【文章內(nèi)容簡介】 新設(shè)址，當(dāng)然也就不會(huì)發(fā)生地址重迭現(xiàn)象。　　二 INTERBUS總線系統(tǒng)的構(gòu)成　　INTERBUS總線系統(tǒng)的構(gòu)成參見圖3。　　(1) INTERBUS的總線控制板　　INTERBUS的主站，又可稱為總線控制板（PC控制器或PLC控制器的總線接口控制板）。它的作用是對(duì)整個(gè)INTERBUS進(jìn)行控制、組態(tài)和診斷，并有一個(gè)I/O數(shù)據(jù)堆棧，保存了全部的輸入/輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)總線運(yùn)行時(shí)，主站發(fā)出輸出信號(hào)到現(xiàn)場外圍設(shè)備，同時(shí)接收現(xiàn)場外圍設(shè)備的輸入信號(hào)。由于INTERBUS采用主從傳輸?shù)姆椒?，所以在一個(gè)INTERBUS總線系統(tǒng)中只有一個(gè)主站來控制整個(gè)傳輸環(huán)路的流程，主站有一個(gè)連接從站的接口，通過這個(gè)接口引出了整個(gè)環(huán)路。同時(shí)INTERBUS還有一個(gè)與控制器（PLC控制器、PC控制器、IPC）相配的數(shù)據(jù)信號(hào)總線或接口，這樣現(xiàn)場總線的信號(hào)可以通過總線主站與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。INTERBUS總線系統(tǒng)除了主站外，還有從站（INTERBUS模塊），帶有INTERBUS接口的各種儀表，應(yīng)用連接不同控制器的系統(tǒng)藕合器以及組成本地和遠(yuǎn)程總線段的終端模塊。　　(2) 總線段　　INTERBUS總線由互相連接的總線段（最多255個(gè)段）組成。按照傳輸?shù)奶匦裕琁NTERBUS中有三種不同的總線段，即遠(yuǎn)程總線段、本地總線段和INTERBUS Loop段?！　∵h(yuǎn)程總線段 除了第一個(gè)遠(yuǎn)程總線段與主站相連接外，其他每個(gè)遠(yuǎn)程總線段開始于一個(gè)遠(yuǎn)程總線終端模塊，總線終端模塊又稱中繼站。一個(gè)INTERBUS總線系統(tǒng)可有255中繼站，這個(gè)限制僅僅因?yàn)榭紤]INTERBUS協(xié)議長度（4096位＝25616位）的原因。其主要的性能指標(biāo)見表1。　　 　　遠(yuǎn)程總線模塊除了中繼站外，還有遠(yuǎn)程輸入/輸出模塊、遠(yuǎn)程顯示屏模塊、遠(yuǎn)程變頻器模塊，以及作為INTERBUS從站的子控制系統(tǒng)設(shè)備，如機(jī)器人控制系統(tǒng)，辨識(shí)系統(tǒng)等。一種特殊的遠(yuǎn)程總線段稱為安裝遠(yuǎn)程總線段，它連接了安裝總線模塊，其之間的傳輸距離為50米。安裝遠(yuǎn)程總線的模塊采用混合式的電纜，除傳輸信號(hào)外，也傳輸24V（）的模塊供電電源和模塊的變送器電源。所以安裝遠(yuǎn)程總線模塊往往采用IP65以上的等級(jí)，其優(yōu)點(diǎn)是直接安裝在機(jī)器上或工業(yè)設(shè)備上，省去了很大一部分安裝時(shí)間和安裝電纜。常用的安裝遠(yuǎn)程總線模塊有輸入/輸出模塊、變頻器、馬達(dá)啟動(dòng)器、閥門、編碼器和檢測裝置等。　　本地總線段 每個(gè)終端中繼站引出一個(gè)由本地總線模塊組成的本地總線段，本地總線的任務(wù)是傳輸短距離的信號(hào)，主要運(yùn)用在控制柜或放在現(xiàn)場的控制盒里。那里所有的變送器/執(zhí)行器的信號(hào)集中起來，并連接在本地總線模塊上。因?yàn)閭鬏斁嚯x短的原因，所以兩個(gè)本地總線模塊之間的信號(hào)傳輸采用簡單的帶有TTL電平的物理方法。因此每個(gè)本地總線段的最大距離是10米。本地總線段的模塊供電電源由遠(yuǎn)程終端中繼模塊提供。本地模塊只需要提供給變送器和執(zhí)行器的附加電源。按照采用不同類型的本地總線模塊，本地總線段主要可分ST－本地總線，INLINE－本地總線。