自动化毕业实习 2009年2月修订

实习教学内容安排表 地点：A303 次数 时间 内容 备注 1 8：30~8：50 介绍实习大纲、报告格式、内容要求等 多媒体 8：50~9：20 FESTO过控基础实习讲解 9：20~9：35 休息 9：35：11：30 现场参观、操作指导、答疑，讲解原理图、了解控制设备。分组操作、调试 对照设备、原理图 14：30~15：00 FESTO创新实习讲解 15：00~15：20 15：20~17：30 现场演示、观摩、操作指导、答疑，消化控制原理。分组操作、调试

挂图：“现代工业控制应用实例”“先进制造技术”“先进检测技术”讲解。指导、答疑 对照挂图 实习教学内容安排表 地点：A303 次数 时间 内容 备注 2 8：30~9：20 过程控制实验系统实习讲解 多媒体 9：20~9：35 休息 9：35：10：00 现场参观、操作指导、答疑，讲解原理图、了解控制设备。分组操作、调试 对照设备、原理图 10：00~11：00 EPA实验内容实习讲解 11：00：11：30 14：30~16：30 挂图：“现代工业控制应用实例”“先进制造技术”“先进检测技术”讲解。指导、答疑 对照挂图 16：30~16：40 16：40~17：30 座谈、讨论

毕业实习任务及目的 了解过程控制系统的发展历程（DCS、FCS、EPA）。 了解现代化工厂自动控制系统的构筑模式（三层结构：PCS、MES、ERP）。 了解和掌握组成自动控制系统的信息形式（模拟、数字）、处理过程（采样、变换、运算、驱动）和传递方法（有线、无线）。

毕业实习任务及目的 掌握具体控制对象（温度、压力、流量、液位）工艺的控制方法（简单控制、单回路控制、串级控制、前馈控制、超驰控制等）。 巩固和加强自动化专业的理论知识，拓宽知识面，为毕业设计及今后走上工作岗位奠定必要的理论与实践基础。 锻炼和培养学生的动手能力和创新意识，使学生能够独立完成有一定难度的自动控制系统设计。

专题部分要求--基础部分控制对象专题 要求掌握工业过程控制中对典型的液位、流量、压力、温度系统进行PID定值控制的方法； 学习PLC、Burket控制器的使用方法； 能进行PID参数的简单整定；

专题部分要求—提高部分控制对象专题 了解利用组态软件绘制被控对象工艺流程图的实现过程； 用ActiveX技术实现新算法； 使用数据采集板卡实现PC和现场实时交换数据，以达到实时控制的目的，观察控制效果，验证算法的可行性； 给出开环、闭环、前馈控制的控制效果结论。 分组选择操作：温度站□、压力站□、流量站□、液位站□

专题部分要求—过程控制实验系统对象专题 了解过程控制实验系统的原理，熟悉三种（C3000、DDC、EPA）控制的结构和功能； 了解利用组态软件编制监控系统的设计过程； 掌握组成自动控制系统的信息形式（模拟、数字）、处理过程（采样、变换、运算、驱动）和传递方法（有线、无线）。

专题部分要求—先进技术挂图专题 了解先进制造技术的构成及与自动化专业的关系； 了解先进检测技术的构成及与自动化专业的关系； 了解现代工业控制应用的构成及与自动化专业的关系； 了解无线网络技术的构成及与自动化专业的关系；

考核内容与方式 学生在实习过程中对所要求实习内容的掌握程度。 学生在实习过程中的表现和出勤率。 学生的实习笔记和实习报告。 根据综合情况评定成绩，分为优、良、中、及格、不及格五个等级。 注：出勤率30%，实习过程表现30%，实习报告40%。（3个学分）

毕业实习报告（每个实习地一份） 1.概述 1.1目的和任务（叙述大纲及任务书要求） 1.2总体结构（给出整个系统组成框图、工艺流程图，注明设备规格、性能指标参数等，能够有效地表示工作环境规模和技术先进程度的数字量） 2.系统的工作原理 2.1 工艺过程、系统要求及构成 2.2工作过程（各部分信号的获取、变换、数据处理的工作原理及功能）

毕业实习报告 2.3控制方法及实现方式 2.4思考题 3. 专题工作部分（对所完成工作在总体中的位置、和其它环节的相互关系、技术和控制上的要求等有较全面地描述；对所选专题进行详细的分析和讨论。具体工作特点和所完成的工作量。） 4.总结

专题部分要求—网络化部分控制对象专题 了解PROFIBUS总线的原理，熟悉FESOT组网结构和功能； 了解利用IXXAT系列CAN总线通讯模块以及canAnalyser32——CAN总线分析开发工具软件； 实现CAN总线上位机与下位机节点间的相互通讯，采用自制应用层协议完成规定的工作流程，从而加深对CAN总线的理解。

FESTO过控基础实习 液位站 流量站 压力站 温度站 PLC站

FESTO过控基础实习--思考题 1、叙述液位、流量、压力、温度物理量的标度变换原理。 2、叙述液位、流量、压力、温度系统的传递函数。

FESTO过控基础实习—内容 介绍过程控制系统的基本知识，分别以工业中典型的液位、流量、压力、温度系统为对象，从这些过程参数的重要性、安全性等问题入手，系统地介绍常用的检测方法和控制手段； 分析常用的单闭环控制系统的工作原理； 结合FESTO PCS实验设备，对4个控制系统进行实际操作演示和学习；

FESTO过控基础实习—目的 掌握工业中对典型的液位、流量、压力、温度系统进行PID定值控制的方法； 学习Burket控制器的使用方法； 给出开环、闭环、前馈控制的控制效果结论。

FESTO过控元器件介绍 ① 容器、管道； ③ 手动球阀；（手动操作） ④ 电机调速器、电磁阀；（ 执行机构）

FESTO过控元器件介绍 ⑤ 超声波液位传感器； （模拟输出传感器） ⑥ 电容接近传感器； （开关量输出传感器） ⑦ Burkert控制器；

FESTO过控元器件介绍 （8）压力容器 功能说明：用来存储被加压的介质

FESTO过控元器件介绍 （9）压力传感器 功能说明：测量压力，信号被放大后以电压形式输出 特征曲线： 1mbar=100pa

Burket控制器面板使用介绍 A B C D

*LCD显示屏可以分两行显示参数，上行A区域显示CO（操作变量）、PV（实际测量值）、SP（设定值）、F（比例控制中的PV1）； Burket控制器面板使用介绍 *LCD显示屏可以分两行显示参数，上行A区域显示CO（操作变量）、PV（实际测量值）、SP（设定值）、F（比例控制中的PV1）； *C区域上边出现长方形黑块表示继电器1正在加热，下边出现黑块表示继电器2正在冷却，一般在温度系统中这个区域才会有显示； *下行B区域可显示设定值或串级控制中主、辅控制器的设定值。

