现场总线基础技术分析的论文

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篇1：现场总线基础技术分析的论文

关于现场总线基础技术分析的论文

摘要：现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系……

关键词：现场总线技术特点优点

现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点:具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。

一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。

现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。

一、现场总线的技术特点

1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。

2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。

3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。

4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。

5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。

二、现场总线的优点

由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计、安装、投运到正常生产运行及其检修维护，都体现出优越性。

1、节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接线，还可以用工控PC机作为操作站，从而节省了一大笔硬件投资，由于控制设备的减少，还可减少控制室的占地面积。

2、节省安装费用。现场总线系统的接线十分简单，由于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料，可节约安装费用60%以上。

3、节省维护开销。由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。

4、用户具有高度的系统集成主动权。用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。避免因选择了某一品牌的产品被“框死”了设备的选择范围，不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展，使系统集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。

5、提高了系统的准确性与可靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，减少了传送误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强:减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。此外，由于它的设备标准化和功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。

三、典型现场总线简介

1、基金会现场总线

基金会现场总线，即FoudationFieldbus,简称FF，这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。其前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制订的WordFIP协议。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。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。

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3125Kbps,通信距离可达1900m(可加中继器延长),可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2的传输速率为1Mbps和2.5Mbps两种，其通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码，每位发送数据的中心位置或是正跳变，或是负跳变。正跳变代表0，负跳变代表1，从而使串行数据位流中具有足够的定位信息，以保持发送双方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态，也可根据数据的中心位置精确定位。

为满足用户需要，Honeywell、Ronan等公司已开发出可完成物理层和部分数据链路层协议的专用芯片，许多仪表公司已开发出符合FF协议的产品，1总线已通过a测试和β测试，完成了由13个不同厂商提供设备而组成的FF现场总线工厂试验系统。2总线标准也已经形成。

10月，在芝加哥举行的ISA96展览会上，由现场总线基金会组织实施，向世界展示了来自40多家厂商的70多种符合FF协议的产品，并将这些分布在不同楼层展览大厅不同展台上的FF展品，用醒目的橙红色电缆，互连为七段现场总线演示系统，各展台现场设备之间可实地进行现场互操作，展现了基金会现场总线的成就与技术实力。

2、LonWorks

LonWorks是又一具有强劲实力的现场总线技术，它是由美国Ecelon公司推出并由它们与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通讯速率从300bps至15Mbps不等，直接通信距离可达到2700m(78kbps，双绞线),支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质，并开发相应的本安防爆产品，被誉为通用控制网络。

LonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的芯片中并得以实现。集成芯片中有3个8位CPU;一个用于完成开放互连模型中第1～2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质访问的控制与处理;第二个用于完成第3～6层的功能，称为网络处理器，进行网络变量处理的寻址、处理、背景诊断、函数路径选择、软件计量时、网络管理，并负责网络通信控制、收发数据包等;第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。如Motorola公司生产的神经元集成芯片MC143120E2就包含了2KRAM和2KEEPROM。

LonWorks技术的不断推广促成了神经元芯片的低成本(每片价格约5～9美元)，而芯片的低成本又返过来促进了LonWorks技术的推广应用，形成了良好循环，据Ecelon公司的有关资料，到197月，已生产出500万片神经元芯片。

LonWorks公司的技术策略是鼓励各OEM开发商运用LonWorks技术和神经元芯片，开发自己的应用产品，据称目前已有2600多家公司在不同程度上卷入了LonWorks技术:1000多家公司已经推出了LonWorks产品，并进一步组织起LonWark互操作协会，开发推广LonWorks技术与产品。它被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、运输设备、工业过程控制等行业。为了支持LonWorks与其它协议和网络之间的互连与互操作，该公司正在开发各种网关，以便将LonWorks与以太网、FF、Modbus、DeviceNet、Profibus、Serplex等互连为系统。

另外，在开发智能通信接口、智能传感器方面，LonWorks神经元芯片也具有独特的优势。LonWorks技术已经被美国暖通工程师协会ASRE定为建筑自动化协议BACnet的一个标准。根据刚刚收到的消息，美国消费电子制造商协会已经通过决议，以LonWorks技术为基础制定了EIA-709标准。

这样，LonWorks已经建立了一套从协议开发、芯片设计、芯片制造、控制模块开发制造、OEM控制产品、最终控制产品、分销、系统集成等一系列完整的开发、制造、推广、应用体系结构，吸引了数万家企业参与到这项工作中来，这对于一种技术的推广、应用有很大的促进作用。

3、Profibus

Profibus是作为德国国家标准DIN19245和欧洲标准prEN50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参考模型。由Profibus-Dp、Profibus-FMS、Profibus-PA组成了Profibus系列。DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。它采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其标准第一部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增加了直接数据连接拟合作为用户接口，FMS型只隐去第3～6层，采用了应用层，作为标准的第二部分。PA型的标准目前还处于制定过程之中，其传输技术遵从IEC1158-2(1)标准，可实现总线供电与本质安全防爆。

Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。对多主站系统来说，主站之间采用令牌方式传递信息，得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。主站可采取对所有站点广播(不要求应答),或有选择地向一组站点广播。

Profibus的传输速率为96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点。

4、CAN

CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。

CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的，不过，其模型结构只有3层，只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的应用层。其信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/kbps,可挂接设备最多可达110个。

CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。

CAN支持多主方式工作，网络上任何节点均在任意时刻主动向其它节点发送信息，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输信息时，优先级高的节点可继续传输数据，而优先级低的节点则主动停止发送，从而避免了总线冲突。

已有多家公司开发生产了符合CAN协议的通信芯片，如Intel公司的82527，Motorola公司的MC68HC05X4，Philips公司的82C250等。还有插在PC机上的CAN总线接口卡，具有接口简单、编程方便、开发系统价格便宜等优点。

5、HART

HART是HighwayAddressableRemoteTransduer的缩写。最早由Rosemout公司开发并得到80多家著名仪表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金会。这种被称为可寻址远程传感高速通道的开放通信协议，其特点是现有模拟信号传输线上实现数字通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中工业过程控制的过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较好的发展。

HART通信模型由3层组成:物理层、数据链路层和应用层。物理层采用FSK(FrequencyShiftKeying)技术在4～20mA模拟信号上迭加一个频率信号，频率信号采用Bell202国际标准;数据传输速率为1200bps,逻辑“0”的信号频率为2200Hz，逻辑“1”的信号传输频率为1200Hz。

数据链路层用于按HART通信协议规则建立HART信息格式。其信息构成包括开头码、显示终端与现场设备地址、字节数、现场设备状态与通信状态、数据、奇偶校验等。其数据字节结构为1个起始位，8个数据位，1个奇偶校验位，1个终止位。应用层的作用在于使HART指令付诸实现，即把通信状态转换成相应的信息。它规定了一系列命令;按命令方式工作。它有3类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备理解、执行的命令;第二类称为一般行为命令，它所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现，这类命令包括最常用的'现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令，以便在某些设备中实现特殊功能，这类命既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这3类命令。HART支持点对点主从应答方式和多点广播方式。按应答应方式工作时的数据更新速率为2～3次/s,按广播方式工作时的数据更新速率为3～4次/s,它还可支持两个通信主设备。总线上可挂设备数多达15个，每个现场设备可有256个变量，每个信息最大可包含4个变量。最大传输距离3000m，HART采用统一的设备描述语言DDL。现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典，主设备运用DDL技术，来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混信号制，导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本安防爆要求。

6、RS-485

尽管RS-485不能称为现场总线，但是作为现场总线的鼻祖，还有许多设备继续沿用这种通讯协议。采用RS-485通讯具有设备简单、低成本等优势，仍有一定的生命力。以RS-485为基础的OPTO-22命令集等也在许多系统中得到了广泛的应用。