值得一提的是INLINE模塊是開放性的總線模塊，通過各種總線耦合器（如Profibus耦合器、Devicenet耦合器、Canopen耦合器）與其他總線相連。一些氣動(dòng)閥門也可以直接與INLINE模塊相連。目前INLINE模塊有數(shù)字/模擬量輸入輸出模塊、氣動(dòng)閥門模塊及各種功能模塊（如增量模塊、計(jì)數(shù)模塊、V24通信模塊、智能式控制器模塊、變頻器模塊），可以能構(gòu)成一個(gè)用于中小型設(shè)備的獨(dú)立的控制系統(tǒng)?！　NTERBUS Loop段 INTERBUS Loop本地總線段是具有IP65等級(jí)的直接用于現(xiàn)場的本地總線段。盡管其傳輸?shù)脑砣圆捎肐NTERBUS集總幀的方法，但是傳輸媒介是采用一根兩芯無屏蔽的導(dǎo)線。每個(gè)Loop模塊通過這根導(dǎo)線聯(lián)成一個(gè)環(huán)路。所有的數(shù)據(jù)信號(hào)和24V的模塊供電電源通過這根導(dǎo)線進(jìn)行傳輸。Loop環(huán)路采用電流環(huán)的原理。由于采用電流傳輸?shù)姆椒ǎ邢鄬?duì)于常用的電壓傳輸方法具有更高的抗干擾能力。需傳輸?shù)男盘?hào)以Manchester編碼的形式迭加在24V供電電源上。其總線物理媒介的傳換由一個(gè)特定的終端模塊實(shí)現(xiàn)，這根模塊與INTERBUS環(huán)路中遠(yuǎn)程/本地總線段相連接。一個(gè)Loop環(huán)路可帶63模塊，總長為200米，每個(gè)模塊之間的距離是20米?！　「鶕?jù)工業(yè)控制系統(tǒng)以及工業(yè)現(xiàn)場的需要，利用以上不同的INTERBUS總線段可以構(gòu)成不同的能夠滿足一切實(shí)際要求的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。　　(3) 數(shù)據(jù)傳輸媒介　　INTERBUS的傳輸媒介主要有三種：銅導(dǎo)線傳輸媒介，光導(dǎo)線傳輸媒介和其他傳輸媒介。在一個(gè)INTERBUS總線系統(tǒng)中，這三種傳輸媒介可以混合使用，以提高構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的靈活性?！　°~導(dǎo)線傳輸媒介 銅導(dǎo)電纜的傳輸媒介是INTERBUS總線系統(tǒng)中最常用的一種傳輸媒介。它由兩對(duì)雙絞線和一個(gè)屏蔽線組成。雙絞線保證導(dǎo)線能在電磁場的環(huán)境下工作，導(dǎo)線外殼鍍鋅的屏蔽層保護(hù)導(dǎo)線的電污染。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ú捎肦S485原則。因?yàn)閭鬏敳捎脤?duì)稱的雙絞線，信號(hào)采用電位差的形式，許多外部的干擾得到了補(bǔ)償。　　光導(dǎo)線傳輸媒介 INTERBUS是第一個(gè)采用光導(dǎo)傳輸技術(shù)的現(xiàn)場總線，早在1994年就制定了DIN19258的光導(dǎo)傳輸?shù)难a(bǔ)充文件，每個(gè)模塊都可以方便地采用光導(dǎo)傳輸媒介。在INTERBUS總線系統(tǒng)中無論電導(dǎo)還是光導(dǎo)都采用全雙工制，使用運(yùn)用光導(dǎo)無需改變總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。光導(dǎo)技術(shù)在INTERBUS中既可以運(yùn)用在遠(yuǎn)程總線段，也可以用在本地總線段上。同時(shí)在一個(gè)系統(tǒng)中既可以運(yùn)用電導(dǎo)又可以采用光導(dǎo)，其傳換只需在模塊接口上加一個(gè)光電傳換器即可。傳輸距離的長度取決于采用光導(dǎo)的材料，一般塑料光導(dǎo)為70米，硬塑光導(dǎo)（HCS）為300米，玻璃光導(dǎo)為3000米左右?！　∑渌麄鬏斆浇?如主要用在物流，高架庫上的紅外線傳輸方法（最大距離為200米）。