手/自动操作切换按钮 显示键 Burket控制器面板使用介绍 操作演示 连续按下按钮，就会在手动、自动操作方式件切换，左上方LED灯亮表示控制器处于自动控制方式下。当选择手动操作模式时，应通过按下按钮DISPLAY 使A区域显示CO（操作变量）与之相配合，其中操作变量显示区域内出现0~100之间的数字，其实际的物理意义为控制器输出信号的百分比。 显示键 连续按下按钮，A区域显示在SP、PV、CO、F间切换。

选择键 按住按钮超过5秒，就会进入参数修改过程中，其中可修改的参数包括：控制参数（包括比例，微分，积分，死区等参数），设定值上下限选择（当设定好此项时我们再更改SP参数指示就只能在此范围内变化），检测值上下限（此设置能起到限位报警的作用当实测值超出我们设定的上限或下限时控制器就会在LCD的B区域显示报警信息，此时控制台左上方的报警灯也会被点亮）；参数代码和滤波时间常数等。配合SELECT按钮选择要修改的参数，ENTER确定，增加键和移位键修改数值大小，ENTER确定。在参数选择模式时当LCD显示结束设置信息时按下确认键即可退出此模式或者在设定好参数后等待一定的时间控制器就会自动退出此模式。 当更改参数后按下此键可以确认此次更改参数的有效性；同时按住SELECT和ENTER超过5秒，进入控制方式配置过程中，配合SELECT选择控制方式；按下表示确认当前操作并退出当前配置环境（此功能在本实验中不会涉及，请勿调节！）。 确认键

Burket控制器面板使用介绍 操作演示 增加键 增加正在修改的某个参数的数值；手动控制方式下增加控制器输出操作变量（U或I）的值；增加PWM信号脉冲宽度的值；不带外部反馈的三点阶跃控信号控制方式下打开继电器1。 减少键 主要作用为当需要改变可调参数值时，按下此键能够选择需更改参数的数据位（方向从右到左循环选择，当某位被选中时，该位此时被闪烁的黑框包围）；手动控制方式下的功能为减少正在修改的某个参数的数值即减少控制器输出操作变量（CO）的值，减少PWM信号脉冲宽度的值；不带外部反馈的三点阶跃控信号方式下打开继电器2。 说明：在对控制器进行任何参数修改的过程中，控制器停止自动控制，处于手动控制方式下。

模拟终端

FESTO过控系统工艺流程

FESTO过控系统—液位站 一、工作原理 超声波液位传感器 电机调速器 电机/泵

FESTO过控系统—液位站 二、液位测量 三、直流电机调速 四、控制方式 料位测量的一种; 连续指示和极限位置发信号（即越限报警） ； 料位测量方法 ：静压式，浮力式，电气式，超声波式，核 辐射式； 三、直流电机调速 调压式（PWM)； 调功； 四、控制方式 液位 控制系统按照控制方式的不同分为开环控制、闭环控制，单回路控制、串级控制、比值控制、解耦等多种方式。

FESTO过控系统—液位站 五、闭环控制

FESTO过控系统—液位站 六、液位控制系统接线图

FESTO过控系统—液位站

FESTO过控系统—流量站 一、工作原理 流量传感器 比例阀 电机调速器

FESTO过控系统—流量站 二、流量测量 1、原理： 流量测量是检测有多少物料和能量输入设备，及有些设备输出多少物料和能量的重要手段。了解物料传输的速率和数量对生产过程的技术分析和经济核算等是很有必要的。 通常把物料传输的速率称为q，以单位时间内通过有压管路或明渠有效截面的物料表示，即 其中 和 分别是 时刻和 时相对于起算时刻 通过的物料量。

FESTO过控系统—流量站 q是时刻 时的流量，也称为时刻 的瞬时流量。 当物料用质量表示时，称流量为“质量流量 ”, 当物料用体积表示时，称流量为“体积流量 ”。 ( ) 2、流量测量方法 a、容积法 如果使流体以固定的﹑已知大小的体积逐次从流量计中排放流出，则计数排放次数，就可以求得通过仪器的流体总量。若测量排放的频率，即可显示容积流量。这就是容积法测流量的基本原理。其实例如标准体积管﹑椭圆齿轮流量计和刮板式流量等。

FESTO过控系统—流量站 b、流速法 当流通截面恒定时，根据一元流动的连续性方程，截面上的平均流速与体积流量成正比。于是各种与流速有关的物理现象便可作为建立流量计的基础。 实例：超声波流量计﹑节流式流量计﹑动压测量管﹑漩涡流量计﹑涡轮流量计﹑转子流量计 c、质量法 给出质量流量信号的方法有直接式和间接式两种。 直接式质量流量计的原理是：在惯性系统中，按牛 顿第二定律测量力和加速度来反映质量。 实例：振动式流量计﹑双涡轮式质量流量计

FESTO过控系统—流量站 玻璃转子流量计 管道流量计 涡轮流量计 椭圆齿轮流量传感器

FESTO过控系统—流量站 三、测控元件 1、流量传感器 工作电压5—12V DC；输出13—1200HZ、5—12V的方波； 透明的流体可以在其流动方向上被检测到，通过测量室安装的螺旋盘可使流体做圆周运动，并运动到轻质的三相转子上。转子的速度和流量成正比，并可通过光电远红外系统（二极管、光电晶体管）不带反馈的检测出来。 集成的放大器可以提供稳定的方波信号，信号的幅值取决于所提供的电压值（5~12V DC）。 由于转子设计的特殊之处，流体中可能会产生一些不能分解的气泡，会随着流体一起流动。

FESTO过控系统—流量站 任何位置都可安装流量传感器。流动的方向由传感器壳体上的箭头标示出来。测量设备稳定区域的上下浮动是不必要的。 流速的浮动或震动对测量结果不会存在负面影响。在入口端有一个有保护作用的滤波器。 注意：在操作时，请观察所接电压的极性，终端有颜色标记。 工作电压 正极 白色 负极 绿色 输出信号 方波信号 棕色

FESTO过控系统—流量站 四、控制方式 流量控制系统按照控制方式的不同分为开环控制、闭环控制，单回路控制、串级控制、比值控制等多种方式。 2、比例阀 可方便的控制中性气体和液体；能用做远程控制的最终控制元件，或用在闭环控制中；由电磁铁线圈提高阀活塞的位置，使液体从接点1流动到接点2。工作电压24V DC；输入0—10V，或4—20mA、0—20mA；阀的开度与输入电压成正比。 四、控制方式 流量控制系统按照控制方式的不同分为开环控制、闭环控制，单回路控制、串级控制、比值控制等多种方式。

