专业实习报告

专 业 实 习 报 告

学院

学号 姓名 专业 班级

2012年 9月 18 日

一、实习日程安排及实习内容

时间 参观地点 参观学习内容 9月11日 9月13日 上海电信博物馆 电信技术的发展过程 9月12日 上海电信 信息生活体验馆 电信新技术、新业务

二、实习小结 （一）集中参观

9月11日参观了上海电信博物馆，了解了通信技术在世界及中国的发展历史 上海电信博物馆系1921年丹麦大北电报公司在外滩建造的电报大厦（现为上海

市优秀历史建筑）。展陈面积约一千八百五十平方米。馆内陈列主要分为五个部分，有三层的电报通信、市内电话通信、长途电话通信、无线通信，四层的综合荟萃组成。陈列品以史料和实物为主要载体，展示从1871年第一条电报线进入中国后，上海电信业一百多年来走过的历程，突出反映通信生产力的变化、发展。在展示手段上，除实物、照片、文字、图表陈列，还运用了绘画、场景、模型以及先进的多媒体技术丰富展示效能，营造出感性直观的认知氛围。展厅内还有融知识性、趣味性为一体的科普项目，供观众动手参与。展厅陈列外，一个16座的微型影视厅，与观众一起展望上海电信更为广阔的未来。上海电信博物馆是认识上海电信发展历史，感悟电信百年风云的窗口，也是青年学生丰富相关历史文化知识，开展第二课堂教育的理想场所。通过走进上海电信博物馆，我们了领略上海电信的历史文化底蕴，感受了电信百年沧桑巨变和国家命运、城市发展之间的内在联系。

9月12日参观了上海信息生活体验馆，体验了现代化通信技术给我们生活带来的

便利，给我们留下了深刻的印象，激发我们对现代化通信技术的极大兴趣

生活体验馆分为接待区、视频区、乐活家庭区、无线生活区、企业区、信息化区、

数字世博区、视频会议区等。

我们首先领取了通行证，进去接待区，在接待区通过虚拟浏览和主题视频对整个

展馆有了一个全面的了解。然后进入视频区，在这里了解了上海电信的百年发展历史、感知转型中的上海电信，体验电信的网络实力和服务能力。其中，直径1.8M的“网络实力球”运用多媒体手段展现上海电信海陆空立体信息通信网络架构和多维度的服务网络，可以体验信息通信背后的网络实现。家庭区则是展现上海电信满足现代家庭追求生活品味、营造健康、安全及融洽的家庭氛围，“虚拟信息管家”将让您和家庭成员轻松享受快乐的信息新生活。在无线生活区，工作人员为我们演示了虚拟驾驶，模拟移动空间体验移动导航、实时路况、在线音乐等按需自助服务等无线应用，感受了电信网络和融合平台所提供的服务。在视频会议区，设有高保真视频会议区和贵宾休息区。视频会议和以往的电视会议有很大的区别，它是一种面向未来的视频会议的真实效果场景。我们通过视频面对面，如同坐在同一个会议室中一样真实。

（二）专业调研

现场总线技术

1. 现场总线简介：

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要影响。 （1）

什么是现场总线：

现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多字节数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

现场总线技术奖专用微处理器置入传统的测量控制仪表，是它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，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，在位于现场的多个微机化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，形成各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之，它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。

现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备链接为网络系统，并进一步构成自动化系统，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。这是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术。

（2） 现场总线构造了网络集成式全分布控制系统

现场总线导致了传统控制系统结构的变革，形成了新型的网络集成式全分布控制系统——现场总线控制系统FCS。这是继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统DCS后的新一代控制系统。

新型的现场总线控制系统则突破了DCS系统中通信由专用网络的封闭系统来实现所造成的缺陷，把基于封闭、专用的解决方案变成了基于公开化、标准化的解决方案，即可以把来自不同厂商而遵守统一协议规范的自动化设备，通过现场总线网络连接成系统，实现综合自动化的各种功能；同时把DCS集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布结构，把控制功能彻底下放到现场，依靠现场智能设备本身便可实现基本的控制功能。

（3） 现场总线是底层控制网络

现场总线是新型的自动化系统，又是低带宽的底层控制网络。它可与因特（Internet）、企业内部网(Infranet)相连，且位于生产控制和网络结构的底层，因而有人称之为底层网Infranet。它作为网络系统最显著的特征是具有开放统一的通信协议，肩负着

生产运行一线测量的特殊任务。

2.

