现场总线电缆工业用以太网电缆

一，工业总线三种基本类型*传感器级总线，即485总线网络*设备级总线，即HART总线网络*现场总线，即FieldBus现场总线网络现场总线定义：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现场总线分为以下几种：下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。

1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。

该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。

基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。

FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。

后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。

FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。

2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。

CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。

CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。

CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。

已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。

以太⽹与⼯业以太⽹的区别 以太⽹产⽣延迟的主要原因是冲突，其原因是它利⽤了CSMA/CD技术。

在传统的共享⽹络中，由于以太⽹中所以的站点，采⽤相同的物理介质相连，这就意味着2台设备同时发出信号时，就会出现信号见的互相冲突。

为了解决这个问题，以太⽹规定，在⼀个站点访问介质前，必须先监听⽹络上有没有其他站点在同时使⽤该介质。

如果有则必须等待，此时就发⽣了冲突。

为了减少冲突发⽣的⼏率，以太⽹常采⽤1-持续CSMA，⾮持续CSMA，P-持续CSMA的算法2。

由于以太⽹是以办公为⽬标设计的，并不完全符合⼯业环境和标准的要求，将传统的以太⽹⽤于⼯业领域还存在着明显的缺陷。

但其成本⽐⼯业⽹络低，技术透明度⾼，特别是它遵循IEEE802.3协议为各⼚商⼤开了⽅便之门。

以太⽹的缺陷 1、确定性 由于以太⽹的MAC层协议是CSMA/CD，该协议是的⽹络上存在冲突。

对于⼀个⼯业⽹络，如果存在着⼤量的冲突，就必须多次重发数据，使得⽹络间通信的不确定性⼤⼤增加，带来系统控制性能的降低。

2、实时性 在中，在⼀个事件发⽣之后，系统必须在⼀个可以准确预见的时间范围内作出反应。

⽽⼯业上对数据传输的实时性要求⾮常⾼，数据的更新是在数⼗毫秒完成。

⽽以太⽹的CSMA/CD机制，当发⽣冲突时重发数据，可以尝试16次，这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。

⽽设备的掉线，可能会造成重⼤的设备或者⼈⾝安全事故。

3、可靠性 以太⽹是为商业设计的，但应⽤到⼯业现场，⾯对恶劣的⼯况、严重的线间⼲扰，必然降低其可靠性。

所以⼯业⽹络要求具有⾼的可靠性，可恢复性以及可维护性。

的解决机制 1、交换技术 将共享的局域⽹进⾏有效的冲突域划分机制。

各个领域之间⽤交换机连接，减少冲突问题和错误传输。

这样可以尽量避免冲突的发⽣，提⾼系统的确定性。

2、⾼速以太⽹ 冲突的发⽣与负载有关，负载越⼤，发⽣冲突的概率越⼤。

提⾼以太⽹的通讯速度，可以有想降低⽹络的负荷。

单片机作业工业总线与温度测量班级：学号：姓名：工业总线可分为以下三种基本类型:传感器级总线、设备级总线和现场总线。

传感器级和设备级总线属于较低层次的工业网络,用于处理传感器、行程开关、继电器、接触器和阀门定位器这类工业设备;而现场总线是一种较高层次的工业网络,用于完成一些过程控制器或现场仪表之间的通信。

另外,由于设备级总线和现场总线有时完成相同的功能,因此它们之间是相互关联的,并且可同时存在于同一系统中(现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。

随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。

由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。

近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。

现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等1、基金会现场总线FF现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总线。

以太网、CAN总线、RS485总线都属于现场总线范畴，用户根据不同的场合和应用需求而采用不同的现场总线方式，每种总线有不同的标准特性，通过以下描述了解各种总线的特性以及各种总线优缺点。

一、RS485接口标准✧RS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+〔2-6〕V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-〔2-6〕V表示。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

✧RS-485的数据最高传输速率为10Mbps✧RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。

✧RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。

而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。

即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

但RS-485总线上任何时候只能有一发送器发送。

✧因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。

✧因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。

二、CAN总线接口标准✧国际标准的工业级现场总线，传输可靠，实时性高；✧传输距离远〔最远10Km〕，传输速率快〔最高1MHz bps〕；✧单条总线最多可接110个节点，并可方便的扩充节点数；✧多主结构，各节点的地位平等，方便区域组网，总线利用率高；✧实时性高，非破坏总线仲裁技术，优先级高的节点无延时；✧出错的CAN节点会自动关闭并切断和总线的联系，不影响总线的通讯；✧报文为短帧结构并有硬件CRC校验，受干扰概率小，数据出错率极低；✧自动检测报文发送成功与否，可硬件自动重发，传输可靠性很高；✧硬件报文滤波功能，只接收必要信息，减轻cpu负担，简化软件编制；✧通讯介质可用普通的双绞线，同轴电缆或光纤等；✧CAN总线系统结构简单，有极高的性价比。