FESTO过控系统—流量站 五、流量控制系统接线图

FESTO过控系统—流量站

FESTO过控系统—压力站 一、工作原理 压力传感器 比例阀 电机调速器

FESTO过控系统—压力站 二、压力检测 目前，压力的检测主要是通过各种传感器和变送器来实现的。压力传感器是指将压力信号转变为电信号的装置，在应用中一般分为表压、密封表压、差压、绝压、负压，因而在压力传感器制造上出现了各种技术，如扩散硅技术、陶瓷电容技术、不锈钢技术、溅射薄膜技术等等。根据不同的技术把压力传感器分成了不同的类型：

FESTO过控系统—压力站 （1）普通压力传感器 （2）应变式压力传感器

FESTO过控系统—压力站 （3）溅射薄膜压力传感器 （4） 扩散硅压力变送器

FESTO过控系统—压力站 （5）防爆压力传感器/变送器 （6）压力数字表 （7）智能压力变送器

FESTO过控系统—压力站 前面板的6个端子 三、压力控制系统接线图

FESTO过控系统—压力站

FESTO过控系统—温度站 一、工作原理 温度传感器 加热棒 电机/泵

FESTO过控系统—温度站 二、测温技术 接触法与非接触传感器测温特性

FESTO过控系统—温度站 常用温度计的种类及特性

FESTO过控系统—温度站 常用温度计的种类及特性

FESTO过控系统—温度站 三、闭环控制 只要温度传感器测得的温度不等于设定值，就会有 偏差e存在，控制器内的PID算法根据e的值算出控制输 出量，进而调节加热棒开关，使容器中液体温度发生 变化，直到等于给定值，加热棒才停止加热。

FESTO过控系统—温度站 四、温度控制系统接线图

FESTO过控系统—温度站

FESTO过控提高实习 液位站 流量站 压力站 温度站 PLC站 Internet 液位系统 流量系统 压力系统 温度系统 PC+板卡

FESTO过控提高实习—目的及意义 FESTO实验装置在实际实验过程中，存在一定的局限性。如控制算法单一、参数调整受限、控制过程反馈数据不直观等。针对原有FESTO实验装置实验功能的局限性，在不破坏原实验装置功能的基础上，通过增加少量硬件接口和电缆，将传感器信号通过PCI板卡引入PC机，PC机控制输出信号通过PCI板卡输出到执行器，由PC机替代原Burkert控制器实施控制，使两套系统共享系统资源，拓宽实验范围，增强实训性。

FESTO过控提高实习—目的及意义 改造后，学生能够在原有FESTO实验学习基础上，利用PC机控制方式提供的软、硬件环境，通过PC机运行的组态软件实现不同控制策略的选取和控制，使学生可以针对实验对象的特性，验证相应的控制算法，加深对过程控制系统的了解，拓展了学生的思维。

FESTO过控提高实习—内容 要求熟悉使用组态王软件绘制出的被控对象工艺流程图，利用VB、ActiveX技术实现新算法，并掌握使用数据采集板卡实现PC和现场设备实时交换数据的过程，达到实时控制的目的，观察控制效果，验证算法的可行性。被控对象选取FESTO PCS的四个独立站。

FESTO过控提高实习—组态软件 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的工具。组态软件提供了友好的人机交互界面，强大的通讯功能，适合于开发上位机的管理系统。

FESTO过控提高实习—ActiveX ActiveX是Microsoft的元素软件标准。简单地说，ActiveX技术是一种共享程序数据和功能的技术。 ActiveX技术是Microsoft对OLE技术的更新和发展，Microsoft公司为了适应网络的高速发展把它的OLE技术和OCX技术融为一体并加以改进形成联合标准，改进之后赋予新名字ActiveX。也就是说，ActiveX中涵盖了OLE的所有技术和功能，同时又具有许多新的特性，以适应网络发展的需要。

FESTO过控提高实习—ActiveX ActiveX指的是一组包括控件、DLL和ActiveX文档的组件，它通常以动态链接库的形式存在，其设计思想是将一个程序（比如Flash动画）嵌入到另一个程序中（这个程序通常被称做容器，比如Authorware、Delphi、VB、VC、Internet Explorer等）。借助这种技术使得用户在一个程序中所创建的信息可以被集成到其它程序所产生的文档中。这样就使它（如Flash动画）可以随意地应用到各种场合。

FESTO过控提高实习—ActiveX ActiveX控件的数据输入和函数功能执行都必须通过容器，因此ActiveX控件和容器之间必须有一些特定的接口协议。 ActiveX控件必须具备如下的性能机制： 属性和方法：ActiveX控件必须提供属性的名称、方法的名称及参数，通过这项机制，容器可以存取和改变ActiveX控件的属性参数。

FESTO过控提高实习—ActiveX 事件：ActiveX控件由这项机制通知容器在ActiveX控件中发生的事件，比如属性参数的改变，用户按下鼠标左键等。 ActiveX控件一旦在Windows 的Register 数据库中注册后, 就可以像其他Windows 应用程序一样发挥各自的功能 。 ActiveX 控件是一个模块化的灵活对象, 如果某个应用程序或网页需要增加一项特殊的功能, 无须重写整个程序, 只要灵活地插入一个具有此项功能的ActiveX 控件即可实现。

FESTO过控提高实习—ActiveX ActiveX 的优势还在于它的动态可交互性, 用户可以动态地在过程中使用, 通过改变它的属性和参数, 在应用程序中实现自己的特殊要求。 如果要使用自己编写的控件或者使用其他人提供的控件，首先，要在Windows中进行注册。注册方法：单击Windows的开始菜单，选择运行命令，在打开的对话框中输入以下命令： regsvr32 “ActiveX控件的文件名.ocx ”

FESTO过控提高实习—ActiveX 若要解除某一个ActiveX控件的注册，则格式如下： regsvr32 /u “ActiveX控件的文件名.OCX”   ActiveX控件的开发 ActiveX控件的开发可以借助于VB、VC、Delphi等可视化应用程序，算法的实现就通过控件来实现，开发过程见“实验步骤”。

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 现场传感器和执行机构输出和接收的一般都为模拟信号，如超声波液位传感器的输出为4—20mA直流电流，电机调速器的输入信号为-10V—+10V直流电压；而PC机的输入输出是数字量。所以需要一个中间的转换环节—数据采集和输出板卡。

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 如北京科日新公司生产基于PCI总线的KPCI811多功能数据采集卡，直接插在IBM-PC/AT或与之兼容计算机内的PCI插槽中。构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、分析和数据处理系统，也可构成工业现场的过程监控系统。

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 其性能指标如下所示： 模拟信号输入（A/D）部分 模拟通道输入数：16路单端或8路双端输入 模拟输入电压范围：±5V、0～＋5V、0～＋10V 模拟输入阻抗：100MΩ A/D分辨率：12Bit(4096) 非线性误差：±1LSB(最大) 转换时间：1us 系统测量精度：0.1% 三种采样触发方式：定时触发、软件触发和外触发 高精度采样周期、窄定时间隔（1/16微秒），宽定时范围（1us-56us）；

