基金会现场总线，是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。屈于用户的压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为31.25 kbit/s，通信距离可达1900 m，可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2总线标准也已形成。......
2023-11-22
SCADA系统结构：现场总线应用技术
【摘要】：基于CAN现场总线的数据采集与监控系统结构如图4-37所示。图4-37 基于CAN现场总线的SCADA系统结构图图4-37所示系统主要由上位计算机及监控软件、基于PCI总线的CAN智能网络通信适配器及与其相配套的设备驱动程序、FBC2000现场控制单元和基于CAN现场总线的FBCAN系列智能测控模块等设备单元构成。选用CAN现场总线连接各个智能测控节点，组成SCADA系统。
基于CAN现场总线的数据采集与监控（SCADA）系统结构如图4-37所示。
图4-37 基于CAN现场总线的SCADA系统结构图
图4-37所示系统主要由上位计算机及监控软件、基于PCI总线的CAN智能网络通信适配器及与其相配套的设备驱动程序（WDM）、FBC2000现场控制单元和基于CAN现场总线的FBCAN系列智能测控模块等设备单元构成。
FBC2000现场控制单元和FBCAN系列智能测控模块完成对工业现场各种信号的实时采集和控制功能，并通过CAN现场总线将现场数据信息传输到CAN智能网络通信适配器。基于上位计算机平台的监控软件通过WDM驱动程序完成与CAN智能网络通信适配器的数据交互，读取CAN智能网络通信适配器接收到的来自工业现场的数据，实现数据的存储、显示和报表，供用户观察现场的实时信息。用户还可以通过上位机监控软件，将所需的控制信息通过CAN智能网络通信适配器由CAN现场总线传输至FBC2000现场控制单元和FBCAN系列智能测控模块以控制相应的执行机构。
上位计算机通常选用PC，因为PC有很多PCI总线插槽，利用插入PCI总线插槽上的CAN智能网络通信适配器，使得系统很容易与其他生产管理部门联网，便于统一调度和管理。另外，选用PC还可以充分利用现有的软件工具和开发环境，方便快捷地设计功能丰富的计算机软件。比如可利用VC6.0开发出基于PC平台的上位机监控程序。
CAN智能网络通信适配器是基于PCI总线的板卡，采用Cypress公司生产的PCI接口芯片CY7C09449PV，内置的双口RAM作为数据通信的缓冲区和通信仲裁区，以实现网络数据的并行高速交换。(www.chuimin.cn)
FBC2000现场控制单元为采用Philips公司生产的P80C592微控制器和WSI公司生产的PSD813F2单片机可编程外围芯片组成的“MCU＋PSD”结构的嵌入式监控系统，作为基于CAN现场总线的SCADA系统中的一个多功能的下位机单元，负责与现场仪表、传感器和执行机构等连接。具有在应用编程（IAP）功能，利用此功能可以实现用户程序的下载、修改、清除、执行和系统内核程序的自升级等。该现场控制单元带有光电隔离的CAN通信接口和Modbus通信接口；用户可以根据实际情况选择其一。FBC2000现场控制单元提供多种功能的外部扩展功能模块，如模拟量输入输出模块和数字量输入输出模块等。
基于CAN现场总线的SCADA系统中的下位机除FBC2000现场控制单元外，还包括基于CAN现场总线的FBCAN系列智能测控模块，即数字量输入/输出模块（FBCAN-8DI/ FBCAN-8DO）、模拟量输入/输出模块（FBCAN-8AI/FBCAN-4AO）、热电阻/热电偶测温模块（FBCAN-4RTD/FBCAN-3TC）、脉冲量计数模块（FBCAN-2CT）和PID调节模块（FBCAN-PID）。
网络拓扑结构采用总线式结构。这种结构比环形结构信息吞吐率低，但结构简单、成本低，并且采用无源抽头连接，系统可靠性高。选用CAN现场总线连接各个智能测控节点，组成SCADA系统。关于智能测控节点的设计将在下面各章节中介绍，本节主要介绍基于PCI总线的CAN智能网络通信适配器的设计。
计算机的扩展槽通常采用两种接口标准，一种是过去计算机常用的ISA总线，另一种是Intel公司推出的PCI总线。然而基于ISA总线的数据传输系统结构最大的缺点就是传输速率太低，不能实现数据的高速传输。PCI作为局部外部总线，一边建立与处理器和存储器的总线接口，另一边为外部设备提供了高速通道，定义了32位数据总线，并可扩展为64位，使用33 MHz时钟频率，最大数据传输速率可达到132～264 Mbit/s，支持无限读写猝发操作，支持即插即用，支持并发工作方式，即多组外围设备可与CPU并发工作。PCI总线在推出以后，以其突出的性能备受计算机和通信业界的喜爱，已经成为Pentium以上计算机的主流总线。
开发PCI设备需要有硬件的支持，即要选择PCI总线接口的控制芯片。一种方法是采用可编程逻辑器件（如CPLD或FPGA）实现通用PCI总线接口，但是由于采用这种方法需要自行完成PCI总线的各个功能，开发工作量较大。另一种方法是采用专用芯片实现通用PCI总线接口，现在有多家生产专用芯片的厂商提供这方面的芯片，如Cypress公司提供的CY7C09449PV、TI公司提供的PCI2040、AMCC公司提供的S5933/S5920和PLX公司提供的PCI9030/9052/9054/9656系列芯片。这些专用芯片可以实现完整的PCI主控模块和目标模块接口功能，将复杂的PCI总线接口转换为相对简单的用户接口，这样开发者只要设计转换后的总线接口即可。
此处采用PCI控制器CY7C09449PV、AT89S52CPU和CAN通信控制器SJA1000等设计PCI-CAN智能网络适配器。下面分别从PCI总线、PCI控制器CY7C09449PV和总体硬件构成等方面介绍该适配器的开发设计。
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2023-11-22
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2023-11-22
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2023-11-22
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2023-11-22
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