四、现场总线技术展望与发展趋势

发展现场总线技术已成为工业自动化领域广为注的焦点课题，国际上现场总线的研究、开发，使测控系统冲破了长期封闭系统的禁锢，走上开放发展的征程，这对我国现场总线控制系统的发展是个极好的机会，也是一次严峻的挑战。现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，涉及的内容十分广泛，笔者认为应不失时机地抓好我国现场总线技术与产品的研究与开发。自动化系统的网络化是发展的大趋势，现场总线技术受计算机网络技术的影响是十分深刻的。现在网络技术日新月异，发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中，这些具有发展前景的现场总线技术有:智能仪表与网络设备开发的软硬件技术;组态抗术，包括网络拓扑结构、网络设备、网段互连等;网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输;人机接口、软件技术;现场总线系统集成技术。现场总线属于尚在发展之中的技术，我国在这一技术领域还刚刚起步，了解国际上该项技术的现状与发展动向，对我国相关行业的发展，对自动化技术、设备的更新，无疑具有重要的作用。总体说来，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。既然是总线，就要向着趋于开放统一的方向发展，成为大家都遵守的标准规范，但由于这一技术所涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼半自动化、家庭自动化等等。大千世界，众多领域，需求各异，一个现场总线体系下可能不止容纳单一的标准。另外，从以上介绍也可以看出，几大技术均具有自己的特点，已在不同应用领域形成了自己的优势。加上商业利益的驱使，它们都各自正在十分激烈的市场竞争中求得发展。有理由认为:在从现在起的未来10a内，可能出现几大总线标准共存，甚至在一个现场总线系统内，几种总线标准的设备通过路由网关互连实现信息共享的局面。在连续过程自动化领域内，今后10a内，FF基金会现场总线将成为主流发展趋势，LonWorks将成为有力的竞争对手，HART作为过渡性产品也能有一定的市场。这3种技术是从这一领域的工业需求出发，其用户层的各种功能是专业连续过程设计的，而且充分考虑到连续工业的使用环境，如支持总线供电，可满足本质安全防爆要求等。另外，FF基金会几乎集中了世界上主要自动化仪表制造商;LonWorks形成了全面的分工合作体系。这些因素对成为这一领域的主流技术是十分关键的。

由于HART建立在目前广泛采用的模拟系统之上，它可以充分照顾到现有设备和已有投资的效益，技术上也充分考虑连续过程使用环境的需要。目前它已经占有一定的市场份额，其技术本身还在不断完善与更新，如提高传输速率等。目前国外HART仪表的市场份额还在不断增长，呈上升趋势，但是它毕竟是过渡性产品，其生存周期不会很长。国内则由于很多项目都是新项目，所以对兼容性的考虑较少，而对先进性的考虑较多，相信HART在国内的市场份额不会很大。国内市场与国外市场会有比较大的差异。一方面国外市场上占优势的产品会不断渗透到国内;另一方面，由于国内厂商的规模相对较小，研发能力较差，更多的是依赖技术供应商的支持，比较容易受现场总线技术供应商(芯片制造商等)对国内的支持和市场推广力度的影响。国内目前仅LonWorks技术有实质性的市场活动，所以大部分国内厂商将首先将接受LonWorks技术。尽管FF号称仪器仪表行业的未来标准，但是由于没有明确的市场策略和在国内的积极的市场活动，市场份额将会受到很大影响。而且事实表明，所有的现场总线基金会(FF)会员在研制符合FF标准的同时，都同时推出采用LonWorks技术的应用，由此可见LonWorks技术的生命力十分顽强。在离散制造加工领域，由于行业应用的特点和历史原因，其主流技术会有一些差别。Profibus和CAN在这一领域具有较强的竞争力。他们已经在这一领域形成了自己的优势。

在楼宇自动化、家庭自动化、智能通信产品等方面，LonWorks则具有独特的优势。由于LonWorks技术的特点，在多样化控制系统的应用上将会有较大的发展。

现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地。它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益，因而会得到广泛的应用，并推动自动化相关行业的发展。

篇2：现场总线基础技术综述

现场总线(Fieldbus)是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络，它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点 :具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。

一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把 4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷;另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。

现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus(FF)、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。

一、现场总线的技术特点

1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。

2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。

3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。

4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。

5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。

二、现场总线的优点

由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计、安装、投运到正常生产运行及其检修维护，都体现出优越性。

1、节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接线，还可以用工控PC机作为操作站，从而节省了一大笔硬件投资，由于控制设备的减少，还可减少控制室的占地面积。

2、节省安装费用。现场总线系统的接线十分简单，由于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料，可节约安装费用60%以上。

3、节省维护开销。由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通将相关的诊断维护送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护，以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。

4、用户具有高度的系统集成主动权。用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。避免因选择了某一品牌的产品被“框死”了设备的选择范围，不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展，使系统集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。

5、提高了系统的准确性与可靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，减少了传送误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强:减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。此外，由于它的设备标准化和功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。

三、典型现场总线简介

1、基金会现场总线

基金会现场总线，即FoudationFieldbus，简称FF，这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。其前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订的ISP协议和以 Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制订的WordFIP协议。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。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。

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3125Kbps，通信距离可达1900m，可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2的传输速率为1Mbps和2.5Mbps两种，其通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码，每位发送数据的中心位置或是正跳变，或是负跳变。正跳变代表 0，负跳变代表1，从而使串行数据位流中具有足够的定位，以保持发送双方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态，也可根据数据的中心位置精确定位。

为满足用户需要，Honeywell、Ronan等公司已开发出可完成物理层和部分数据链路层协议的专用芯片，许多仪表公司已开发出符合FF协议的产品，1总线已通过a测试和β测试，完成了由13个不同厂商提供设备而组成的FF现场总线工厂试验系统。2总线标准也已经形成。

年10月，在芝加哥举行的ISA96展览会上，由现场总线基金会组织实施，向世界展示了来自40多家厂商的70多种符合 FF协议的产品，并将这些分布在不同楼层展览大厅不同展台上的FF展品，用醒目的橙红色电缆，互连为七段现场总线演示系统，各展台现场设备之间可实地进行现场互操作，展现了基金会现场总线的成就与技术实力。

2、LonWorks

LonWorks是又一具有强劲实力的现场总线技术，它是由美国Ecelon公司推出并由它们与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通速率从300bps至15Mbps不等，直接通信距离可达到2700m，支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质，并开发相应的本安防爆产品，被誉为通用控制网络。

LonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的芯片中并得以实现。集成芯片中有3个8位CPU;一个用于完成开放互连模型中第1～2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质访问的控制与处理;第二个用于完成第3～6层的功能，称为网络处理器，进行网络变量处理的寻址、处理、背景诊断、函数路径选择、软件计量时、网络管理，并负责网络通信控制、收发数据包等;第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中还具有存储缓冲区，以实现 CPU之间的传递，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。如Motorola公司生产的神经元集成芯片MC143120E2就包含了2KRAM和 2KEEPROM。

LonWorks技术的不断推广促成了神经元芯片的低成本，而芯片的低成本又返过来促进了LonWorks技术的推广应用，形成了良好循环，据Ecelon公司的有关资料，到1996年7月，已生产出500万片神经元芯片。

LonWorks公司的技术策略是鼓励各OEM开发商运用LonWorks技术和神经元芯片，开发自己的应用产品，据称目前已有2600多家公司在不同程度上卷入了LonWorks技术:1000多家公司已经推出了LonWorks产品，并进一步组织起LonWark互操作协会，开发推广LonWorks技术与产品。它被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、运输设备、工业过程控制等行业。为了支持LonWorks与其它协议和网络之间的互连与互操作，该公司正在开发各种网关，以便将LonWorks与以太网、FF、Modbus、DeviceNet、Profibus、Serplex等互连为系统。

另外，在开发智能通信接口、智能传感器方面，LonWorks神经元芯片也具有独特的优势，

LonWorks技术已经被美国暖通工程师协会ASRE定为建筑自动化协议BACnet的一个标准。根据刚刚收到的消息，美国消费电子制造商协会已经通过决议，以LonWorks技术为基础制定了EIA-709标准。

这样，LonWorks已经建立了一套从协议开发、芯片设计、芯片制造、控制模块开发制造、OEM控制产品、最终控制产品、分销、系统集成等一系列完整的开发、制造、推广、应用体系结构，吸引了数万家企业参与到这项工作中来，这对于一种技术的推广、应用有很大的促进作用。

3、Profibus

Profibus 是作为德国国家标准DIN19245和欧洲标准prEN50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参考模型。由Profibus-Dp、 Profibus-FMS、Profibus-PA组成了Profibus系列。DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。它采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其标准第一部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增加了直接数据连接拟合作为用户接口，FMS型只隐去第3～6层，采用了应用层，作为标准的第二部分。PA型的标准目前还处于制定过程之中，其传输技术遵从IEC1158-2标准，可实现总线供电与本质安全防爆。

Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送。对多主站系统来说，主站之间采用令牌方式传递，得到令牌的可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取，实现点对点通信。主站可采取对所有广播，或有选择地向一组广播。

Profibus的传输速率为 96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个。

4、CAN

CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称，最早由德国BOSCH 公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Motorola、Intel、 Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。

CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的，不过，其模型结构只有3层，只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的应用层。其信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达 1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/kbps，可挂接设备最多可达110个。

CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。

CAN支持多主方式工作，网络上任何节点均在任意时刻主动向其它节点发送，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输时，优先级高的节点可继续传输数据，而优先级低的节点则主动停止发送，从而避免了总线冲突。

已有多家公司开发生产了符合CAN协议的通信芯片，如Intel公司的82527，Motorola公司的 MC68HC05X4，Philips公司的82C250等。还有插在PC机上的CAN总线接口卡，具有接口简单、编程方便、开发系统价格便宜等优点。

5、HART

HART是HighwayAddressableRemoteTransduer的缩写。最早由Rosemout公司开发并得到 80多家著名仪表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金会。这种被称为可寻址远程传感高速通道的开放通信协议，其特点是现有模拟信号传输线上实现数字通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中工业过程控制的过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较好的发展。

HART 通信模型由3层组成:物理层、数据链路层和应用层。物理层采用FSK技术在4～20mA模拟信号上迭加一个频率信号，频率信号采用Bell202国际标准;数据传输速率为1200bps，逻辑“0”的信号频率为2200Hz，逻辑“1”的信号传输频率为1200Hz。

数据链路层用于按 HART通信协议规则建立HART格式。其构成包括开头码、显示终端与现场设备地址、字节数、现场设备状态与通信状态、数据、奇偶校验等。其数据字节结构为1个起始位，8个数据位，1个奇偶校验位，1个终止位。应用层的作用在于使HART指令付诸实现，即把通信状态转换成相应的。它规定了一系列命令;按命令方式工作。它有3类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备理解、执行的命令;第二类称为一般行为命令，它所提供的功能可以在许多现场设备中实现，这类命令包括最常用的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令，以便在某些设备中实现特殊功能，这类命既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这3类命令。HART支持点对点主从应答方式和多点广播方式。按应答应方式工作时的数据更新速率为2～3次 /s，按广播方式工作时的数据更新速率为3～4次/s，它还可支持两个通信主设备。总线上可挂设备数多达15个，每个现场设备可有256个变量，每个最大可包含4个变量。最大传输距离3000m，HART采用统一的设备描述语言DDL。现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典，主设备运用DDL技术，来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混信号制，导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本安防爆要求。

6、RS-485

尽管RS-485不能称为现场总线，但是作为现场总线的鼻祖，还有许多设备继续沿用这种通协议。采用RS-485通具有设备简单、低成本等优势，仍有一定的生命力。以RS-485为基础的OPTO-22命令集等也在许多系统中得到了广泛的应用。

四、现场总线技术展望与发展趋势

发展现场总线技术已成为工业自动化领域广为注的焦点课题，国际上现场总线的研究、开发，使测控系统冲破了长期封闭系统的禁锢，走上开放发展的征程，这对我国现场总线控制系统的发展是个极好的机会，也是一次严峻的挑战。现场总线技术是控制、计算机、通技术的交叉与集成，涉及的内容十分广泛，笔者认为应不失时机地抓好我国现场总线技术与产品的研究与开发。自动化系统的网络化是发展的大趋势，现场总线技术受计算机网络技术的影响是十分深刻的。现在网络技术日新月异，发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中，这些具有发展前景的现场总线技术有:智能仪表与网络设备开发的软硬件技术;组态抗术，包括网络拓扑结构、网络设备、网段互连等;网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输;人机接口、软件技术;现场总线系统集成技术。现场总线属于尚在发展之中的技术，我国在这一技术领域还刚刚起步，了解国际上该项技术的现状与发展动向，对我国相关行业的发展，对自动化技术、设备的更新，无疑具有重要的作用。总体说来，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。既然是总线，就要向着趋于开放统一的方向发展，成为大家都遵守的标准规范，但由于这一技术所涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼半自动化、家庭自动化等等。大千世界，众多领域，需求各异，一个现场总线体系下可能不止容纳单一的标准。另外，从以上介绍也可以看出，几大技术均具有自己的特点，已在不同应用领域形成了自己的优势。加上商业利益的驱使，它们都各自正在十分激烈的市场竞争中求得发展。有理由认为:在从现在起的未来10a内，可能出现几大总线标准共存，甚至在一个现场总线系统内，几种总线标准的设备通过路由网关互连实现共享的局面。在连续过程自动化领域内，今后10a内，FF基金会现场总线将成为主流发展趋势，LonWorks将成为有力的竞争对手，HART作为过渡性产品也能有一定的市场。这3种技术是从这一领域的工业需求出发，其用户层的各种功能是专业连续过程设计的，而且充分考虑到连续工业的使用环境，如支持总线供电，可满足本质安全防爆要求等。另外，FF基金会几乎集中了世界上主要自动化仪表制造商;LonWorks形成了全面的分工合作体系。这些因素对成为这一领域的主流技术是十分关键的。

由于HART建立在目前广泛采用的模拟系统之上，它可以充分照顾到现有设备和已有投资的效益，技术上也充分考虑连续过程使用环境的需要。目前它已经占有一定的市场份额，其技术本身还在不断完善与更新，如提高传输速率等。目前国外HART仪表的市场份额还在不断增长，呈上升趋势，但是它毕竟是过渡性产品，其生存周期不会很长。国内则由于很多项目都是新项目，所以对兼容性的考虑较少，而对先进性的考虑较多，相信HART在国内的市场份额不会很大。国内市场与国外市场会有比较大的差异。一方面国外市场上占优势的产品会不断渗透到国内;另一方面，由于国内厂商的规模相对较小，研发能力较差，更多的是依赖技术供应商的支持，比较容易受现场总线技术供应商对国内的支持和市场推广力度的影响。国内目前仅LonWorks技术有实质性的市场活动，所以大部分国内厂商将首先将接受LonWorks技术。尽管FF号称仪器仪表行业的未来标准，但是由于没有明确的市场策略和在国内的积极的市场活动，市场份额将会受到很大影响。而且事实表明，所有的现场总线基金会会员在研制符合FF标准的同时，都同时推出采用LonWorks技术的应用，由此可见LonWorks技术的生命力十分顽强。在离散制造加工领域，由于行业应用的特点和历史原因，其主流技术会有一些差别。Profibus和CAN在这一领域具有较强的竞争力。他们已经在这一领域形成了自己的优势。

在楼宇自动化、家庭自动化、智能通信产品等方面，LonWorks则具有独特的优势。由于LonWorks技术的特点，在多样化控制系统的应用上将会有较大的发展。

现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地。它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益，因而会得到广泛的应用，并推动自动化相关行业的发展。

篇3：dcs及现场总线技术总结

dcs及现场总线技术总结

DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。

DCS即所谓分布式控制系统，或称之为集散系统，是相对于集中控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。1995年国际标准化组织（ISO）定义：DCS系统式一类满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化角度出发，按功能集散，管理集中的原则构思，具有高度可靠性指标，将微处理技术、数字通讯技术、人机接口技术相结合，用于采集、过程控制和生产管理的综合控制系统。

生产发展的需要，电子技术、计算机技术的发展，最早的基于大型机的直接数字控制技术即DDC技术，集中管理，集中控制，这些都促进了DCS技术的发展。DCS具有如下特点：

1、相同或类似的结构。

2、分级递阶结构。

3、计算机技术的应用。

4、丰富的功能软件包。

5、强有力友好的操作界面。

6、高可靠性的技术。

DCS自70年代问世以来，很多公司各自推出了不同设计、风格各异的即使是同一厂家，其早期产品和近期产品也有不少的差异。但是，尽管种种的DCS千差万别，其核心却基本上是一致的，我们可以简单的将其归纳为“三点一线”式的结构。“一线”是指DCS的骨架计算机网络，“三点”则是指连接在网络上的3个不同类型的节点。这3种不同类型的节点是：面向被控制过程现场的I/O控制站；面向操作人员的控制站；面向DCS监督管理人员的工程师站。DCS主要的基本组成部分如下：

1、DCS的系统网络SNET

用于DCS的计算机网络很多方面的要求不同于通用的计算机网络。它是一个实时网络，也就是说，网络需要根据现场通信的实时性的要求，在确定的时限内完成信息的传送。

2、现场I/O控制站

现场I/O控制站是完成对过程现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）的网络节点。

3、操作员站

DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（OI—Operator Interface）或（MMI—Man Machine Interface）功能的网络节点，其主要功能就是为系统的运行操作人员提供人机界面，使操作员可以通过它及时了解现场的运行状态、各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等。

4、工程师站

工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统的监督、控制、维护的网络节点。其主要功能是提供对DCS进行组态、配置工作的工具软件，并在DCS在线运行实时的监控DCS网络上各个节点的.运行情况，使系统工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。

现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。主要用于制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。