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 模拟量输出(D/A)部分 D/A分辨率：12Bit(4096) 模拟输出电压,电流范围：±5V、0～＋5V、0～＋10V和4~20mA输出 输出通道数：2路 非线性误差：±1LSB(最大) 建立时间：10μS(0.01%精度) 输出阻抗：0.2Ω 具有加电清零功能

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 3个独立的16位计数/定时器，信号与TTL电平兼容 GATE 计数器的计数使能输入端内部已接有上拉电阻,以方便使用 CLK、OUT输出端满足TTL电气特性。低电平小于0.4V，高电平大于2.6V OUT的最大输出驱动电流1毫安。 开关量输入输出部分 16路开关量输入通道输入电平与TTL兼容、 16路输出开关量输出通道电平与TTL兼容； 输入TTL电平，吸入电流小于0.5毫安。 FIFO存储器 深度： 1K ~ 32K words，宽度： 12Bits，标志： 满、空、半满

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 16路单端或8路双端输入模拟电压（±5V、0～＋5V、0～＋10V ）； 2路模拟输出电压、电流（±5V、0～＋5V、0～＋10V和4~20mA）； 3个独立的16位计数/定时器，信号与TTL电平兼容； 16路开关量输入通道输入电平与TTL兼容； 16路输出开关量输出通道电平与TTL兼容。

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 数据采集板卡的配置及使用 板卡的WINDOWS、组态王驱动安装，测试 参考板卡驱动安装使用说明文档。 组态王下I/O设备的建立。 以液位站为例，通过数据采集板卡实现PC和现场的数据实时双向交换。

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 点击组态王工程浏览器中“设备”下“板卡”项中 “新建”，弹出如图所示的“设备配置向导”,在智能模块找到“科日 新”下的“KPIC811”，点击“下一步”在“逻辑名称”中添入“kpic811”，“地址”设为“0”，其它使用默认即可。

FESTO过控提高实习—数据采集板卡 然后在“数据库”中的“数据词典”中新建“液位PV”，“变量类型”填“I/O实数”，最小值0，最大值300，最小原始值0，最大原始值4095（因为811A/D分辨率：12Bit(4096)）在“连接设备”中选“kpic811”，寄存器“AD0”，“数据类型”选“USHORT”，“读写属性”为“只写”。 同样，新建“液位OUT”，寄存器“DA0”，“数据类型”选“USHORT”，“读写属性”为“只读”，其他同上（因为811D/A分辨率：12Bit(4096)）。(结合运行组态工程进行)

过程控制系统网络化实习 以太网（或FMS)

过程控制系统网络化实习--目的及意义 流程控制自动化技术是工业自动控制领域的热点研究内容。它包括三个层面： 位于最底层的是基础自动化PCS系统，关注与设备相关的自动控制和优化，包括整个生产线的过程控制和单体设备基础自动化，是整个流程型企业信息化的基础。 中间层是制造执行系统(MES)，进行生产作业的计划、执行与监控以及生产实时数据的采集和管理。以上两层面向生产过程控制，强调信息的时效性和准确性。

过程控制系统网络化实习--目的及意义 最上层是企业资源计划（ERP）系统，管理整个企业的内部价值链和供应链，即销售、采购、生产、库存、质量、财务、人力资源等，强调所有这些业务的整合，强调计划(销售计划、生产计划、采购计划等)的协调和控制。 过程控制系统网络化实验以数字化工厂 —现代化PCS过程控制系统实践平台为依托，实现对位于最底层的基础自动化系统、中间层制造执行系统(MES)的了解，建立起对现代化工业企业控制系统模式的整体概念。

过程控制系统网络化实习--数字化工厂模型

过程控制系统网络化实习--过程控制系统网络化模型

过程控制系统网络化实习--过程控制系统发展历程 五代过程控制系统（PCS、ACS、CCS、DCS、FCS）以及现场总线控制系统的历史发展概貌如图

过程控制系统网络化实习--现场总线控制系统(FCS） 计算机的微型化和普及推动着数字化、网络化时代的到来，它们也成为工业控制应用领域进一步发展的主流。现场总线是实现自动化控制系统现场设备或仪表之间互连的通信网络；当然，系统中各个节点上的仪表也都应当是数字化、智能型的设备。由此产生了新一代的控制系统——现场总线控制系统(FCS(Fieldbus Control System))，它是现场通信网络与控制系统的集成。

过程控制系统网络化实习--现场总线 现场总线 （1）应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行节点数字通信的系统。也可称为开放式、数字、多点通信的底层控制网络。 （2）现场总线控制系统：是一个开放的通信网络，又是一种全分布控制系统。是连接智能设备的纽带，实现基本控制，补偿计算、参数修改、报警、显示、监控优化及控管一体化的综合自动化功能。

过程控制系统网络化实习--现场总线 （3）2000年宣布的国际标准中，将下列6种总线列入国际标准；形成多种总线共同竞争的局面。 PROFIBUS INTERBUS-S DERICE NET (基于CAN) FOUNDATION FILDBUSHI CONTROLNET CANOPEN(基于CAN)

过程控制系统网络化实习-- FCS的网络特点 FCS除了它的数字化、节点智能化、开发式、互换性能好、布线简单的特征外，其最大优点表现在既可以把系统对各节点的控制功能和权利充分下放给节点本身的微处理器，必要时又可以由监控中心的虚拟控制平台实施集中控制，同时它又可以使得各节点之间直接通信。由此，可以想象在一个复杂、实时性很强、节点之间相互紧密关联的自控系统中，FCS的优势最为明显。

①对同一链路上I/O实时互锁。对等报文传送和编程操作时均具有相同的带宽。 ②对于离散和连续过程控制应用场合，均具有确定性和可重复性。 过程控制系统网络化实习– 控制网网络 是一种高速确定性网络，用于对时间有苛刻要求的应用场合的信息传输。他为对等通信提供实时控制和报文传送服务。他作为控制器和I/O设备之间的一条高速链路，综合了现有各种网络的能力。 其特点是： ①对同一链路上I/O实时互锁。对等报文传送和编程操作时均具有相同的带宽。 ②对于离散和连续过程控制应用场合，均具有确定性和可重复性。

过程控制系统网络化实习– CAN总线 CAN (Controller Area Network)总线，又称控制器局域网，是Bosch公司在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越的性能，极高的可靠性，独特灵活的设计和低廉的价格，现已广泛应用于工业现场控制、智能大厦、小区安防、交通工具、医疗仪器、环境监控等众多领域。 CAN已被公认为几种最有前途的现场总线之一。CAN总线规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准，CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的，主要工作在数据链路层和物理层。用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议，由于CAN总线极高的可靠性，从而使应用层通信协议得以大大简化。