用于汽車行業(yè)的特殊的電槽高頻傳輸方法和用于旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)、起重機(jī)、機(jī)器人等的電環(huán)式傳輸方法等（最大旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為每分60轉(zhuǎn)）?！　∪?INTERBUS的數(shù)據(jù)傳輸方法　　(1) 面向信息的傳輸方法　　為了克服由于采用串聯(lián)傳輸方法引起的信號(hào)延遲時(shí)間的問題，任何總線必須找出一個(gè)盡可能高效率的協(xié)議。按照面向信息的傳輸方法只能在一定的條件下能滿足過程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?，因?yàn)槊嫦蛐畔⒌膫鬏敺椒ㄖ饕糜邳c(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接時(shí)大數(shù)據(jù)塊的通訊。每個(gè)或多個(gè)設(shè)備同時(shí)與一個(gè)其他設(shè)備進(jìn)行通訊，所有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被“裝入”信息幀里，即包含啟動(dòng)位、地址、控制信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)安全信息（CRC）和結(jié)束位，參見圖4。借助于信息幀可以使每個(gè)設(shè)備知道，一個(gè)電報(bào)的開始/結(jié)束，電報(bào)的發(fā)送/接收地址，數(shù)據(jù)的正確性（通過檢驗(yàn)CRC數(shù)據(jù)）。面向信息的通信方法如果采用主從式傳輸系統(tǒng)，則每個(gè)從站設(shè)備只能得到主站的請求時(shí)才能對(duì)傳輸媒介進(jìn)行訪問，而且還要發(fā)出相應(yīng)的確認(rèn)回答，這就是說，當(dāng)一個(gè)主站向從站設(shè)備發(fā)出一個(gè)信息，這個(gè)從站接收到此信息后必須發(fā)送確認(rèn)回答信號(hào)給主站。主從傳輸方法的好處是不會(huì)產(chǎn)生訪問沖突的現(xiàn)象?！　?　　面向信息的通信方法往往被用于線性拓?fù)涞目偩€網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即每個(gè)從站都被掛在一個(gè)傳輸媒介上。每個(gè)從站設(shè)備必須占有本身地址，當(dāng)主站向傳輸總線發(fā)出信號(hào)時(shí)，通過比較主站發(fā)出的信號(hào)中含有的目標(biāo)地址和從站設(shè)備的本身地址，以確定這一信號(hào)是否屬于自己。主站為了能得到系統(tǒng)的全部信號(hào)，就必須按順序?qū)γ總€(gè)從站設(shè)備進(jìn)行信息交換，即讀入輸入信號(hào)，發(fā)出輸出信號(hào)。每個(gè)從站設(shè)備為了完成信號(hào)從主站傳送到本身，并從本身送給主站一個(gè)反饋（確認(rèn)）回答這個(gè)過程，需要相應(yīng)的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間稱為回答時(shí)間，取決于設(shè)備本身處理信號(hào)的快慢，數(shù)據(jù)量的多少以及采用的傳輸速率。面向信息方式的總線系統(tǒng)的循環(huán)周期時(shí)間就是各個(gè)從站設(shè)備回答時(shí)間的總和。　　以上可見，面向信息的通信方法采用線性拓?fù)涞闹鲝氖娇偩€網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其傳輸效率比較低。比如說，如果我們希望讀出一個(gè)輸入模塊上的信息，首先主站發(fā)出一個(gè)請求信號(hào)給其對(duì)應(yīng)的從站設(shè)備(這個(gè)請求信號(hào)不含有實(shí)際需要的信息)，從站設(shè)備送出響應(yīng)回答信號(hào)給主站，響應(yīng)回答信號(hào)不僅包含了實(shí)際的輸入信息，同時(shí)還包含了幀信號(hào)(控制信號(hào))。