【正文】 的傳輸效率，同時又能滿足傳輸信息數(shù)據(jù)的需要。同時通過在協(xié)議中設(shè)置一個固定的參數(shù)通道長度，仍然保證了傳輸協(xié)議長度的不變性，從而使系統(tǒng)的循環(huán)時間無論是進(jìn)行或不進(jìn)行參數(shù)傳輸都保持恒定。傳輸后重新組成參數(shù)數(shù)據(jù)塊是由附加的OSI通訊協(xié)議第2層的DLL(DataLinkLayers)軟件來實現(xiàn)的，用戶不必考慮。　　 　　在相應(yīng)的集總幀上，根據(jù)需要參數(shù)數(shù)據(jù)按序列進(jìn)入?yún)?shù)通道，這意味著一個完整的參數(shù)數(shù)據(jù)塊被分隔為一個個小的數(shù)據(jù)塊，然后這些小的數(shù)據(jù)塊按順序先后進(jìn)入循環(huán)執(zhí)行的協(xié)議里進(jìn)行傳輸。也可以根據(jù)實際要求增加參數(shù)數(shù)據(jù)通道。參數(shù)數(shù)據(jù)通道主要用于總線設(shè)備的初始化和參數(shù)化。參數(shù)數(shù)據(jù)采用主－從式PMS(Peripherals Message Specification)的大量信息的傳輸方法?！　?shù)數(shù)據(jù)通道作為過程數(shù)據(jù)通道的補充，它的作用體現(xiàn)在兩個總線模塊進(jìn)行非周期性復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸時。因此，INTERBUS協(xié)議采用復(fù)合式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即同時采用過程數(shù)據(jù)通道和參數(shù)數(shù)據(jù)通道，這是與其他總線的重要區(qū)別。　　一　　集總幀具有非常高的傳輸效率，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。同時其設(shè)備占有數(shù)據(jù)大多數(shù)是固定的，并在運行中不會改變，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)運行時不會改變?！　≡诩値瑓f(xié)議中，整個系統(tǒng)只有一個循環(huán)運行的通信幀。幀信息包括一個啟動信息，（LOOPBACK），數(shù)據(jù)安全/結(jié)束信息。 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)行器的信號都被放在一個通信幀內(nèi)，這個通信幀稱為集總幀，其結(jié)構(gòu)參見圖5。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。　　因此INTERBUS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)行近似實時雙工性（同時讀入/寫出）的數(shù)據(jù)傳輸，為了實現(xiàn)這種要求，就需要采用不同于面向信息的傳輸方法。為了快速傳輸數(shù)據(jù)，必須提高傳輸速率。比如說，如果我們希望讀出一個輸入模塊上的信息，首先主站發(fā)出一個請求信號給其對應(yīng)的從站設(shè)備(這個請求信號不含有實際需要的信息)，從站設(shè)備送出響應(yīng)回答信號給主站，響應(yīng)回答信號不僅包含了實際的輸入信息，同時還包含了幀信號(控制信號)。面向信息方式的總線系統(tǒng)的循環(huán)周期時間就是各個從站設(shè)備回答時間的總和。主站為了能得到系統(tǒng)的全部信號，就必須按順序?qū)γ總€從站設(shè)備進(jìn)行信息交換，即讀入輸入信號，發(fā)出輸出信號?！　?　　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)，即每個從站都被掛在一個傳輸媒介上。面向信息的通信方法如果采用主從式傳輸系統(tǒng)，則每個從站設(shè)備只能得到主站的請求時才能對傳輸媒介進(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)一個主站向從站設(shè)備發(fā)出一個信息，這個從站接收到此信息后必須發(fā)送確認(rèn)回答信號給主站。每個或多個設(shè)備同時與一個其他設(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。 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延遲時間的問題，任何總線必須找出一個盡可能高效率的協(xié)議?！　∪　∑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）。同時在一個系統(tǒng)中既可以運用電導(dǎo)又可以采用光導(dǎo)，其傳換只需在模塊接口上加一個光電傳換器即可。