过程控制系统网络化实习– CAN总线

过程控制系统网络化实习– CAN总线

过程控制系统网络化实习– CAN总线

过程控制系统网络化实习– CAN总线特点 （1）CAN是目前为止惟一有国际标准的现场总线； （6）CAN的直接通信距离最远可达10Km（速率5kbps以下）；通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离最长为40m）；

过程控制系统网络化实习– CAN总线特点 （7）CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个； （8）报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低； （9）CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有极好的检错效果； （10）硬件化底层协议 （物理层和数据链路层） （11） CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活； （12） CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响； （13）CAN总线具有较高的性价比。

过程控制系统网络化实习– CAN总线结构与组成 CAN通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式。CAN层的定义与开放系统互连模型OSI一致。 CAN的规范定义了模型的最下面两层：数据链路层和物理层，其中数据链路层又划分为逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC），应用层协议可以由CAN用户定义成适合特别工业领域的任何方案，如已在工业控制和制造业领域得到广泛应用的协议标准DeviceNet，以及在汽车工业中被大量使用的CANOpen协议等。具体分层结构如图所示。

过程控制系统网络化实习– CAN总线结构与组成

过程控制系统网络化实习– CAN总线网络结构 为了满足现代控制系统既要集中管理又要分散实时控制的要求，CAN现场总线数据采集与控制系统总体结构如图所示，主要由上位机监控站和若干个现场CAN智能测控节点构成，通过相应的网关还可与其他类型网络进行通信。 传输机构 执行机构 检测机构 CAN BUS 上位机 其他网络 CAN控制器 网关

过程控制系统网络化实习– CAN总线节点结构 CAN 总线上的节点是网络上的信息接收和发送站，智能节点能通过编程设置工作方式、ID地址、波特率等参数。它主要由单片机和可编程的CAN通信控制器组成，具体结构如图所示。

过程控制系统网络化实习– IXXAT系列CAN总线通讯/测试模块 详见：CAN总线实验平台实验手册 V1.0 过程控制系统网络化实验-CAN实验指导书

过程控制系统网络化实习– CAN总线传输 一、CAN总线的位数值表示 二、CAN总线的通信距离

过程控制系统网络化实习– CAN总线传输 三、CAN报文的帧结构

过程控制系统网络化实习– CAN总线传输 ①SOF：所有站都必须同步于首先开始发送的那个站的帧起始前沿 ②仲裁场 远程请求：RTR =显性 数据帧；=隐性 远程帧 帧格式：IDE =显性 标准帧；=隐性 扩展帧 替代远程请求：SRR扩展帧=隐性 ③控制场 ： ④数据场：由0-8字节数据组成 ⑤CRC场：1位隐性位界定，8位CRC ⑥ 应答场ACR 2位：应答间隙=2隐性（发送器发出） 　　 1显性（接收器回应） 应答界定符=1 隐性 ⑦帧结束：由7个隐性位组成

过程控制系统网络化实习– CAN总线传输 ⑴数据帧 ⑵远程帧：用来请求总线上远程节点发送自己想要接收的某种数据，无数据域且RTR=1，其余同数据帧 ⑶错误帧：两个场组成，第一场由来自各站的错误标志叠加，第二场为出错界定符。报文传输过程中任何一个节点出错，即于下一位开始发送出错帧，通知发送端停止发送。 ⑷超载帧：超载条件 ①要求延迟发送（最多两次） ②在间歇场检测到显性位活动 ⑸帧间空间 ①无错 ② 有错认可 错误标志： 6个连续显性位 认可错误标志： 6个隐性位

过程控制系统网络化实习–CAN总线思考题 1、  曼彻斯特波形的跳变有几层含义？ 2、  物理层的主要功能是什么？ 3、  终端器的作用是什么？ 4、数据链路层的主要功能是什么？ （操作演示 ）

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery分布式外围设备 ） PROFIBUS-PA (Process Automation过程自动化 ) PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification现场总线报文规范 )

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS簇

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS基本特性 PROFIBUS PA适用于过程自动化控制模式。PA将自动化系统和过程控制系统与压力、液位、温度、流量传感器等现场设备连接起来，用来代替4~20mA的模拟信号。从而提高了控制系统的灵活性、可靠性。低功耗的现场设备（如温度传感器）由两线制总线供电，数字信号也在同一条总线上传输。传感器/执行器安装在生产现场，而耦合器和控制器则安装在控制室内，IEC61158-2指出仪表总线上最多能连接32台现场设备，但由于现场系统不能满足理想条件， 实际应用中可以连接28台设备。

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS基本特性 PROFIBUS DP用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O的通信，可以取代4~20mA模拟信号的传输。通信时采用ISO/OSI参考模型的物理层作为第一层，通信介质可以由电、光、红外以及混合等多种方式，传输速率为9.6K~12Mbit/，每个DP从站的输入数据和输出数据的最大值为244B，使用屏蔽双绞线电缆时最长通信距离为9.6km，使用光缆时最长通信距离为90km，最多可连接127个从站。 PROFIBUS DP设备主要分为以下三类： 1、一类DP主站（DPM1） 是系统的中央处理器，DPM1在预定的周期内与分布式的从站循环地交换信息，并对总线通信进行控制与管理。

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS基本特性 2、二类主站（DPM2）是DP网络中的编程、诊断和管理设备。DPM2除了具有一类主站的功能外，在与一类主站进行数据通信的同时，可以读取DP从站的输入/输出数据和当前的组态数据，可以给DP从站分配新的总线地址。 3、DP从站是进行输入信息采集和输出信息发送的外围设备，它只与组态它的DP主站交换用户数据，可以向该主站报告本地诊断中断和过程中断。

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS基本特性 PROFIBUS-FMS用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。主要用于系统级和车间级的不同供应商的自动化系统之间传输数据，处理单元级（PLC和PC）的多主站数据通信，为解决复杂的通信任务提供了很大的灵活性，但通信的实时性要求低于现场层。

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS传输技术 · 用于DP和FMS的RS485传输（采用的电缆是屏蔽双绞铜线）

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS传输技术 用于PA的IEC1158-2传输

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS传输技术 ·光纤传输技术 (1) PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体，以增加高速传输的距离。 (2) 可使用两种光纤导体，一是价格低廉的塑料纤维导体，供距离小于50米情况下使用。另一种是玻璃纤维导体，供距离大于1公里情况下使用。 (3) 许多厂商提供专用总线插头可将RS-485信号转换成光纤导体信号或将光纤导体信号转换成RS-485信号。