现场总线的发展：

现场总线的发展是与计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术等高新科学技术的发展分不开的。早在1983年。Honeywell公司就推出了Smart智能变送器，它采用在模拟信号上叠加数字信号的方法，为现场总线仪表提出来新的方向。其后，Rosemount公司推出1151智能变送器Foxboro公司推出820、860智能变送器等，这些智能变送器带有微处理器和存储器，能够进行模拟信号到数字信号的转换处理，还可进行各种信号的滤波和预处理，例如，差压信号的开方，流量小信号的切除，热电阻或热电势的非线性补偿、冷端温度的补偿等，为自动化仪表的现代化和现场总线仪表的诞生奠定了基础。1984年，美国仪表协会（ISA）属下的SP50工作组开始制定现场总线标准，1985年，国际电工委员会（IEC）成立IEC/TC65/SC65C/WG6工作组，开始研究和制定现场总线体系结构和标准。1986年，德国开始制定现场总线标准，即过程现场总线（PROFIbus：Process FieldBus）标准，该标准1990年问世，并成为欧洲标准EN50170。1992年，国际电工委员会批准了ISA/SP50的物理层标准，同年，由Siemens、Foxboro、Rosemount、Fisher、ABB和横河等著名仪表制造商成立ISP（Interoperable System Protocol）组织，以德国PROFIbus标准为基础，制定现场总线标准，当年，第一个现场总线的芯片诞生。1993年，

由Honeywell公司等百余公司成立World FIP（Factory Instrumentation Protocol）组织，以法国FIP标准为基础，开始研究并制定现场总线标准。

根据现场总线基金会的统计，到2003年10月，已有32.5万多台现场总线设备在全球各地安装和运行，它们分布在5000多套现场总线控制系统中。到2003年10月，已经注册的单一类型或功能的基金会现场总线设备多大176种，包括控制器、变送器、电磁流量计、旋涡流量计、分析仪、阀门定位器、数据采集器、施工分析仪等。基金会现场总线设备的总类型已达256种。目前，已有9家公司的12种现场总线上位系统通过现场总线基金会的上位机互操作性支持测试（HIST）。 3.

现场总线的展望：

（1） 通信协议：对通信的实时性要求更高。现场总线技术用于控制装置和现场设备、在

现场设备之间实行双向、串行、多点的数字通信技术。因此，实时性是现场总线的发展方向之一。从数字通信要求来看，就是应如何提高数据传输速率，减少无效通信量，扩大通信距离，采用塌缩通信模型等。建立满足开放性要求、满足可互操作性和通信一致性要求的应用层和用户层通信协议，建立有效的通信模型，协调现场通信中实时和非实时信息的通信服务，使通信协议能有效协调，满足工业生产过程控制应用的要求。

（2） 硬件：向无线通信方向发展，向网络化发展。与无线通信技术相适应，在现场总线

中采用无线通信将成为现场总线的发展方向。

（3） 软件：标准化软件是重要的发展方向。一些国际标准化组织正致力于工业以太网现

场应用有关技术和标准的研发

（4） 互操作性和互换性：通常，互操作性和互换性指一个制造商的现场总线产品可用另

一个制造商的同类产品替代，而不会发生不能操作和不能进行数据通信的情况。 （5） 通信接口：由于多种现场总线并存已成不争的事实，因此，研制各种现场总线间的

接口或网关等转换或连接设备，实现它们之间的通信将成为今后无法回避的课题，成为现场总线应用中的不和谐音。当前，已经有不少制造商受经济利益驱使，开发和研制了相关的通信接口和网关设备。

（6） 分散控制：目前，现场总线的分散控制仍停留在简单控制和少量的复杂控制，例如

串级控制。随着微处理器和存储器技术的发展，在现场总线设备中增加有关的功能模块，例如比率RA、分程SPLT等功能模块，使常用的复杂控制能够在现场级实现。

（7） 技术培训：现场总线仪表的应用与一般模拟仪表的应用有所不同。现场总线控制系

统中现场总线仪表的选型、网段设计、工程安装和维护等是现场总线控制系统应用的重要环节，对现场总线设备和仪表控制系统设计和应用人员的培训是一项重要工作。

4. 现场总线技术的关键技术及原理：

（1） 基金会现场总线：

基金会现场总线的核心之一是实现现场总线信号的数字通信。为了实现通

信系统的开放性，基金会现场总线通信模型是在参考ISO/OSI参考模型的基础上，根据自动化系统的特点建立的。基金会现场总线通信模型采用ISO/OSI参考模型中的3层，即物理层、数据链路层、应用层，按照现场总线的实际要求，把应用层分为两个子层：总线访问子层与总线报文规范子层。其中物理层规定在设备间交换数据、命令、事件信息以及请求应答中的信息格式。 （2） PROFIbus：

