理技术的迅速发展，在工业控制仪表和智能传感器中大量采用微机技术，现场总线技术在此情景下应运而生，即所有传感器都挂在一条数据线上，如图9-4-2（b）所示，传感器通过这条数据线与控制仪表进行信息的传输、交流。 9 a．传统的接线方式 b．现场总线接线方式 图9-4-2 传统控制系统接线方式和现场总线系统接线方式的比较 现场总线是用于现场仪表与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。国际电工委员会IEC1158定义为：安装在制造或生产过程区域的现场测量装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。 现场数据总线包括三部分：1数据传输线，2地址传输线，3发送单元和接收单元之间的传送控制线。测量数据按CPU的指令以一定的模式传输到指定的地址，而传输模式是由软件控制的。 10 现场总线技术将专用的微处理器置入传统的测量传感器及仪表中，使它们各自具有数字计算和通信能力，通过普通的双绞线作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个带有微型计算机的测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种自动控制系统。简而言之，现场总线把单个分散的测量控制仪表变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络通信系统与控制系统。 11 使用现场总线技术给用户带来更多的好处： 1．节省硬件成本。 2．设计组态安装调试简便。 3．系统的安全可靠性好。 4．减少故障停机时间。 5．用户对系统配置设备选型有最大的自主权。 6．系统维护、设备更换和系统扩充简单、方便。 7．完善了企业信息系统，为实现企业综合自动化提供了基础。 12 现场总线与控制系统、现场测量仪表联用，组成现场总线控制系统，也可叫做“通用现场通信系统”