现场总线的特点及优点：

1、全数字化通信。

2、开放型的互联网络。

3、可互操作性与互用性。

4、现场设备的智能化。

5、系统结构的高度分散性。

6、对现场环境的适应性。

现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成，而通信部分的硬、软件是它最有特色的部分。

1、现场总线控制系统：

它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。

2、现场总线的测量系统：

其特点为多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多功能，由于采用数字信号，具有高分辨率，准确性高、抗干扰、抗畸变能力强，同时还具有仪表设备的状态信息，可以对处理过程进行调整。

3、设备管理系统：

可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。

4、总线系统计算机服务模式：

以客户机/服务器模式是目前较为流行的网络计算机服务模式。服务器表示数据源（提供者），应用客户机则表示数据使用者，它从数据源获取数据，并进一步进行处理。客房机运行在PC机或工作站上。服务器运行在小型机或大型机上，它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。

5、数据库：

它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序，实现数据的充分共享、交叉访问，具有高度独立性。

6、网络系统的硬件与软件：

网络系统硬件有：系统管理主机、服务器、网关、协议变换器、集线器，用户计算机等及底层智能化仪表。

下面介绍一下DCS和现场总线之间的一些联系：

1、现场总线集成于DCS系统是现阶段控制网络的发展趋势：

尽管用户对控制系统的结构改进表示欢迎，但他们并不希望对他们现有的仪表系统做大的改动。目前在现场总线的发展初期，大多数用户更倾向于对他们现有的仪表系统进行逐步的增添和替换；另一方面DCS系统及其仪表的消失或完

全被取代，对于费用或人力而言也都是不合理的。现阶段最可行的方案是考虑如何使现场总线与传统的DCS系统尽可能地协同工作，这种集成方案能够得到灵活的系统组态，以适用于更广泛的、富于实用价值的应用。

2、现场总线于DCS系统I/0总线上的集成：

在DCS系统的I/O总线上集成现场总线的关键是通过一个现场总线接口卡挂在DCS的I/O总线上，实现现场总线系统中的数据信息映射成原有DCS的I/O总线上相对应的数据信息，如基本测量值、报警值或工艺设定值等，使得在DCS控制器所看到的现场总线来的信息就如同来自一个传统的DCS设备卡一样。这样便实现了在I/O总线上的现场总线技术集成。

3、现场总线于DCS系统网络层的集成。

4、现场总线通过网关与DCS系统并行集成。

综上所述，我们相信现场总线系统将广泛地应用到过程工业控制中，通过对过程控制系统进行一些必要的修改，将现场总线技术引入到DCS中，将会给用户带来大量的收益；另一方面，即使大多数的连续控制环路将由现场总线系统来完成，DCS系统仍将在许多诸如实时要求较高的控制场合扮演重要的角色。现阶段现场总线与DCS系统的共存将使用户拥有更多的选择，以实现更合理的控制系统。

篇4：现场总线的分类及发展趋势分析的论文

现场总线的分类及发展趋势分析的论文

1基金会现场总线(Foundation Field bus简称FF)

基金会现场总线的主要组织研发者是现场总线基金会，该技术在后来的发展中，已被列入1EC61158标准。这样就可以实现更好的衔接自动化系统，基金会现场总线系统在研发设计过程中，主要是考虑了自动化系统在功能、环境与技术方面的需要。FF在实际应用过程中，能够在流程化的工业施工现场发挥更大的作用，并且具有良好的安全防爆功能。从实际情况来看，这种总线系统应用前景还算不错，其主要应用是在过程自动化领域。它使用的是国际标准化组织IS 0的开放化系统互联OS工的简化模型(1,2,7层)，即物理层、数据链路层、应用层，除此之外，这种系统还增加了用户层。FF有两种通信速率，即低速H1和高速H2，这两种不同的通信速率，在很大程度上提高了总线系统的应用范围。

2 CAN (控制器局域网)

CAN就是通常所说控制器局域网，从目前来看，在国际范围内，CAN总线有着很大的应用市场。在刚开始时，AN总线技术主要是应用在汽车环境中的微控制器通信中，通过这项技术，能够实现车载各电子控制装置ECU之间的信息交换，这样，就可以很好的实现汽车电子的网络化控制，提高汽车内部的控制效率。CAN最早出现在德国，它是由BO SCH公司开发出来的，其主要应用在离散控制领域，CAN具有如下优点:抗干扰能力良好，并且可以实现自动关闭，在实际传输过程中，速度较快。

3 Lon works

Lon works是由美国Ehen公司开发设计的，在后来的发展中，Motorola公司共同倡导使用。Lon works使用IS0模型的全部7层通讯协议。Lon works的通讯介质较多，可以根据不同的情况使用双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等。LonwoxKs的直接通信距离能够达到2700m (78Kb跳)，在该技术领域，还被称作被通用控制网络。

4 Device Net

Device Net的使用成本较低，其网络解决方案也非常简单，并且网络标准是开放的。Device et在实际使用过程中，可以实现直接互联，这样就可以在很大程度上改善设备之间的通信，同时又能够为其提供必要的设备级阵地。Deficient主要是基于CAN技术，它的传输率在125Kb到500Kb之间。

5 PROFIBUS

PROFIBUS是德国标准和欧洲标准的现场总线标准。由PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FM S,PROFIBUS-PA系列组成。该种系统，在实际使用过程中，性能优异，得到了很多用户的认可。该系统在实际应用过程中，主要包含如下几个层次:①现场设备层。该层的主要功能是连接作业现场的设备，常用的有分散式功、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等。通过这些设备，能够实现对现场设备控制及其设备之间连锁控制。该层的主站的功能是管理总线通信，以及其所有从站的通信。总线上把该系统流程上其他设备的相关生产工艺参数进行存储，在实际作业环节，由主站来控制和执行。②车间监控层。通过车间级监控，可以实现车间中生产设备的相互连接，具体来说，就是把车间里的不同的生产线，连接到主控器，这就可以实现车间级的设备监控。③工厂管理层。通过使用集线器，车间的操作员能够实现与车间办公管理网的连接，然后可以把车间的相关生产数据报送到车间管理层。这样就可以使得工厂的管理层，实现对车间生产情况的及时掌握。

6 HART

HART，它是由Rose out公司设计研发的`，其主要特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，从技术上来看，该种系统是模拟系统向数字系统转变的过渡产品。它的通信模型共有三层，即物理层、数据链路层和应用层三层，能够支持点对点主从应答方式和多点广播方式。

7 World FIP

该总线系统源于1987年3月成立的World FlP协会，其中主要是以法国CEGELEC ,SCHNE}ER等公司设计研发的FlP(工厂仪表协议)现场总线系列产品为主。该协会一共有100多个成员，总体上来看，这些产品在法国市场占据着大多数份额，据相关数据统计显示，已经超过了60%，而在欧洲的市场份额大概在25%左右。该总线系统的主要产品，应用在发电与输配电、加工自动化、铁路运输、地铁和过程自动化等领域。

除了上述提到的几种现场总线技术之外，还有其他一些比较出名的总线系统，比如丹麦公司Process-Data启设计开发的P-Net，这种技术的应用范围主要是农业、林业、水利、食品等行业。

通过上面的论述，可以总结出现场总线所具备的特点，具体说来，其特点可以总结为如下几个方面:第一，控制设备并不单单只发挥设备的基本功能，还具有通信功能，这样就能够很方便的实现对工厂底层网络的控制。第二，总线系统在使用过程中，其通信标准是统一、开放的，这样就使得系统的使用更加方便和灵活，能够实现相互交换操作和及时切换。第三，相同功能之间的设备可以实现互换，这是因为总线系统的功能块与结构具有规范化的标准，这样就可以将控制功能下放到现场。

现场总线的优点可以总结为如下:使得自控设备与系统能够实现信息网络通信，这样就可以在很大程度上提高其应用范围。在使用过程中，一对双绞线能够实现挂载多个控制设备，这就会降低不少安装成本，并且能够减少后期的维护支出。通过使用该种技术，还可以提高系统的安全性和可靠性，能够为用户提供更加灵活和自由的系统集成主动权。

8国内技术发展情况

从现阶段来看，在国内市场上现场总线系统的技术较多，不同类型技术产品之间的竞争非常激烈，值得注意的一点是，竞争的主要焦点在于应用工程领域。一些有实力的企业已经设计研发出自己的总线控制系统产品，并且在不断拓展市场，总的来说，各行各业的总线控制技术发展迅速，随着我国工业信息化的不断升级，未来现场总线技术的应用市场会不断扩大，并且其技术的发展，也在向国际化标准靠拢，技术水平也在逐步得到提升。

