【正文】 ?3）現(xiàn)場總線通過網(wǎng)關(guān)與 DCS并行集成 ?若在一個工廠中并行運行著 DCS和現(xiàn)場總線系統(tǒng)，則還可以通過一個網(wǎng)關(guān)來連接兩者。 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ? 4．現(xiàn)場總線的應(yīng)用 ?1）現(xiàn)場總線集成在 DCS的 I/O總線上 ? 如圖所示為 DCS在 I/O總線上集成現(xiàn)場總線的原理。 ? 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)參照 ISO/OSI模型的第一、二和七層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，另外增加了用戶層。 HART協(xié)議參照 ISO/OSI模型的第一、二和七層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。 ?3） PROFIBUS ? PROFIBUS（ Process Field Bus，過程現(xiàn)場總線）是德國標(biāo)準(zhǔn)，于 1991年在 DIN19245中公布。 圖 725 FCS和 DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ? 3．幾種典型的現(xiàn)場總線 ?1） CAN ? CAN（ Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）由德國 Bosch公司設(shè)計。 ?圖 725所示為 FCS和 DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較。 ?④ 實現(xiàn)現(xiàn)場管理和控制的統(tǒng)一。 ?② 基本過程控制、報警和計算功能等完全分布在現(xiàn)場完成。 ?現(xiàn)場總線技術(shù)的基本內(nèi)容：以串行通信方式取代傳統(tǒng)的 4～ 20mA的模擬信號，一條現(xiàn)場總線可為眾多的可尋址現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)多點連接，支持底層的現(xiàn)場智能設(shè)備與高層的系統(tǒng)之間利用公用傳輸介質(zhì)交換信息。 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ? 現(xiàn)場總線技術(shù) ? 1．現(xiàn)場總線的基本內(nèi)容和發(fā)展概況 ?現(xiàn)場總線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它是自動控制領(lǐng)域中，計算機通信體系最低層的低成本網(wǎng)絡(luò)。握手包只有一個PID域，其格式如圖所示。 ?接收包（ IN） ?發(fā)送包（ OUT） ?設(shè)置包（ SETUP） 圖 722 SOF包格式 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ? （ 2）數(shù)據(jù)包（ Data Packet） ?一個數(shù)據(jù)包包括 PID域、數(shù)據(jù)域和 CRC域 3個部分，其格式如圖所示。 圖 721 標(biāo)志包格式 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ?下面分別討論標(biāo)志包中的 4種類型。一個設(shè)備可有 16個端點號。 ? ADDR：設(shè)備地址域，用于確定包的傳輸目的地，長度為 7位，可有 128個地址。 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) ? SYNC：所有包的開始都是同步（ SYNC）域，輸入電路利用它來同步，以便在有效數(shù)據(jù)到來時進行識別，長度為 8位。 ?（ 1）令牌包（ Token Packet） ? USB總線是一種基于標(biāo)志的總線協(xié)議，所有的交換都以標(biāo)志包為首部。 ? 5） USB交換的包格式 ?USB總線的傳輸包含一個或多個交換（ Transaction）包。 ?（ 3）中斷傳輸 ?中斷（ Interrupt）是輸入到主機的單向傳輸，它用于不固定的、少量的數(shù)據(jù)傳送。 ?（ 2）批傳輸 ?批（ Bulk）傳輸可以是單向或雙向的。如圖 720（ b）所示 圖 720 外接電阻連接圖 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ? 4） USB傳輸類型 ?USB支持控制信號流、塊數(shù)據(jù)流、中斷數(shù)據(jù)流和實時數(shù)據(jù)流 4種數(shù)據(jù)類型。 ? USB主機有一個獨立于 USB的電源管理系統(tǒng)（ APM）。其中， D+和 D?為信號線，傳送信號的是一對雙絞線， VBUS和 GND是電源線，用來提供電源，如圖 720（ a）所示。 ?每個 USB設(shè)備都必須有設(shè)備描述器、設(shè)置描述器、接口描述器和端點描述器。 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ?（ 3）管道 ? USB支持功能性和控制性數(shù)據(jù)的傳送，這些傳送發(fā)生在主機軟件和 USB設(shè)備的端點之間，把 USB設(shè)備的端點和主機軟件的聯(lián)合稱為管道（ Pipe）。 ? 當(dāng)插入設(shè)備時，系統(tǒng)分給每個邏輯設(shè)備一個惟一的地址，且每個設(shè)備上的端點都有不同的端點號。 Hub即集線器，由中繼器和控制器構(gòu)成，中繼器負責(zé)連接的建立和斷開，控制器管理主機與 Hub間的通信及幀定時。 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 圖 718 USB系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)示意圖 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ? PC的 USB拓撲結(jié)構(gòu)中 USB設(shè)備連接方式如圖 719所示。 ?USB系統(tǒng)的組成如圖 717所示，它包括 USB主機、USB設(shè)備（ Hub和功能設(shè)備）和連接電纜。 ?USB和 IEEE l394具有連接多種不同外設(shè)的特點，故也可以稱為外部設(shè)備總線。它們的引腳分配及原理如圖所示。 ? MAX481E/MAX488E是低電壓電源（ +5V） RS—485/RS— 422收發(fā)器。 200mV 177。 3V 177。 10V 177。 100?A （開路） 接收器輸入電壓范圍 177。 100?A （開路） 177。 （帶負載） 177。 2V（帶負載） 177。 （帶負載） 177。 15V（帶負載） 177。 6V 177。 圖 715 兩種標(biāo)準(zhǔn)的連接電路比較 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 特性參數(shù) RS— 232C RS— 423 RS— 422A RS— 485 工作模式 單端發(fā)單端收 單端發(fā)雙端收 雙端發(fā)雙端收 雙端發(fā)雙端收 驅(qū)動器和接收器數(shù)目 1個驅(qū)動器 1個接收器 1個驅(qū)動器 10個接收器 1個驅(qū)動器 10個接收器 32個驅(qū)動器 32個接收器 最大電纜長度 15m 1200m(1kbps) 1200m(100kbps) 1200m(100kbps) 最大數(shù)據(jù)傳輸速率 20kbps 100kbps(12m) 10Mbps(12m) 10Mbps(15m) 驅(qū)動器輸出最大電壓值 177。 ? 圖 715（ b）由于采用雙工連接方式，故在任一時刻兩站都可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 ?其電路結(jié)構(gòu)采用在平衡連接電纜兩端有終端電阻，在平衡電纜上掛發(fā)送器、接收器或組合收發(fā)器的形式（見圖 715）。 計算機控制技術(shù) 第 7章 多微處理器控制系統(tǒng) 多微處理器控制系統(tǒng)總線 ? 2） RS— 485 ?工業(yè)過程控制中，往往要求用最少的信號線來完成通信任務(wù)。 ?圖 714（ a）中， RS— 423— A由于采用了差分電路接收