整個(gè)傳輸信息中含有的實(shí)際信息，即I/O信號(hào)很少，就是說傳輸效率不高。為了快速傳輸數(shù)據(jù)，必須提高傳輸速率。這正是在工業(yè)實(shí)踐中所不希望的?！　∫虼薎NTERBUS采用了另外的傳輸協(xié)議的方法，現(xiàn)場總線層，即變送器/執(zhí)行器層的一個(gè)重要任務(wù)是通過簡單便宜的總線接口將各設(shè)備連接起來進(jìn)行近似實(shí)時(shí)雙工性（同時(shí)讀入/寫出）的數(shù)據(jù)傳輸，為了實(shí)現(xiàn)這種要求，就需要采用不同于面向信息的傳輸方法。面向過程數(shù)據(jù)的傳輸方法完全能滿足變送器/執(zhí)行器層的要求。一種面向過程數(shù)據(jù)的傳輸方法，比方INTERBUS所采用的方法，稱為集總幀協(xié)議。　　 　　(2) 面向過程數(shù)據(jù)的傳輸方法——集總幀協(xié)議　　在面向過程數(shù)據(jù)的傳輸方法中，所有變送器和執(zhí)行器的信號(hào)都被放在一個(gè)通信幀內(nèi)，這個(gè)通信幀稱為集總幀，其結(jié)構(gòu)參見圖5。在這種情況下，整個(gè)包括所有設(shè)備的系統(tǒng)只有一個(gè)協(xié)議，只需要一個(gè)幀信息（控制信息）。幀信息包括一個(gè)啟動(dòng)信息，（LOOPBACK），數(shù)據(jù)安全/結(jié)束信息。在集總幀中，如果系統(tǒng)帶的設(shè)備越多，傳輸效率就越高，因?yàn)橛行畔⑴c控制信息的比例越高?！　≡诩値瑓f(xié)議中，整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)循環(huán)運(yùn)行的通信幀。對(duì)于主站來講，帶有I/O信息的所有設(shè)備被看作一個(gè)“邏緝”設(shè)備，現(xiàn)場設(shè)備的地址正好對(duì)應(yīng)于通信幀中的數(shù)據(jù)在協(xié)議中的物理位置，這樣我們就不需要給現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行地址設(shè)置，總線的管理得到了簡化。同時(shí)其設(shè)備占有數(shù)據(jù)大多數(shù)是固定的，并在運(yùn)行中不會(huì)改變，所以這種協(xié)議很符合用于變送器/執(zhí)行器層上設(shè)備的情況，如編碼器占有24位長度，這長度在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不會(huì)改變。這樣通過確定總線帶設(shè)備的個(gè)數(shù)，就能知道協(xié)議的長度，通過知道協(xié)議的長度就能知道傳輸?shù)臅r(shí)間，如果知道了傳輸時(shí)間，那么每個(gè)設(shè)備就能保證得到一個(gè)恒定的采樣時(shí)間，所以可以認(rèn)為集總幀具有實(shí)時(shí)性?！　〖値哂蟹浅８叩膫鬏斝?，這樣盡管INTERBUS采用500K的傳輸速率，同樣能夠快速傳輸信息，其帶來的好處不僅提高了抗干擾的能力，而且也為今后繼續(xù)提高傳輸速率提供了廣泛的余地。不同現(xiàn)場總線的傳輸效率的比較參見表2?！　∫?INTERBUS的PCP參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸方法　　在工業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中，特別是在現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸中，不僅需要傳輸過程數(shù)據(jù)，即字位短（1~16位）具有實(shí)時(shí)性要求的循環(huán)傳輸數(shù)據(jù)，而且在一定的情況下也需要傳輸參數(shù)數(shù)據(jù)，即字位較長（100K位）無實(shí)時(shí)性要求的非循環(huán)傳輸數(shù)據(jù)。因此，INTERBUS