篇5：建筑桩基础技术分析论文

建筑桩基础技术分析论文

1、建筑桩基础技术的分析

桩基础属于建筑施工最为主要的方式，一般情况下是通过基桩、桩顶承台联合应用，所构成基础性的建筑工程。结合桩端实际支撑的状况，将其分成高承台桩基、地承台桩基两种。其中高承台桩基因为施工的形式有一定的差异，又可以划分为灌注桩、预制桩。桩基础主要施工的形式包括静压、水冲沉入，以及振动、锤击几种。出现暴雨、地震等自然灾害，桩基础因为将建筑纵向的荷载转变为地下和四周的地面，桩基础非常强的时候，纵向方面的承载力可以充分的发挥其自身最大的价值和功效，提升建筑物体对于外部的抵抗能力。进而有效的降低建筑物出现坍塌、倾斜等不良的问题。桩基础广泛应用的主要原因为桩基础可以提高建筑的安全和稳定性。桩基础进行施工的过程，应注意地基产生变形、承载力。与此同时，应确保不断的完善土建工程在施工前期，对于前场地进行勘察方面的工作，桩基础与传统的地基工程进行比较，存在很大的差异，其具有较大的工程量。成本非常高的时候，桩基础进行施工对于施工场地、地基方面来讲，具体的标准和要求都是非常多且高的。所以，桩基础进行施工的过程，应针对实际的施工现场进行全面的勘探，确保桩基础进行施工，能够达到建筑承载力及防震方面的要求。

2、建筑工程桩基础技术的应用

桩基础一般多用于建筑及高层的建筑，应针对广泛使用的桩基础技术加以严格的探究，进而提升桩基础施工方面的技术。

2．1 人工挖孔桩基础方面的施工技术

人工挖孔桩基础主要为通过人工的方式完成，这方面的桩基础技术的施工难度非常小，且成本较低、承载方面的能力也很低，操作非常便捷。所以，当前被广泛应用于很多的建筑物体。

2．2 静力压桩方面的施工技术

居民区及高层的建筑物体自身来讲，其对于实际施工的环境的要求较高，静压力桩方面的技术于施工的过程会对环境的影响造成一定的影响，但影响非常小。施工的过程没有过大的噪音、冲击力，同时操作非常简单。所以，广泛应用于建筑工程的施工中。静力压桩基础施工技术，属于对预制桩进行施工的`主要技术。这类型的技术，主要是通过静力压桩机自身的重量，以及桩架方面配重对于预制桩加以实行力的功效，进而将预制桩压到土地中。静力压桩会对土层实际的结构造成一定程度的破坏，所以施工的过程应尽可能防止中途终止施工的现象出现，以保证施工的整体质量。

2．3 预制桩方面的施工技术

预制桩通常情况下适合应用于有较高要求的建筑物体中，主要是因为预制桩的强度非常高，同时具有节约材料的优势。预制桩进行施工，主要采取沉桩方面的相关设施将预制桩压于振土内。实际进行施工的过程应确保预制桩的顶部高度和方向，按照相关的标准和规范落实。若发现方向无法确定，沉桩进行施工时就会产生方向的变化，从而引发安全方面的问题。应针对所有桩基础间距加以实行控制工作，避免在进行锤击工作中，因为锤击的振幅太大引发桩基础的四周土产生变形的问题。

2．4 灌注桩方面的施工技术

灌注桩进行施工应通过冲击及沉管的方式，以及冲击的方式，因为上述的方法比较适合用于土质松软的土地，其施工操作的方法比较便捷且简单，然而还是应该不断的完善防坍塌方面的工作。沉管的方式进行施工，会使得土体出现挤压和变形的问题。灌浆进行施工的过程，应确保混凝土施工的整体质量，且遵循具体的要求确定管桩实际埋入土层的深度，进而达到延长桩基础使用寿命的目的。

3、桩基础技术的应用要点探究

3．1 桩基础技术的应用探究

建筑工程实际进行施工的过程，桩基础的选择对保证建筑工程整体施工的质量，具有决定性的功效。桩基础在选取时候应结合建筑实际的环境变化做出具体的调整，同时遵循桩基础种类所制定的相关原则：

（1）结合土层的条件，确保结合因地制宜的原则。建筑工程的桩基础进行施工时，应全面的考虑到土壤的主要成分，以及桩端的持力层实际的深度、地下水水位等问题，上述的内容均会对桩基础施工的整体质量造成一定影响。所以，实际进行施工的过程，需要结合各方面的桩基础结构、技术方面的指标，选取适宜的桩基础的种类。

（2）对基础荷载量进行合理的控制；基础荷载量为造成单桩承载力方面最为根本的问题，所以建筑工程的桩基础进行施工之前，应针对建筑的上层及基础荷载量方面进行认真的计算，同时设计出适宜的桩基础技术。

（3）建筑工程施工进度方面的控制；建筑工程实际的施工进度，属于造成建筑工程质量的影响问题，建筑工程在进行施工的过程，应通过相关的策略进行对建筑工程的把握。若施工工期非常短，可通过施工速度较快的静压力桩的方式加以施工。若施工工期非常长，应通过应用范围更加广泛人工挖孔桩的方式完成施工。

3．2 桩基础技术质量方面的控制

桩基础工程为建筑工程最为关键的组成部分，桩基础施工的整体质量会直接对建筑工程整体质量造成一定影响。桩基础施工的工序相对来讲，比较繁杂对施工工艺方面的要求，也在不断的加强。桩基础进行施工的过程，容易产生很多质量方面的问题，如桩基础倾斜的角度非常大，桩位会产生一定的偏差问题，单桩方面的承载能力会比设计方面的标准值低。这些方面的问题出现，建筑施工会通过加强质量策略：

（1）补桩及纠偏的方式；补桩方式应以承台和地下室结构方面的承载静压力桩进行施工，进而形成一定的反力，使得其操作起来非常便捷，且可以保证施工方面的整体质量。纠偏的方式比较适合应用于桩体出现倾斜，且无断裂的状况，采取局部开挖后应用千斤顶实行纠偏复位的方式。

（2）扩大承台的方式；建筑工程的桩基础进行施工的过程，若产生桩基础承台平面的尺寸不能达到具体的标准，这时应合理的扩大桩基础承台实际的面积。若在实际进行设计的过程，单桩承载方面的能力，不能够满足相关的设计方面的标准，就应该考虑到桩基础及地荃联合承担荷载。

4、总结

随着市场经济不断的发展，建筑工程建筑的数量和质量也成为了人们最为关注的问题。所以，桩基础技术于建筑工程的施工，被广泛的使用。桩基础的施工，属于建筑工程施工的重点内容，其会建筑工程施工效率，施工的整体质量造成直接的影响。因此，施工企业需要从根本上了解到桩基础技术的重要性，不断完善桩基础技术，并加以进行创新，推动我国建筑工程能够获得良好的发展。

篇6：VXI总线和虚拟仪器技术论文

20世纪80年代后期,仪器制造商发现GPIB总线和VME总线产品无法再满足军用测控系统的需求了。在这种情况下,HP、Tekronix等五家国际著名的仪器公司成立了VXIbus联合体,并于1987年发布了VXI规范的第一个版本。几经修改和完善,与1992年被IEEE接纳为IEEE-1155-1992标准。

VXIbus规范是一个开放的体系结构标准,其主要目标是使VXIbus器件之间、VXIbus器件与其它标准的器件(计算机)之间能够以明确的方式开放地通信;使系统体积更小;通过使用高带宽的吞吐量,为开发者提供高性能的测试设备;采用通用的接口来实现相似的仪器功能,使系统集成软件成本进一步降低。

VXIbus规范发布后,由于军方对测控系统的大量需求,许多仪器生产厂商都加入到VXIplug&play(VXI既插既用)联盟。联盟是VXIbus联合体的固有补充机构。联盟通过规定连接器的统一方法、UUT接口和测试夹具、共享存储器通信的仪器协议、可选VXI特性的统一使用方法以及统一文件的编制方法来增加硬件的兼容性,并开发一种统一的校准方法。联盟还通过规定和推广标准系统软件框架来实现系统软件的“plug&play”互换性。

虚拟仪器(Vitual Instrumentation,VI)最早是适应PC卡式仪器于1986年由NI公司提出的。所谓虚拟仪器,简单地说就是一组完成传统仪器功能的硬件和软件部件。VI通过软件将通用计算机与仪器硬件结合起来,用户可以通过友好的图形界面(通常称为虚拟面板)