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，使用運用光導(dǎo)無需改變總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因為傳輸采用對稱的雙絞線，信號采用電位差的形式，許多外部的干擾得到了補償。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?！　°~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。 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。　　根據(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際要求的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其總線物理媒介的傳換由一個特定的終端模塊實現(xiàn)，這根模塊與INTERBUS環(huán)路中遠(yuǎn)程/本地總線段相連接。由于采用電流傳輸?shù)姆椒?，所有相對于常用的電壓傳輸方法具有更高的抗干擾能力。所有的數(shù)據(jù)信號和24V的模塊供電電源通過這根導(dǎo)線進(jìn)行傳輸。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。目前INLINE模塊有數(shù)字/模擬量輸入輸出模塊、氣動閥門模塊及各種功能模塊（如增量模塊、計數(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)成一個用于中小型設(shè)備的獨立的控制系統(tǒng)。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。本地模塊只需要提供給變送器和執(zhí)行器的附加電源。因此每個本地總線段的最大距離是10米。那里所有的變送器/執(zhí)行器的信號集中起來，并連接在本地總線模塊上。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)啟動器、閥門、編碼器和檢測裝置等。安裝遠(yuǎn)程總線的模塊采用混合式的電纜，除傳輸信號外，也傳輸24V（）的模塊供電電源和模塊的變送器電源?！　?　　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，如機器人控制系統(tǒng)，辨識系統(tǒng)等。一個INTERBUS總線系統(tǒng)可有255中繼站，這個限制僅僅因為考慮INTERBUS協(xié)議長度（4096位＝25616位）的原因。按照傳輸?shù)奶匦?，INTERBUS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。　　(2)同時INTERBUS還有一個與控制器（PLC控制器、PC控制器、IPC）相配的數(shù)據(jù)信號總線或接口，這樣現(xiàn)場總線的信號可以通過總線主站與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。當(dāng)總線運行時，主站發(fā)出輸出信號到現(xiàn)場外圍設(shè)備，同時接收現(xiàn)場外圍設(shè)備的輸入信號。 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）。 INTERBUS總線系統(tǒng)的構(gòu)成　　INTERBUS總線系統(tǒng)的構(gòu)成參見圖3。對每個模塊進(jìn)行硬件設(shè)置地址(DIP開關(guān))的工作被省去，這個優(yōu)點特別體現(xiàn)在當(dāng)總線模塊損壞被掉換時，不用重新設(shè)址，當(dāng)然也就不會發(fā)生地址重迭現(xiàn)象。特別對出現(xiàn)總線故障后進(jìn)行處理的方法更加靈活，減少了系統(tǒng)的停機時間。采用點對點的連接可省去終端電阻，這樣系統(tǒng)的擴展性更高，靈活性更強，更適應(yīng)于工況實際的需要。INTERBUS通信采用點對點的連接方法，其示意圖參見圖2。INTERBUS拓?fù)涑藦目偩€控制板引出的主干線外，并具有16分支層，這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能滿足實際應(yīng)用提出的各種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求。各個不同的現(xiàn)場設(shè)備串聯(lián)一起，并與一個主站相連接。與其它的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)不同的是在INTERBUS系統(tǒng)的電纜不僅包括了發(fā)送導(dǎo)線（前站送往后站），還有接收導(dǎo)線。INTERBUS拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的組成參見圖1。 