浅论工业以太网技术1.引言网络技术的迅速发展引发了自动控制领域的深刻技术变革，以现场总线和工业以太网技术为代表的控制网络技术是现代自动控制技术与信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，也是信息化带动工业化的重点方向。

目前网络控制技术正从传统的控制网络技术——现场总线向现代控制网络技术——工业以太网技术的方向发展。

2.工业以太网的产生工业以太网是西门子公司提出的一种基于以太网通讯的一种工业用的通讯模式。

在技术上与商业以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能够满足工业现场的需要，也就是满足环境性、可靠性、安全性以及安装方便等要求的以太网。

以太网是按IEEE802.3标准的规定，采用带冲突检测的载波侦听多路访问方法(CSMA/CD)对共享媒体进行访问的一种局域网。

其协议对应于ISO/OSI七层参考模型中的物理层和数据链路层，以太网的传输介质为同轴电缆、双绞线、光纤等，采用总线型或星型拓扑结构，传输速率为10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps 或更高。

在办公和商业领域，以太网是最常用的通信网络，近几年来，随着以太网技术的快速发展，以太网技术已开始广泛应用于工业控制领域，它是现代自动控制技术和信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，同时也是信息化带动工业化的重点方向。

国内对工业以太网络技术的需求日益增加，在石油、化工、冶金、电力、机械、交通、建材、楼宇管理、现代农业等领域和许多新规划建设的项目中都需要工业以太网络技术的支持。

以太网是当今最流行、应用最广泛的通信技术，具有价格低、多种传输介质可选、高速度、易于组网应用等诸多优点，而且其运行经验最为丰富，拥有大量安装维护人员，是一种理想的工业通信网络。

首先，基于TCP/IP的以太网是一种开放式通信网络，不同厂商的设备很容易互联。

DCS、FCS与工业以太网的区别和联系摘要：本文对DCS（集散控制系统/分布式控制系统/distributed control system）、FCS(现场总线控制系统)和工业以太网三种工业自动化控制系统进行了简要的介绍，结合其各自的特点对它们之间的区别和联系进行了论述。

希望读者能够通过本文，对这三种控制系统有一定的认识和了解。

关键词：DCS FCS 工业以太网区别联系1 概述DCS是20世纪70年代随着微处理器的出现而逐渐发展起来的一种计算机控制系统。

因其控制功能分散、操作监视与管理功能集中的特点，称为分布式控制系统。

它是目前在工业控制领域应用最广的计算机控制系统。

由于DCS存在生产厂商专有技术造成的硬件与软件的封闭性，20世纪90年代出现了现场总线技术FCS，它是连接智能测量与控制设备的全数字式、双向传输、具有多节点分支结构的通信链路，是工业自动化领域近年来的热点。

以太网是最著名的几种局域网之一，应用范围很广，它不仅是一种主要的办公自动化局域网，在工业控制网中也得到一定的应用。

以太网在工业控制网络结构中有两种不同的应用，一类是把以太网用在复合型结构的通信网络中作为管理子网，传递生产管理信息；另一类是把以太网当作控制网络使用，即把所有的工作站直接挂在以太网上传递过程数据。

2 三类控制系统的特点2.1DCS的特点典型DCS系统的体系结构一般为三层，即管理级、监控级（工程师站/操作站）和过程控制级，有三级网络连接各层相应的设备。

DCS因而具有三种类型的产品，即仪表型分散控制系统；以PLC为基础的分散控制系统；以PC总线为基础的分散控制系统。

DCS过程控制器与现场变送器的直接连接采用一对一的设备连接方式，需消耗大量的连接电缆且安装和维护费时费力。

DCS属于半数字系统,还需大量的AI/ AO、DI/DO和PI/ PO等中间模板来完成模拟量与数字量间的信息转换。

DCS系统的特点如下：1)集4C(Communication，Computer，Control，CRT)技术与一身；2)是从上到下的树状拓扑系统，其中通信是关键；3)PID功能在中继站中，中继站连接计算机、现场仪器仪表与控制装置；4)是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表；5)与现场仪器仪表间使用模拟信号进行通信；6)成本高，各公司产品不能互换和互操作；7)常用于控制精度要求高的大规模连续过程控制。