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS总线存取协议

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS总线存取协议 (1) 三种PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的总线存取协议。该协议是通过OSI参考模型第二层（数据链路层）来实现的。它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。 (2) 在PROFIBUS中，第二层称之为现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link—FDL）。介质存取控制（Medium Access Control—MAC）具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。 (3）PROFIBUS协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求： ·在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS总线存取协议 ·在复杂的程序控制器和简单的I/O设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。 因此，PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。 (4) 令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行，海明距离 HD = 4。 (5) 主站得到总线存取令牌时可与从站通信。每个主站均可向从站发送或读取信息。因此，可能有以下三种系统配置： ·纯主—从系统 ·纯主—主系统 ·混合系统

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS总线存取协议

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS总线存取协议 (7) 在总线系统初建时，主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。 (8) 第二层的另一重要工作任务是保证数据的可靠性。PROFIBUS第二层的数据结构格式可保证数据的高度完整性。 (9) PROFIBUS第二层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及有选择广播功能。

过程控制系统网络化实习–FESTO 各从站进行FMS方式 Profibus现场总线FMS通信方式

过程控制系统网络化实习–PROFIBUS总线思考题 1、利用WinCC组态软件对FESTO 过程控制系统各从站进行FMS方式配置的步骤。 2、利用WinCC组态软件、STEP7配置各从站进行组态的步骤。 （操作演示 ）

过程控制系统网络化实习– EPA总线特点 随着计算机控制、通信、网络技术的发展，以太网技术在工业控制中的应用成为当前控制领域的研究热点。以太网存在通信不确定性，不能满足实时性要求，成为应用于工业现场设备层网络的主要障碍。 EPA是Ethernetfor Plant Automation的缩写，它基于以太网( IEEE802.3)和无线局域网(IEEE802.11)、蓝牙(IEEE802.15)等信息网络COTS(Commercial Of The Shelf)通信技术以及TCP(UDP)AP协议，是一种适用于工业自动化控制系统装置与仪器仪表间、工业自动化仪器仪表间数据通信的工业控制网络技术。

过程控制系统网络化实习– EPA总线特点 EPA标准是我国第一部工业以太网标准。通过分析现场设备层信息的实时性要求，提出了EPA系统应用于工业现场设备层的实时通信解决方案。在研究EPA所定义的系统管理、网络拓扑结构、通信模型、时钟同步和应用层服务等功能基础上，重点分析EPA系统的实时特性，讨论EPA实时通信调度方法。进一步研究在网络节点数、交换机级联级数和带宽确定情况下，设备递交时间，时钟同步精度，网络吞吐量，非实时通信带宽和实时通信带宽等实时性能指标的测试目的、测试方法和测试评判，以及实时性能指标间的相互影响和综合指标集的测试方法。

过程控制系统网络化实习– EPA总线特点 现场总线的出现给工业自动化带来一场深层次的革命，但多种现场总线互不兼容，不同公司的控制器之间不能相互实现高速的实时数据传输，信息网络存在协议上的鸿沟导致出现“自动化孤岛”等，这一些不足之处阻碍了现场总线的进一步发展。 随着控制、计算机、通信、网络技术的发展，以太网以其成熟的技术、开放和统一的标准、广泛的应用和高传输速率等优势，弥补了现场总线的缺陷。工业以太网作为一种新兴、统一、快速发展的标准，满足了工业网络在开放性、互联性、带宽方面提出的高要求，因此，从信息集成的角度出发，要达到“管控一体化”的最佳状态，现场总线与以太网相结合将会是最佳的方案，也是现场总线未来发展的方向。这一结合，为工业控制网络产生了新的活力，势必将推动工业控制领域的又一次变革和发展。

过程控制系统网络化实习– EPA网络拓扑结构 EPA网络拓扑结构如图所示，它由两个网段组成：监控级L2网段和现场设备级L1网段。 现场设备级L1网段用于工业生产现场的各种现场设备（如变送器、执行机构、分析仪器等）之间以及现场设备与L2网段的连接；监控级L2网段主要用于控制室监控设备、装置以及人机接口之间的连接。

过程控制系统网络化实习– EPA网络拓扑结构

过程控制系统网络化实习– EPA通信过程 每个EPA设备的功能由至少一个功能块实例、EPA应用访问实体、EPA系统管理实体、EPA套接字映射实体、EPA链接对象、通信调度管理实体以及UDP/IP协议等几个部分组成。 当某个EPA设备的用户层功能块生成一个数据后，把数据传递给EPA应用层实体。EPA应用层实体接受到数据后，通知EPA套接字映射实体把报文向下传递，经过UDP和IP打包后，把数据暂时存在处于数据链路层的通信调度管理实体(CSME)。通信调度管理实体(CSME)按照调度规则，把数据发送到以太网上。

过程控制系统网络化实习– EPA通信过程 处于以太网另一端的设备在接收到该报文后，首先通过通信调度管理实体，判断是否为给CSME的报文，不是就继续向上送。 IP和UDP在经过校验和解包后，把数据通过套接字映射实体传递给EPA应用层，EPA应用层通过查找链接关系找到相应功能块实例后便把数据发送给相应功能块实例进行处理。

过程控制系统网络化实习– EPA通信过程

过程控制系统网络化实习– EPA基本设备网桥 网桥：EPA网桥是一个微网段与其他微网段或者与监控级L2网段连接的设备。一个EPA网桥至少有两个通信接口，分别连接两个微网段。 EPA网桥是可以组态的设备，具有以下功能： ①通信隔离 一个EPA网桥必须将其所连接的本地所有通信流量限制在其所在的微网段内，而不占用其他微网段的通信带宽资源。这里所指的通信流量包括以广播、一点对多点传输的组播以及点对点传输的单播等所有类型的通信报文所占的带宽资源。

过程控制系统网络化实习– EPA基本设备网桥 ②报文转发与控制 一个EPA网桥还必须对分别连接在两个不同微网段、或一个微网段与监控级L2网段的设备之间互相通信的报文进行转发与控制。即连接在一个微网段的EPA设备与连接在其他微网段或L2网段的EPA设备进行通信时，其通信报文由EPA网桥负责控制转发。 一般推荐每个L1微网段使用一个EPA网桥。但在系统规模不大，整个系统为一个微网段时，可以不使用EPA网桥。

过程控制系统网络化实习– EPA基本设备主控制器 主控制器： EPA现场控制器是一个特殊的现场设备，完成现场控制层的大部分控制功能，并且能够参与到现场控制层的调度中，其同其他设备一样完成所有的EPA协议相关的同步，调度，设备管理和服务。

过程控制系统网络化实习– EPA基本设备信号采集 信号采集基本设备：是EPA现场设备的组成部分，主要完成现场信号的测量和采集，并通过EPA通信栈发送给监控层。以下是各类现场卡件的具体介绍。 VC（标准信号输入卡）：根据组态对外接信号点（电流或电压）进行采样，并对原始所得的数据进行转换(标定等)得到所需要的数据后发送到EPA协议栈。