操作这台计算机,就象在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。VI透明地将计算机资源和仪器硬件(如A/D、D/A、数字I/0、定时器和信号调理器等)的测试、控制能力结合在一起,通过软件实现地数据的.分析处理和表达,从而能更迅速、更经济、更灵活地解决测试问题,并有效地降低了系统组建成本。

2 VXI总线系统规范简介

VXI总线系统或者其子系统由一个VXIbus主机箱、若干VXIbus器件、一个VXIbus资源管理器和主控制器组成,零槽模块完成系统背板管理,包括提供时钟源和背板总线仲裁等,当然它也可以同时具有其它的仪器功能。资源管理器在系统上电或者复位时对系统进行配置,以使系统用户能够从一个确定的状态开始系统操作。在系统正常工作后,资源管理器就不再起作用。主机箱容纳VXIbus仪器,并为其提供通信背板、供电和冷却。

VXIbus不是设计来替代现存标准的,其目的只是提高测试和数据采集系统的总体性能提供一个更先进的平台。因此,VXIbus规范定义了几种通信方法,以方便VXIbus系统与现存的VMEbus产品、GPIB仪器以及串口仪器的混成。

2.1 VXI总线系统机械结构

VXIbus规范定义了四种尺寸的VXI模块。较小的尺寸A和B是VMEbus模块定义的尺寸,并且从任何意义上来说,它们都是标准的VEMbus模块。较大的C和D尺寸模块是为高性能仪器所定义的,它们增大了模块间距,以便对包含用于高性能测量场合的敏感电路的模块进行完全屏蔽。A尺寸模块只有P1、P2和P3连接器。

目前市场上最常见的是C尺寸的VXIbus系统,这主要是因为C尺寸的VXIbus系统体积较小,成本相对较低,又能够发挥VXIbus作为高性能测试平台的优势。

2.2 VXI总线系统电气结构

VXIbus完全支持32位VME计算机总线。除此之外,VXIbus还增加了用于模拟供电和ECL供电的额外电源线、用于测量同步和触发的仪器总线、模拟相加总线以及用于模块之间通信的本地总线。

VXIbus规范定义了3个96针的DIN连接器P1、P2和P3。P1连接器是必备的,P2和P3两个连接器可选。三个连接器的具体的信号分配可参见文献[2]。下面对VXIbus在VMEbus总线基础上增加的用于高性能仪器的部分总线作一个简要的介绍。

CLK10时钟线 是一个10MHz的系统时钟,用于模块之间的精确同步。该信号源于0号槽,被分别差分送至各个模块插槽。

MODID线 模块识别线,可以通过特有的物理位置或插槽类识别逻辑器件。这些线自0号槽分别送至1号槽至12号槽。系统自动配置时必须用到MODID线。

TTL触发线 包括TTLTRG0~TTLTRG7,是一组用于模块间通信的、集电极开路的TTL信号线。包括0号槽在内所有模块都可以驱动这些线或者从这些线上接受信息。这是一组通用线,可用于触发、挂钩、时钟或逻辑状态的传送。VXIbus规范已经定义了同步(SYNC)触发、时钟传送、数据传送、起/停(STST)和外部触发缓冲7种标准工作方式。

ECL触发线 包括ECLTRG0-ECLTRG5,同TTL触发线一样,是一组用于模块之间通信和定时的信号线,但具有更高的工作速度。VXIbus规范已经定义了7种跟TTL触发线类似的标准工作方式。

SUMBUS 相加总线是VXIbus背板上的一条模拟相加接点。每个模块都可以用一个模拟电流源驱动器来驱动这条线,或者通过一个高阻接收器如一个高阻抗模拟放大器。接收来自该总线的信息。

LBUS 本地总线是一种菊花链总线,可以用于相邻安装模块的本地通信。规范已经规定了使用LBUS传送TTL、ECL、模拟低、模拟中和模拟高五种信号的标准。

CLK100和SYNC100 分别是100MHz系统时钟和100MHz同步信号。用于系统中更高精度的定时和触发。

STARX和STARY 星形触发线提供了模块间的异步通信。两条STAR线连接在各模块插槽和0号槽之间。0号槽可提供一个交叉矩阵开关,通过对该开关进行编程可以确定任何两根STARX和STARY线之间的信号路径。

电源线 VXIbus加大了+5和+12V电压的供电功率,增加了+12V(为模拟电路提供)和-2V、-5.2V(为ECL电路提供)电源线。

篇7：水利工程基础灌浆施工技术分析论文

水利工程基础灌浆施工技术分析论文

摘要:水利工程灌浆施工技术是现代社会水利工程施工中比较常用的实际技术，对于工程建设中的地基处理质量控制具有重要的意义。本文就水利工程基础灌浆施工技术的实际应用进行简要分析，以提高水利工程的整体使用性能的提升，仅供相关人员参考。

关键词:水利工程；基础灌浆施工技术；应用基础

灌浆施工技术是水利工程建设中的重要技术措施，对于大坝坝体的加固以及防渗性能的提升上都发挥着重要的作用，为了更好的提高水利工程的实际应用价值，加强基础灌浆施工技术的研究和探索是当前相关施工单位所面临的一项重要任务，从而推动水利工程更好的为社会提供服务。

1基础灌浆施工技术在岩溶地段施工中的应用

从整体情况来看，岩溶发育地段的灌浆施工存在一定的复杂性和特殊性，在水利工程基础施工中，应当结合施工的实际情况进行统筹分析，结合岩溶发育地带的实际地址特点以及岩溶的深浅来选取适宜的施工技术，进而从整体上提高水利工程基础灌浆施工的质量，促进灌浆施工技术实际应用价值的有效发挥。那么相关施工人员在进行施工操作的过程中，应当对基础灌浆施工技术进行合理的应用，应当注意以下几方面：

1.1采取规范的高压灌浆施工技术来对岩溶地段进行施工操作。

这就要求相关施工人员在对岩溶地段进行处理时，应当采取适宜的水泥灌浆施工技术，从而有效的保证填充物的挤压处于密实的状态，从而为岩溶地段施工的安全性和可靠性奠定坚实的基础，促进水利工程的实际抗渗性的提升。与此同时，高压灌浆施工技术能够促进水泥向土体内部的穿插，从而有效的提高水利工程坝体的实际稳定性，促进水利工程实际使用价值的发挥。

1.2采用高压旋喷灌浆施工技术对岩溶地段进行施工操作。

高压旋喷灌浆技术主要是将灌浆管钻至土层内部预定位置，进而高压将水泥浆液通过喷射装置而喷入土体中，这一过程具有高速性和有效性，该项技术的有效应用，能够有效的促进土体与水泥浆的搅拌混合，促进地基中规范且均匀的旋喷柱的形成，并具有良好的强度和稳固性，从而有效的提高了水利工程地基的加固效果，促进灌浆施工技术的实际应用价值的有效发挥。

1.3基础灌浆施工技术在浅层含泥岩溶中的实际应用。

就水利工程浅层含泥岩溶的实际情况来看，浅层含泥岩溶中大部分岩溶埋藏较浅甚至露出地基周围，在此种情况下，相关施工人员在对浅层含泥岩溶进行施工操作的过程中，可以将填充物挖出，之后通过水泥进行回填，在此基础上再进行灌浆施工操作，方能够对浅层岩溶基础灌浆施工质量进行有效的控制，从而提高水利工程的整体使用性能。

1.4基础灌浆施工技术在深层岩溶中的应用。

就深层岩溶的实际情况来看，岩溶的埋藏深度基本都大于50米，那么此种情况下，先前的旋喷法以及花管法等都不能够满足深层岩溶基础灌浆施工的实际要求。针对此种情况，我们可以对灌浆技术进行合理应用，促进岩溶的填充物在水泥的作用下逐步固化成型，进而按照溶洞位置进行钻孔灌浆施工操作，从而有效的保证基础灌浆施工的安全性和可靠性。

2大吸浆量情况下灌注方法的选取

就水利工程建设施工的实际情况来看，岩缝灌浆施工通常会在3个小时内完成，单位耗灰量也处于正常范围内，在此种情况下，正常的施工操作就能够保证基础灌浆的施工质量满足水利工程的实际标准。但是就水利工程建设施工的总体情况来看，其中不免存在着大吸浆量情况的出现，导致灌浆施工操作一时间难以结束，在此种情况下，相关施工人员应当对此种情况进行原因分析，进而积极采取有效措施来应对，从而对灌浆施工质量进行有效的控制。那么相关施工人员在对大吸浆量情况进行处理时，应当遵循以下几方面施工原则，以确保大吸浆量问题得到妥善的处理。

