【文章內(nèi)容簡介】 技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展動向，對我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對自動化技術(shù)、設(shè)備的更新，無疑具有重要的作用。 ? 總體說來，自動化系統(tǒng)與設(shè)備將朝著現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)的方向前進，這一發(fā)展趨勢是肯定的。既然是總線，就要向著趨于開放統(tǒng)一的方向發(fā)展，成為大家都遵守的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但這一技術(shù)所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。 2022/2/12 48 ? 大千世界，眾多領(lǐng)域，需求各異，一個現(xiàn)場總線體系下可能不止容納單一的標(biāo)準(zhǔn)。另外，從以上介紹也可以看出，幾大技術(shù)均具有自己的特點，已在不同應(yīng)用領(lǐng)域形成了自己的優(yōu)勢。加上商業(yè)利益的驅(qū)使，它們都正在十分激烈的市場競爭中求得發(fā)展。 ? 有理由認(rèn)為：在從現(xiàn)在起的未來 10年內(nèi)，可能出現(xiàn)幾大總線標(biāo)準(zhǔn)共存，甚至在一個現(xiàn)場總線系統(tǒng)內(nèi)，幾種總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備通過路由網(wǎng)關(guān)互連實現(xiàn)信息共享的局面。 現(xiàn)場總線是 FCS的核心。目前，世界上出現(xiàn)了多種現(xiàn)場總線的企業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)。這些現(xiàn)場總線技術(shù)各具特點，已經(jīng)逐漸形成自己的產(chǎn)品系列，并占有相當(dāng)大的市場份額。由于技術(shù)和商業(yè)利益的原因，尚沒有統(tǒng)一。以下就是目前流行的幾種著名的現(xiàn)場總線。 現(xiàn)場總線簡介 2022/2/12 50 ?比較流行的現(xiàn)場總線 ?基金會現(xiàn)場總線 ?CAN ?Device ?LonWorks ?PROFIBUS ?RS485 2022/2/12 51 1 基金會現(xiàn)場總線 (Foundation Fieldbus) ? FF是現(xiàn)場總線基金會 Fieldbus Foundation的縮寫?，F(xiàn)場總線基金會是國際公認(rèn)的、惟一不附屬于某企業(yè)的、非商業(yè)化的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。其宗旨是制定單一的國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。 FF協(xié)議的前身是以美國 FisherRosemount公司為首，聯(lián)合 Foxboro、 Yokogawa、 ABB、 Siemens等 80家公司制定的 ISP協(xié)議，和以 Honeywell公司為首、聯(lián)合歐洲等地的 150家公司制定的 Word FIP協(xié)議。迫于用戶的壓力，支持 ISP和 World FIP的兩大集團于 1994年 9月握手言和，成立了現(xiàn)場總線基金會 Fieldbus Foundation。 2022/2/12 52 ?分低速 H1和高速 H2兩種通信速率； FF總線分為低速現(xiàn)場總線和高速現(xiàn)場總線兩種通信速率。低速現(xiàn)場總線 H1的傳輸速率為 ，高速現(xiàn)場總線HSE的傳輸速率為 100Mbps， H1支持總線供電和本質(zhì)安全特性，最大通信距離為 1900m（如果加中繼器可延長至9500m，最多可直接連接 32個節(jié)點（非總錢供電）、 13個節(jié)點（總線供電）、 6個節(jié)點（本質(zhì)安全要求）。如果加中繼器最多可連接 240個節(jié)點。通信介質(zhì)為雙絞線、光纜或無線電。 2022/2/12 53 ?物理媒介的傳輸信號為曼徹斯特編碼。 ?FF總線以 OSI參考模型為基礎(chǔ)，取其物理層、鏈路層和應(yīng)用層為 FF通信模型的相應(yīng)層次，并在此基礎(chǔ)上增加了用戶層。 2022/2/12 54 ?FF采用可變長幀結(jié)構(gòu)，每幀的有效字節(jié)數(shù)為 0~251個。目前已經(jīng)有 Smar、 Fuji、National、 Semiconductor、 Siemens、Yokogawa等 12家公司可以提供 FF的通信芯片。 2022/2/12 55 ?目前，全世界已有 120多個用戶和制造商成為現(xiàn)場總線基金會的成員?；饡聲依耸澜缟献钪饕淖詣踊O(shè)備供應(yīng)商?；饡蓡T所生產(chǎn)的自動化設(shè)備占世界市場的 90％以上?；饡娬{(diào)中立與公正。所有的成員均可以參加規(guī)范的制訂和評估，所有的技術(shù)成果由基金會擁有和控制。由中立的第三方負(fù)責(zé)產(chǎn)品的注冊和測試等。因此，基金會現(xiàn)場總線具有一定的權(quán)威性、廣泛性和公正性。 