过程控制系统网络化实习– EPA基本设备信号采集 DI（4点开关量信号输入卡）：EPA系统中的DI模块是四点的开关量输入模块，能够快速响应干触点信号和电平信号的输入，实现数字量信号的准确采集，模块具有信号通道的自检功能。信号通道统一隔离，进行了电磁兼容性的设计，具有脉冲群抑制和浪涌的吸收保护功能。 DO（4点开关量信号输出卡）： 根据组态及从EPA协议栈收到的输出状态要求的数据，将控制命令转换成开关量信号的输出，并完成DO卡4路通道的自检，将自检结果等写入发送缓冲区。

过程控制系统网络化实习– EPA基本设备信号采集 DA（单点模拟信号输出卡）：根据组态及主控制器下发来的数据，输出相应的模拟信号，并对设备和输出信号进行自检，并将自检的结果，发送到EPA协议栈，拱上位机对设备进行诊断使用。 TC（单点热电偶信号输入卡）：根据组态对外接信号点（主要为温度）进行采样，主要通过一次采集－100mv ～ +100mv的电压值，并对原始所得的数据进行转换(标定等)得到所需要的数据后发送到EPA协议栈。 RTD（单点热电阻信号输入卡）根据组态对外接电阻信号点进行采样，并对原始所得的数据进行转换(标定等)得到所需要的数据后发送到EPA协议栈。

过程控制系统网络化实习– EPA基本设备智能仪表 EPA智能仪表：符合EPA协议的智能仪表，是完整的EPA现场总线解决方案中必不可少的构成部分。组成支持EPA现场总线协议的智能变送器，在全数字通信基础上实现对现场信号的实时测量与传输。其软件部分采用此项目仿真平台作为底层，用户层则使用具体仪表各自采样程序实现。

过程控制系统网络化实习– EPA分时确定性调度机制 在以太网通信过程中，其报文竞争机制CSMA/CD难以保证信息的确定性和实时性，为了解决这个问题，我们在OSI七层中的数据链路层和网络层之间增加了一个调度管理机制——CSME。 CSME全称为Communication Schedule Management Entity, 即通信调度管理实体，主要完成对数据报文的调度管理，实现确定性通信。

过程控制系统网络化实习– EPA分时确定性调度机制 在具体实现上，CSME定义了一个通信宏周期，并将其分为周期数据发送时间和非周期数据发送时间。在周期数据发送时间，各个设备根据时间组态有秩序地发送周期数据，并在周期数据发送完毕之后发送非周期数据声明报文。在非周期数据发送时间，各个设备则是根据优先级的调度按优先级的高低发送数据。并在数据发送完毕后发送非周期数据结束声明报文。如图所示。

过程控制系统网络化实习– EPA分时确定性调度机制 D6 D5 D4 D3 D2 D1 时间 通信宏周期T 周期报文发送阶段Tp 非周期报文发送阶段Tn 周期报文 非周期数据声明报文 非周期报文 非周期数据发送结束声明报文

过程控制系统网络化实习– EPA分时确定性调度机制 周期数据是指与过程有关的数据，如需要按控制回路的控制周期传输的测量值、控制值，或功能块输入、输出之间需要按周期更新的数据。周期报文的发送优先级应为最高。 在非周期报文传输阶段Tn，每个EPA设备向网络上发送的报文是包含非周期数据的报文。 非周期数据是指用于以非周期方式在两个通信伙伴间传输的数据，如程序的上下载数据、变量读写数据、事件通知、趋势报告等数据，以及诸如ARP、RARP、HTTP、FTP、TFTP、ICMP、IGMP等应用数据。 非周期报文按其优先级高低、IP地址大小及时间有效方式发送。

过程控制系统网络化实习– EPA时间同步机制 IEEE1588 标准定义了一个协议，这个协议能够在度量和控制系统中实现精确的时钟同步，协议在诸如网络通信、局部计算等技术中已得到实施。这个协议也适用于通过支持多点传送信息的局域网通信的系统，并不只限于以太网中。协议能够使异种系统实现同步，尽管这些系统包括各种各样不同的内在的精确时钟、稳定性。协议支持系统范围的时钟同步，这种同步能在小网络到本地时钟计算资源范围内实现亚微秒的精确同步。 它通过PTP协议通过计算本地时钟和网络上主时钟的偏差来不断调整本地时钟，保证本地时钟和网络时钟的同步。

过程控制系统网络化实习– UDP/IP介绍 UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议：进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报。 UDP不提供可靠性，它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证它们能到达目的地。 UDP首部的各字段：源端口号+目的端口号+UDP包长度+校验和（各2字节，共8字节）。端口号表示发送进程和接收进程。UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。UDP检验和覆盖UDP首部和UDP数据，UDP的检验和是可选的。 在本EPA系统中，网络中传输的是UDP报文。因此，我们的一切对数据的操作，都是基于UDP层之上。通过UDP解包后，再判断是否属于CSME或EPA应用层的报文。

过程控制系统网络化实习– EPA服务系统管理 EPA通讯协议报文分为EPA应用访问实体和EPA管理访问实体，所有报文遵照EPA报文格式，使用UDP端口号为0x88bc，报文类型包括请求报文和相应的正响应和负响应，以及不必须回应的声明类报文。 ⑴、系统管理服务类 ①设备声明报文（无证实） EM_DeviceAnnunciation服务是一条无证实的服务。EPA设备以15s为周期，周期性的发送此服务请求，通知组态应用其在网络上的存在。多数情况下，这条服务是以广播的形式发送的。 测试方法：填写将要收到的声明报文，并等待30s，收到则测试通过。

过程控制系统网络化实习– EPA服务系统管理 ②设备查询服务（无证实） EM_FindTagQuery服务是一条无证实的服务。该服务用于通过设备物理位号PD Tag查询一个对象的网络地址——IP地址，以实现对象定位功能。多数情况下，这条服务是以广播的形式发送的，而且设备有可能收不到应答或同时收到多个设备的应答。收到该服务的设备使用EM_FindTagReply服务作为该服务的应答。 测试方法：打开测试软件监听，然后新上电一个EPA设备，软件收到设备查询服务后匹配字节后测试通过。否则显示响应超时

过程控制系统网络化实习– EPA服务系统管理 ③设备查询应答服务（无证实） 设备查询请求应答服务作为EM_FindTagQuery服务的应答服务，返回被查询对象的IP地址，以及该对象所在设备的Device ID、PD Tag。 测试方法：上位机模拟一个设备查询报文（为下位机已有的，模拟冲突），然后等待一段时间，当收到设备查询应答服务的时候测试通过。否则超时响应。