PROFIbusDP应用于现场级，经过优化的高速、廉价的传输形式适于自动控制系统与现场设备之间的实时通信，采用RS-485传输。PROFIbusFMS用于车间级，即中、下层，要求面向对象，提供较大数据量的通信服务，它有被以太网取代的趋势，也采用RS-485传输，广泛用于纺织工业、楼宇自动化、电气传动、传感器和执行器、可编程程序控制器、低压开关设备等一般自动化控制。PROFIbusPA专为过程自动化设计，采用IEC61158-2传输技术，可用于有爆炸危险的环境中。 （3） WorldFIP

现场总线：

WorldFIP按一定的时序，为每个信息生产者分配一个固定的时段，通过总线仲裁器逐个呼叫每个生产者，如果生产者已经挂接在网上，它在规定时间内应答。生产者提供必要信息，同时提供一个状态字，说明这一信息是最新产生的，还是以前传送过的老信息。消费者接收到该信息时，可根据状态字判断信息的价值。 （4） LON

现场总线：

LON总线采用LonWorks技术，该技术具有一个开发控制网络系统的完整平台，包括所有设计、配置安装和维护控制网络所需要的硬件和软件。

（5） HART现场总线：

HART数字信号的传输是模拟信号传输的简单扩展。

5.

现场总线技术存在的问题：

在工程应用方面，工程投资比较大。虽然各种现场总线都把节省费用当成自己的主要优点，但在实际应用中现场总线的投资比传统控制系统要大。一是试用的系统规模太小；二是试用的系统并不分散或者是利用原有布线的改造项目，因此无法充分发挥现场总线节省电缆的优势。

其次，调试和运行维护比较难。由于现阶段熟练掌握现场总线的应用技术和开发技术的人才少，企业在调试和运行时经常会遇到困难。因此，企业在选择系统集成商时，应选择技术力量比较强，比较有经验的单位。

再者，与传统控制系统相比优点不明显。以智能化现场仪表为基础的现场总线系统与传统系统相比，其优点不仅在于控制方面，更多的在于自诊断、自校正等自动管理方面。但是，目前国内用的系统大多数太小，没有把管理自动化和远程诊断功能纳入系统，因此无法发挥现场总线系统降低运行维护费用的优势。

在技术方面，当总线切断时，系统有可能产生不可预知的后果，用户希望这时系统的效能可以降低，但不能崩溃，这一点目前许多现场总线不能保证；现有的防爆规定限制了总线长度和总线上所挂设备的数量，也就限制了现场总线节省电缆优点的发挥；系统组态参数过分复杂，不容易掌握。但组态参数设定得好坏，对系统性能影响很大。

在应用中，现场总线的开放、互联性及互操作性决定了与之俱来的不可避免的安全问题。 外部网是一个由现场总线实现的自动化系统，是和企业的Intranet 紧密结合在一起的，存在着与Internet普通应用相同的种种威胁，包括窃听、盗取资料、非法获取控制权、进行破坏、阻碍通信等。要解决这些问题，必须建立起一套适合企业的针对现场总线应用的安全策略。

在Intranet内部，人们容易放松警惕。由于现场总线多应用于化工、电气及楼宇自动化控制中，这些场合都要求系统连续运行，因此现场总线可能受到的攻击时间与普通应用相比长得多。

基于安全情况，可以考虑将各子系统设计得较为独立，使一个子系统受到破坏不会影响到整个系统；采用通信控制器将总线与以太网相联，改善通信控制器的功能，可以起到一定程度的安全防范作用，包括拒绝非法访问，危险时将总线与以太网隔离等；进行合理的冗余设计，以提高系统稳定性。 6.

现场总线技术的应用案例：

（1） 场景控制

Scene control

依个人偏好可设定不同的灯光模式，之后便可按照设定的灯光场景进行切换。从提

供小孩看电视所需要的明亮区域，到成人饭后品尝咖啡所需的柔和角落，只要轻触按钮或遥控器即可达成。

（2） 定时开关Timed switching

商业大楼的楼梯间和公共走道的电灯，通常在非上班时间仍然是开着的，这种不必要的能源浪费是可以避免的。电灯可以在预先设定的时间（段），譬如在下班时间，自动变暗或关闭。

（3）移动探测器

Motion detector

当访客搭电梯到达时，电灯才会被启动；并且在没有任何动静时，灯光会自动转暗。这个探测器也可针对可疑行动或非法之侵入行为产生警戒措施方案。当探测到有物体移动时，它会发出警报，并且显示入侵者的位置。并可通报安全部门，或传送警告信息到屋主的移动电话。