2022/2/12 56 2 CAN (Controller Area Network) ?它是由德國 Bosch公司推出、最早用于汽車內(nèi)部監(jiān)測部件與控制部件的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在已經(jīng)逐步應(yīng)用到其它控制領(lǐng)域。 ?CAN協(xié)議也是建立在 OSI模型基礎(chǔ)上的，它采用了 OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和高層的應(yīng)用層，其信號傳輸介質(zhì)為雙絞線 ； ?最高通信速率為 1Mbps（通信距離 40m），最遠(yuǎn)通信距離可達 10km（通信速率為 5kbps），節(jié)點總數(shù)可達 110個。 2022/2/12 57 ?信號傳輸采用短禎結(jié)構(gòu)，有效字節(jié)為 8個； 因而傳輸?shù)臅r間短，受干擾的概率低，每幀信息均采用循環(huán)冗余校驗 CRC及其它檢錯措施，通信誤碼率極低。 CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，這時故障節(jié)點與總線脫離，使其它節(jié)點的通信不受影響。 2022/2/12 58 ?支持多主工作方式； ?被 ISO制定為國際標(biāo)準(zhǔn)。 2022/2/12 59 3 DeviceNet ?是一個開放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)； ?購買者將得到真正免費的開發(fā)該產(chǎn)品的許可； ?特點為：基于 CAN總線、通信模式為生產(chǎn)者/客戶、設(shè)備可互換性、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可隨時連接或斷開、設(shè)備安裝費用少、可方便對網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備進行配置、測試和管理。 ? CAN本身并未指出流量控制、節(jié)點地址分配、通信建立、設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)等具體的細(xì)則。后來在 CAN總線協(xié)議的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了 DeviceNET和 CANopen協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 ? DeviceNET沿用了 CAN 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的 ISO參考模型中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的一部分，并補充了不同的報文的傳送格式，總線訪問仲裁規(guī)則及故障檢測和隔離的發(fā)法。 2022/2/12 60 4 LonWorks ? Lon Works是局部操作網(wǎng)絡(luò) Local Operating Network的縮寫。它是由美國 Echelon公司研制、于 1990年正式公布的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。 ?采用 ISO/OSI模型的全部七層協(xié)議； ?采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法； 2022/2/12 61 ?其最高通信速率為 （通信距離不超過 130m），最遠(yuǎn)通信距離為 27000m（通信速率為 78kbps），節(jié)點總數(shù)可達 32022個。網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等， 被譽為通用控制網(wǎng)絡(luò) 。 2022/2/12 62 ?其技術(shù)的不斷推廣促成了神經(jīng)元芯片的低成本； ?已經(jīng)被定義為建筑自動化協(xié)議的一個標(biāo)準(zhǔn)。 2022/2/12 63 5 PROFIBUS ? PROFIBUS是過程現(xiàn)場總線 Process Field Bus的縮寫。它是德國國家標(biāo)準(zhǔn) DIN 19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 50170所規(guī)定的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。 PROFIBUS由三個兼容部分組成，即 PROFIBUS－DP、 PROFIBUS－ PA和 PROFIBUS－ FMS。其中 PRMUS－ DP是一種高速低成本通信系統(tǒng)； ?參考模型為 ISO/OSI模型， 定義了物理層、鏈路層和應(yīng)用層 ； 2022/2/12 64 ?支持主 從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等傳輸方式； ?傳輸速率范圍寬，傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纜。最高通信速率為 12Mbps（通信距離不超過 100m