过程控制系统网络化实习– EPA服务系统管理 ④设备属性读取服务（证实） EM_GetDeviceAttribute服务是一条证实的服务。主机发送此服务请求以获得指定设备的属性，同时可以检测该设备是否还在EPA网络上正常运行。收到EM_GetDeviceAttribute服务请求后，如果指定设备在网络上正常运行，该设备就向组态应用进程发回一个正响应Result(+)。如请求的设备不在EPA网络上，或链路出现故障，则由EPA系统管理实体向用户应用程序发送一个负响应Result(-)。 测试方法：（正响应测试）填写测试报文并发送，收到正响应则测试通过。（负响应测试）按规定填写负响应测试报文，当收到负响应并匹配错误类型则测试通过。

过程控制系统网络化实习– EPA服务系统管理 ⑤设备属性清除服务（证实） EM_ClearDeviceAttribute服务是一条证实服务。采用单播方式发送。用户应用程序向EPA设备发送此服务请求以清除设备的物理位号PD Tag，并把EPA设备属性设置为出厂时的默认状态。为了防止误操作，该服务请求中所带参数（设备标识DeviceID和物理位号PD Tag）必须与设备的设备DeviceID以及物理位号PD Tag相匹配，否则该服务执行失败。 测试方法：（正响应测试）填写测试报文，发送并收到正响应并匹配则测试通过。（负响应测试）根据负响应的情况分别填写测试报文，收到符合条件负响应则测试通过。

过程控制系统网络化实习– EPA服务系统管理 ⑥设备属性设置服务（证实） EM_SetDeviceAttribute服务是一条证实服务。采用单播方式发送。用户应用程序向设备发送此服务请求以设置设备的物理位号PD Tag以及其他属性信息。EPA设备对此服务请求做出响应。为了防止误操作，该服务请求中所带参数设备标识DeviceID必须与设备的设备标识DeviceID相匹配，否则该服务执行失败。在执行该服务时，如果设备已经有一个物理位号PD Tag，那么必须先通过EM_ClearDeviceAttribute服务清除该物理位号PD Tag之后，才能设置新的物理位号PD Tag。 测试方法：（正响应测试）在PDTag被清空的情况下，填写测试报文，发送并收到正响应并匹配则测试通过。（负响应测试）根据负响应的情况分别填写测试报文，收到符合条件负响应则测试通过。

过程控制系统网络化实习– EPA服务域 域是指内存中的一部分，它可以存储数据，也可以存储程序。从数据类型上来看，域的数据类型是“八位位组串”（ OctetString）。对于域对象的操作，有上载（Upload）和下载（Download）两种服务。对于一个域对象，同时只允许一个上载或下载服务访问。 由于收到状态机影响，对于域的5种状态，我们分别用5个域来对应。状态机之间转换按协议要求实现。（在测试过程中，要注意状态机之间的转换对正负响应测试的影响。）

过程控制系统网络化实习– EPA服务域 ①域上载服务（证实） 域上载（DomainUpload）服务是用来将EPA设备中域对象的内容上载到用户应用程序，数据是和服务响应一起传输的。 测试方法：（正响应测试）对指定状态域进行上载，收到正响应则测试通过。（负响应测试）对指定状态域进行上载操作。收到指定状态负响应则测试通过。 ②域下载服务（证实） 使用域下载服务可以向EPA设备的域中下载数据或程序。在该服务中，数据和服务请求一起传输。 测试方法：（正响应测试）对指定状态域进行下载，收到正响应则测试通过。（负响应测试）对指定状态域进行下载操作。收到指定状态负响应则测试通过。

过程控制系统网络化实习– EPA服务事件 事件ASE的主要功能是从一个EPA设备发送重要的事件信息到其他的一个、多个或所有设备。事件发生的条件是由用户定义的。当条件满足时，应用程序调用事件通知服务（EventNotification）来报告事件。而对事件的确认也是由用户来完成的。 用户通过事件通知服务来传输事件序号（Event Number）和事件的数据（Event Data），如测量值、状态、单位。用户负责管理事件序号。 ①事件通知服务（无证实） 事件通知服务用来传输事件通知，即产生的事件通过调用事件通知服务来发送到接收设备。这是一个无证实服务，该服务采用组播或广播方式发送到其他设备上。 测试方法：填写收到的测试报文然后等待，当收到关于超限的事件通知时测试结束。

过程控制系统网络化实习– EPA服务事件 ②事件通知确认服务（证实） 事件通知确认服务允许用户确认事件通知。用户在收到事件通知以后，调用这个服务来对事件进行确认。 测试方法：（正响应测试）上位机模拟发送事件通知服务，下位机接受并返回正响应测试通过。（负响应测试）上位机模拟发送错误事件通知服务，下位机返回响应负响应则测试通过。 ③改变事件监视条件服务（证实） 改变事件条件监视服务允许锁住或解锁事件对象。 测试方法：（正响应测试）当事件通知服务测试通过后，上位机发送此服务来锁定事件通知，接受到正响应后则事件通知服务测试无法通过。同时解锁后则恢复正常。（负响应测试）：发送填写的错误报文，返回响应正响应则测试通过。

过程控制系统网络化实习– EPA服务变量 变量服务主要为用户应用程序提供变量读写访问、信息发布的服务。 变量对象有如下三种类型。 简单变量对象是指一个有特定数据类型定义的单一的、简单的变量。 b数组对象 数组对象是指一组由具有相同数据类型和长度的变量组成的变量。一次变量访问服务应该访问数组对象内的所有元素。 c结构对象 结构变量是指由一组不同类型的简单变量组成的变量。一次变量访问服务应该访问结构对象内的所有元素。 典型的结构对象包括功能块和功能块参数。 每个变量对象都有一个唯一的索引ObjectID来标识对象的逻辑位置，对变量对象的操作应该通过这个索引来实现。

过程控制系统网络化实习– EPA服务变量 ①变量读服务（证实） 变量读服务用来读取变量的具体数值。它是一个证实服务，采用点对点通信方式将数值传递到网络上的设备。它采用对象字典的形式来查找变量。 测试方法：（正响应测试）通过协议变量类型读取变量内容，收到正响应并核对变量内容正确则测试通过。（负响应测试）按照要求填写错误报文格式，返回响应响应错误响应则测试通过。 ②变量写服务（证实） 变量写服务用来设置变量的具体数值。它是一个证实服务，采用点对点通信方式将数值传递到网络上的设备。 测试方法：（正响应测试）通过协议变量类型读取变量内容并更改，收到正响应则测试通过。（负响应测试）按照要求填写错误报文格式，返回响应响应错误响应则测试通过。

过程控制系统网络化实习– EPA服务事件

过程控制系统网络化实习– EPA服务事件

过程控制系统网络化实习– EPA服务事件