2.1采用限流措施。

限制注入率不大于10-15L/min，以减小浆液在裂隙里的流动速度，促使浆液尽快沉积。待注入率明显减小后将压力升高，使注入率基本保持在10-15L/min的`水平，直至达到灌浆结束标准后结束灌浆。

2.2采用降压处理方法。

采用降低压力甚至是自流的方式来进行灌浆处理，等待桨体凝固并且不能流动之后在逐步恢复灌浆压力，按照正常工序进行处理。

2.3采用多次灌浆的处理方法。

多次灌桨也就是间歇性灌浆，即一定灌浆数量或者灌浆时间为标准，达到这个标准的时候便要中断灌浆，在等待一定的时间后继续灌浆。至于具体的灌浆间隔时间可以根据工程的要求、灌浆目的以及地质情况等视情况不同而设定，但是通常不要超过2-8h。这种特殊情况的灌浆，结束时不一定要达到设计压力；若无法在设计压力下结束灌浆，可低压结束灌浆，待凝一段时间后扫孔、复灌，复灌，争取在设计压力下结束灌浆。

3灌浆施工技术在严重漏水情况下的有效应用

在水利工程施工中出现严重漏水的情况一般有两个诱因。第一是水利工程的建设选址在可溶性岩石地区，这样的地质条件极容易形成喀斯特溶洞以及溶沟，并出现严重漏水的情况。运用常规的灌浆手法不仅收效甚微，而月成本巨大，因此有必要采用其他的解决方法。

3.1采用模袋灌浆的处理方法。

模袋是一种强度非常高的纺织品，其材料大多是尼龙、聚丙烯等，因而也具有非常好的耐磨性能。采用模袋灌浆，浆中的水分会在浆的压力之下渗出，而浆中的沙石等颗粒却会留在模袋中。这样水泥的水灰比降低了，凝固时间缩短了，固结强度增强了。除此之外，受到模袋的束缚，水泥在水下不具有流散特性，不会被流水冲走;模袋的“变形能力”可引其适应多种的形状的溶洞，有利于溶洞的堵塞。

3.2采用充填级配料进行处理。

通俗来说，就是用比较粘稠的水泥冲灌砾石与粗砂，在砾石的冲灌过程中要注意砾石的使用直径应该是从小到大的。假如在此之后仍然没有很好地的收效，则可以用比较粘稠的水泥冲灌级配料。这时候的级配料应该包括:砂石、砾石以及土等具有粗细不均颗粒的混合料，可以形成自然的反过滤层。级配料灌入的数量应当灵活掌握，既可以是200kg，也可以1000kg。充填粒料的目的，主要是希望用某一级砾石在窄缝剑挤乡成“架桥”，迅速将缝隙在中途堵住，以便于形成反滤层，最后将通道堵死。

结束语

从宏观层面来看，为了更好的提高水利工程的安全性及使用性能，相关施工单位应当结合水利工程的实际情况进行统筹分析，并结合以往的施工经验，对多元化的灌浆施工技术的有点和弊端进行良好的掌握，加强水利工程基础灌浆施工技术的有效应用，从而促进灌浆施工技术的实际应用价值的有效发挥，最大程度上避免施工质量问题的出现，在保证水利工程技术灌浆施工质量的基础上，实现灌浆材料的合理利用，促进资源的节约，从而与社会可持续发展观念相协调，促进社会的整体稳定运行。

参考文献

[1]王斌,薛红伟.水利工程基础灌浆施工技术[J].科技创新与应用,,18.

[2]马冬燕.浅谈水利工程地基渗水处理技术[J].科技创新与应用,2012,24.

[3]李延庆.水利工程施工中基础灌浆技术分析[J].科技创新与应用,2012,26.

[4]韦瑞生.浅谈基础灌浆施工技术在水利工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2012,9.

篇8：浅谈房屋建筑工程桩基础施工技术分析论文

摘要：在城市化建设进程不断加快的新形势下，房屋建筑开始向高层和超高层方向发展。由于高层和超高层建筑垂直高度大，层数较多，对桩基础施工具有较高的要求。因此在房屋建筑工程施工过程中，需要合理选择桩基础施工技术，有效的保障房屋建筑的安全。

关键词：房屋建筑；桩基础；施工要点；施工技术

1房屋建筑桩基础工程的施工要点

1.1桩基础施工前的准备工作。在桩基础施工前，需要做好现场踏勘、技术准备及资源准备工作。首先，需要对施工现场及周边环境进行踏勘，根据踏勘所得到的数据来编制施工方案、确定成柱工艺及进行机械选择。在施工开始之前，需要编制施工方案，对成柱方法、施工顺序及领导构筑物的保护措施等进行明确，制定详细的施工计划，同时还要在施工开始之前，要进行工艺试桩，以此来确定施工工艺参数。

1.2现场放线定位。在桩基础施工现场，需要反复对轴线进行复核确认，避免施工现场轴线控制点受到桩基施工的影响。

1）定桩位。需要严格按照施工方格网来实地定出控制线，然后根据设计的桩位图来逐一对桩进行编号，桩位需要依据柱号对应的轴线及尺寸来进行施放，并做好样桩的设置，还要进一步对桩位进行复核，避免定位出现差错。

2）水准点。严格按照设计要求来控制桩基施工的标高，对于每根桩的桩顶和桩端都需要对其标高进行记录，通常情况下需要在施工区附近进行设置不少于2个而且不会受沉桩影响的水准点，并在整个施工过程中对设置的水准点进行保护，避免其受到损坏。对于桩基施工中的水准点，可以利用高程控制网的水准基点进行设置，也可以另行进行设置。

1.3施工现场准备工作。由于预制桩所采用的打桩机械自重较大，因此需要在平整的场面上铺设一定厚度的碎石，有效的提高打桩机械接触地面表面的承载力，避免桩机发生不均匀沉降，从而对打桩的垂直度带来影响。对于铺设碎石达不到打桩机承载力要求时，则需要采用铺设走道板的方法来有效的减小打桩面对地基土的压力。在灌注桩施工之前，需要根据不同成孔方法来进行场地平整，如人工挖孔需要对挖孔后的运土道路进行考虑，而采用钻孔灌注桩时需要对泥浆槽和排水沟进行考虑。近年来，钻孔灌注桩硬地施工法应用较多，这种施工法需要在施工区先做混凝土硬地，并进行泥浆地、槽和排水沟的布置，然后在桩位处进行钻孔成桩。这种方法泥浆排放具有较好的有序性，有效的确保了文明施工，而且施工效率得到大幅度的提升。

篇9：浅谈房屋建筑工程桩基础施工技术分析论文

房屋建筑桩基础施工过程中在确定施工技术时，需要根据土层、周边环境及上部荷载情况来对桩型及施工方法进行确定，需要根据土层条件、基础荷载量、周边环境及造价控制等多个方面来对桩基础施工技术进行选择。在具体试过程中，需要根据建筑工程现场的实时地质条件来选择适宜的桩基础类型。施工前需要对建筑上层部分基础荷载大小进行估算，从而设计出与之相对应的桩。另外，建筑工程桩基础施工时，还会对环境带来一定的影响，因此需要对汤面水和沙石的处理进行考虑，所选用桩型在具有较好的经济性，确保建筑工程造价实现有效控制。

2.1钻孔灌注桩施工技术。灌注混凝土的桩孔的形成是靠机械设备来完成的，即为钻孔灌注桩技术，它是一种按方法定义的桩类型。与打入桩方式不同，钻孔灌注桩是先成孔后成桩，通过面向桩体方向移动的土体从而对桩产生动态压力，采取适合的桩距以防止坍孔和缩径。成孔的垂直精度是验证灌注桩的顺利实施的主要指标，可利用扩大桩机的支撑面积使桩机稳固、定期核实钻架和钻杆的垂直度等措施以保证其精度，成孔后必须及时拆掉钢筋前作井径、井斜超声波测试等设备。控制护筒中心与桩位中心线偏差不超过50mm，并检查回填土是否严实，以避免漏浆现象的发生。为了能够有效的对钻孔深度进行把握，需要在桩架固定后对底梁和桩具之间的`长度进行实时记录，成孔的实际操作深度需要根据钻杆在钻机上多余的长度来确定。

2.2振动沉桩施工技术。振动沉桩主要是通过电动机的振动而才产生的巨大垂直力作用于地基，使地基土层达到密实状态。由于振动时间较长，且振动效果好，因此对地基土体的作用效果也很理想。在施工中首先要在桩顶安装固定的振动器，通过震动器的振动，在桩自身重力与振动效果的共同作用下，将桩沉入地基土层，从而带动土层受迫振动，产生收缩和位移，这个过程就是利用了振动沉桩施工技术。在采用振动沉桩施工技术时，要注意的是开始打桩时，先采用小距离轻度锤击，再进行连续锤击，直到将桩打入要求的深度。