INTERBUS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　　用于現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的開放性的現(xiàn)場總線INTERBUS將所有的過程外圍設(shè)備與控制系統(tǒng)（PLC，PC控制器）統(tǒng)一的連接起來。　　綜上所述，如果我們選擇一個變送器/執(zhí)行器總線，就必須滿足以下要求：① 同時互不干擾地傳輸過程數(shù)據(jù)和參數(shù)數(shù)據(jù)；② 總線的采樣周期必須少于5ms；③ 每個現(xiàn)場總線設(shè)備的字長為8～16位；④ 整個總線系統(tǒng)至少可以帶100個以上的現(xiàn)場總線模塊；⑤ 循環(huán)周期的時間必須可以計算；⑥ 循環(huán)周期的時間是恒定的；⑦ 盡量低的傳輸速率，盡量高的傳輸效率。　　(10) 診斷功能 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，診斷功能不僅能找出錯誤，而且不需特殊的工具，就能糾正故障。它使系統(tǒng)的構(gòu)成更為靈活，更符合工況實際的要求。（如500K的傳輸速率，最大傳輸距離為400米；而12M的傳輸速率，最大距離是100米）　　(8) 傳輸?shù)陌踩?在選擇總線系統(tǒng)時必須注意到傳輸效率這一點，在傳輸效率高的前提下，可以選擇比較低的傳輸速率。 協(xié)議效率 指采用數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議幀中必須要有程序處理的用戶數(shù)據(jù)所占的比率。 傳輸周期的確定性 總線系統(tǒng)傳輸必須具有確定的時間，即控制器發(fā)出控制值的時間間隔及接收現(xiàn)場總線設(shè)備實際值的時間間隔必須是一個定值，這樣才能保證完成控制和調(diào)節(jié)的任務(wù)。速度越快，表示系統(tǒng)的響應(yīng)時間就越短，但是傳輸速度的快速不能僅靠提高傳輸速率來解決。 總線的循環(huán)周期 一個總線系統(tǒng)中所有過程數(shù)據(jù)更新一次的時間，一般應(yīng)在1～5ms之間　　(4) 總線系統(tǒng)的開放性 一個總線必須具有強大的開放性，這開放性指兩方面，一方面能與不同的控制系統(tǒng)相連接，另一方面其通訊的需要必須開放，便于用戶的自行開發(fā)。這兩種數(shù)據(jù)具有完全不同的要求和特點，但是選擇的總線系統(tǒng)中必須能同時傳輸過程數(shù)據(jù)和參數(shù)數(shù)據(jù)。此類設(shè)備需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較為復(fù)雜（參數(shù)數(shù)據(jù)），從32位到1K。因此當(dāng)我們選擇現(xiàn)場總線系統(tǒng)的時候，要注意以下幾點：　　(1)通過對這兩種傳輸方法的分析，可以了解到什么是選擇現(xiàn)場總線系統(tǒng)的關(guān)鍵。圖3表示了兩種不同傳輸方法的不同的導(dǎo)線連接方法。 選擇現(xiàn)場總線系統(tǒng)的關(guān)鍵是什么　　現(xiàn)場總線的技術(shù)實際是采用串聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸和連接的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的并聯(lián)信號傳輸連接的方法，以此實現(xiàn)了控制層與現(xiàn)場設(shè)備層之間的數(shù)據(jù)傳輸。圖2表示的是控制柜過去和現(xiàn)在的重大變化。實踐證明，采用現(xiàn)場總線技術(shù)可以減少50％以上的控制柜的空間，免去DA及AD的傳換，提高了控制精度，減少66％以上的電纜的用量，并能使控制系統(tǒng)智能分散化。同時現(xiàn)場總線對于模擬量信號的傳輸要比并聯(lián)傳輸具有更高的可靠性。這種簡化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使通信技術(shù)能夠在工業(yè)控制領(lǐng)域得到應(yīng)用，也使工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計更加能適應(yīng)實踐的需要。但是在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中就不必采用這種網(wǎng)絡(luò)。 采用簡化的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了現(xiàn)場總線在工業(yè)領(lǐng)域中的成功應(yīng)用　　對于傳統(tǒng)的并聯(lián)傳輸來說，信號的傳輸都采用點到點的傳輸（實際是簡單的連接），不存在傳輸網(wǎng)絡(luò)的問題，當(dāng)確定采用串聯(lián)傳輸方法來實現(xiàn)工業(yè)控制器與現(xiàn)場設(shè)備的信號傳輸后，就產(chǎn)生了另一個問題：