2.3人工挖孔桩施工技术。人工挖孔桩技术主要是依靠人完成的，其特点主要有成本低，质量好，并且制作流程简单，并且也不会对周围的施工环境及生态环境造成应影响，因此在土建工程中常常说人工挖孔桩技术是一种环保健康、经济的技术。在施工的过程中，首先应该对已挖桩底进行扩孔，其扩孔的大小根据水流量进行控制，在透水层应该注意适当进行布置环状钢筋圈，然后进行回填混凝土，在混凝土施工后，应按照设计的直径进行开挖穿过透水层。对于桩孔护壁混凝土应该保证每挖一节就应该立即进行建筑混凝土，然后捣实，其中混凝土的强度应该控制在C20，坍塌度应该控制在100mm，以保证其稳定性。

2.4静力压桩施工技术。静力压桩施工技术以压桩机的自重及桩架上的配重对预制桩作反力，将其压入土中的一种沉桩工艺。由于静压桩是挤土桩，其在压桩的过程中极易破坏土层的结果，产生超空隙水压力。因此，在使用静力压柱施工技术时，不宜中途停顿，应持续进行。该技术不仅具有无振动、工艺简明、无冲击力、质量可靠、造价低廉、无噪音、检测方便等优点，同时还能节约混凝土和钢筋，降低建筑工程成本，因此，非常适用于高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土层区建筑。

3结论

随着城镇化建设推进速度的不断加快，在建筑行业桩基础施工技术应用越来越广泛。对于建筑物来讲，桩基作为其重要组成部分，桩基础不仅需要具有较高的承载力，而且还要具备良好的抗震性能，从而确保建筑结构的稳固性、在桩基础工程施工过程中，隐蔽工程较多，一旦施工质量达不到标准的要求，则会影响建筑的稳定性和使用安全。因此在桩基施工过程中，需要合理选择桩型和桩基施工主，严格对施工质量进行控制，确保桩基具备良好的稳定性，有效的保证房屋建筑使用的安全。

参考文献

[1]孙健，吴迪.浅谈民用建筑地基基础和桩基础土建施工技术[J].科技资讯，（5）：120.

[2]赵建雄.紧邻管桩基础深基坑支护设计与施工[J].建筑工程，2011（7）：215.

[3]节春利.高层建筑桩基础工程施工管理关键技术分析[J].房地产导刊，（8）：96.

篇10：岩土工程勘察基础地质技术分析论文

［摘要］在我国社会经济和科学技术不断发展的过程中，岩土工程在技术、质量、数量以及规模上都有了重大突破。在岩土工程的建设中基础地质岩土勘察工作具有非常重要的作用，可以给建设施工环节提供大量的参考数据。因此，相关工作人员一定要加强对基础地质技术的研究，积极改进和创新技术理念，不断提高技术水平，从而促进我国岩土勘察行业能够健康、长远的发展。

［关键词］岩土工程;勘察;基础地质技术;类型;应用

篇11：岩土工程勘察基础地质技术分析论文

1．1钻探技术

为了能够顺利开展岩土工程的各项建设施工活动，就需要相关工作人员提前去施工现场进行勘察，了解土壤性质和岩层特征等情况。通过实地勘察，可以让施工人员掌握地下的实际情况，从而在后期的施工环节中可以选择科学合理的施工技术。通常情况下，采取钻探技术，工作人员可以精准衡量并准确判断出地下土壤和岩层的状况，这样可以为后期的施工奠定良好的基础，同时还可以有效规避风险，提高施工的安全性。此外，钻探技术具有多种应用方式，并且钻探手段具有一定的差异，适合各种环境下的勘察需求。在实际勘察中，工作人员要根据具体情况选择合适的钻探手段，同时要选择配套的钻头和钻孔，这样可以有效提升钻探质量。

1．2槽探技术

我国的疆土面积非常辽阔，各个地区之间具有不同的地理环境，呈现出多种类型的地质形态。一些地区的地质结构比较简单，而一些地区的地质结构十分复杂，这就给岩土工程的勘察工作增加了一定的难度，特别是对于一些险道环境，不能应用钻探技术，工作人员就转变策略，采取槽探技术的方式。这项技术具有很强的操作性，通过一定的技术手段工作人员能够直接观测到勘察目标，并且可以同时进行取样工作。利用槽探技术可以得到更加准确的勘测信息，误差非常小，同时可以取得真实完整的地质资料，为后期的施工提供了大量的数据支持。

1．3地探技术

钻探技术和槽探技术对勘探仪器和操作能力没有太严格的要求，因此在勘察工作中不能以科学设备和仪器的方式将结果直观地反映出，而应用地探技术可以解决这一问题，不仅可以用相关的设备和仪器真实的反映出勘察结果，还能够合理划分地质的组成结构和矿物质的分布。因此，应用地探技术取得的勘察结果更加科学准确，能够使勘察效果得到大大提升。

篇12：岩土工程勘察基础地质技术分析论文

2．1搜集相关资料

岩土工程的勘察工作非常重要，操作非常复杂，而工程工期一般又比较紧张，因此需要工作人员在很短的时间里完成地质勘察工作。为了在保证勘察结果准确度的基础上缩短勘察时间，就需要工作人员搜集相关的地质资料，这样可以帮助顺利开展勘察工作，增加勘察结果的准确性，防止出现误判问题。此外，搜集更多的资料还可以给工作人员提供一些可靠的数据，让他们可以清楚的了解到施工现场的地形、地貌以及施工条件等，这样可以使勘察工作有一定的`方向性，同时也可以控制勘察成本。

2．2野外勘查

在开展岩土工程勘察中基础地质技术的应用中，先要通过钻探技术完成分层勘察工作，详细记录岩土的分层状况，确保全面、准确。同时，在实际操作中，工作人员一定要针对钻孔进行集中钻探，还要结合勘察结果统一开展编录工作，保证具有统一规范的编录格式。在开展原位测试工作中，工作人员一定要按照相关的标准要求规范操作。另外，在操作静力触探实验的过程中，工作人员要判断温差对勘察结果带来的影响，要避免出现零漂现象，这样可以防止外界环境等因素影响触探，导致勘察结果不准确。如果是在野外进行操作，工作人员必须按照相关的标准要求进行杆长和孔深等事项的校正操作，这样可以确保测试位置不会出现移动。在这个过程中，工作人员要针对软弱底层中的标准进连续贯入的形式，这样可以及时发现夹层。此外，在对地下水取样的勘察工作中，工作人员要进行二次观测，并且确保两次观测的时间间隔超过24h，这样可以避免出现一些不确定因素影响勘探结果。

2．3取样与勘察

工作人员在岩土工程勘察工作中，一定要结合岩土的特征和勘察的目的选择合理的基础地质技术。物探属于间接手段的一类，在勘察工作具有广泛的应用。这种方法优势非常明显，主要包括勘探速度快、成本低而且轻便。利用这种方法可以解决地质测绘过程中遇到的很多问题，因此，在实际工作中经常和测绘工作结合在一起。但是物探也有一些不足，它对地形条件的要求比较多，并且勘探结果有多解性。坑探与钻探也被称作勘探工程，属于直接的勘探手段，在勘察工作中很常见，可以准确勘探到地下的地质构造以及水文情况等。钻探应用很广泛，在实际工作中，工作人员要结合地层类型与勘察需求进行选择。如果利用钻探方法勘察时，可优先使用勘探方法。勘探的种类有很多，要结合现场情况科学选择。

3结语

总的来说，对于岩土工程而言，只有不断提高岩土工程的勘察质量，才可以推动我国岩土工程勘察水平的快速发展，进而促进岩土勘察行业能够持续稳定的发展。因此，工作人员一定要加强对基础地质技术应用的研究，在勘察工作中选择合理的技术，提高准确性。

参考文献:

［1］刘春晓．岩土工程勘察中的基础地质应用［J］．住宅与房地产，2017，(05):214．

［2］白全巍．岩土工程勘察中基础地质的应用探析［J］．绿色环保建材，2017，(02):244．

［3］陈灿．基础地质在岩土工程勘察中的应用［J］．智能城市，2017，(305):109．

计算机现代教育技术分析论文

电梯节能技术分析论文

农机节油技术分析论文

现场技术负责岗位职责

基础施工技术在水利工程的实践研讨论文

现场总线基础技术分析的论文.doc

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