工控领域最流行的九大现场总线
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1.现场总线概述现场总线(Field bus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点,因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络。
简单说,现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输,是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
现场总线应用行业:现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用,对国民经济的增长有着非常重要的影响。
现场总线主要应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。
现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式.全数字化.多点通信的底层控制网络。
①现场总线的定义:现场总线是用于现场仪表与控制室之间的一种“全数字化,双向.多变量,多点多站的通信系统”其本质含义表现在以下六个方面:现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能模块和开放式互连网络②现场总线的优点:实现了全数字化通信,不同厂家产品互操作;实现了真正的分布式控制(分散式控制):可以传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简单诊断信息一并传送,可以产生最先进的现场仪表,多变量变送器;提高了测试精度;增强了系统的自治性。
现场总线特征(1) 全数字化通信(2) 开放型的互联网络(3) 互可操作性与互用性(4) 现场设备的智能化(5) 系统结构的高度分散性(6) 对现场环境的适应性现场总线特点及缺陷现场控制设备具有通信功能,便于构成工厂底层控制网络。
通信标准的公开、一致,使系统具备开放性,设备间具有互可操作性。
功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。
控制功能下放到现场,使控制系统结构具备高度的分散性。
6种现场总线简介现场总线:一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、双相串行,多借点的通信总线。
1、P rofibusProfibus是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准prEN 50170的现场总线。
ISO/OSI模型也是它的参考模型。
由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA 组成了Profibus系列。
DP型用于分散外设间的高速传输,适合于加工自动化领域的应用。
FMS意为现场信息规范,适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化,而PA型则是用于过程自动化的总线类型,它遵从IEC1158-2标准。
该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。
它采用了OSI模型的物理层、数据链路层,由这两部分形成了其标准第一部分的子集,DP型隐去了3~7层,而增加了直接数据连接拟合作为用户接口,FMS型只隐去第3~6层,采用了应用层,作为标准的第二部分。
PA型的标准目前还处于制定过程之中,其传输技术遵从IEC1158-2 (1 )标准,可实现总线供电与本质安全防爆。
Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。
主站具有对总线的控制权,可主动发送信息。
对多主站系统来说,主站之间采用令牌方式传递信息,得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权,共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。
按Profibus的通信规范,令牌在主站之间按地址编号顺序,沿上行方向进行传递。
主站在得到控制权时,可以按主—从方式,向从站发送或索取信息,实现点对点通信。
主站可采取对所有站点广播(不要求应答)或有选择地向一组站点广播。
Profibus的传输速率为96~12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m,15Mbps时为400m,可用中继器延长至10km。
其传输介质可以是双绞线,也可以是光缆,最多可挂接127个站点。
几种现场总线技术的介绍比较----[编者按]:现场总线技术是自动化领域计算机、通讯和网络技术的发展而发展起来的新兴技术,它是先进的电子技术、仪表技术、计算机技术和网络技术的集成体。
现场总线(Filedbus)是在生产现场用于连接智能现场设备的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络,现场总线控制系统FCS(Filedbus control system)则是基于现场总线的自动控制系统,即以现场总线作为工厂底层网络,通过网络集成而构成的自动控制系统网络,按照公开、规范的通讯协议在智能设备之间、智能设备与远程计算机之间实现数据传输和信息交换,从而实现控制与管理一体化的综合自动控制系统。
纵观控制系统的发展过程,任何一种新的控制系统的出现都是针对旧的控制系统存在的缺陷而给出的解决方案,并在用户需求和市场竞争等外部因素的推动下占据主导地位,现场总线和现场总线控制系统的产生和发展也经历了同样的过程。
[FCS的发展与历史]现场总线技术(FCS)简介现场总线(Fieldbus)是80年代末、90年代初国际上发展形成的,用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术,已经受到世界范围的关注,成为自动化技术发展的热点,并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。
现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层,作为工厂设备级基础通讯网络,要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点:具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定,多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。
由于上述特点,现场总线系统从网络结构到通讯技术,都具有不同上层高速数据通信网的特色。
一章1、现场总线:应用在生产现场,在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。
2、现场总线技术特点:系统的开放性、互可操作性、通信的实时性和确定性、现场设备的智能与功能自治性、对现场环境的适应性。
3、现场总线的优越性:节省硬件数量与投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有系统集成主动权、提高系统的准确性与可靠性。
4、企业网络系统按功能结构划分为:企业资源规划层ERP、制造执行层MES、现场控制层FCS。
二章1、总线协议:总线上的设备如何使用总线的一套规划。
2、总线主设备:有能力在总线上发起通信的设备。
3、总线仲裁:对总线冲突的处理过程,根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。
有集中仲裁和分布式仲裁两种。
4、数据通信系统中,无线传输媒体:电磁波、红外线。
有线媒体:双绞线、电缆、电力线、光缆。
5、工业数据通信中常用数据传输速率9600b/s、31.25kb/s、500kb/s、1mb/s、2.5mb/s、10mb/s、100mb/s。
6、误码率pe:数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。
用处:7、增加带宽w并不能无限制地是信道容量增大。
8、模拟数据编码:采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态。
数字数据编码:用低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。
9、模拟数据编码的三种编码方法:幅值键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。
10、曼彻斯特编码定义:数据通信中最常用的一种基带信号编码。
好处:在一个位时间内,其中间点总有一次信号电平的变化,这一信号电平的变化可用来作为节点间的同步信息,无需另外传送同步信息。
11、串行传输:数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。
并行传输:将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上传输。
12、同步传输和异步传输是指通信处理中使用时钟信号的不同方式。
13、同步原因:接收方为了能正确恢复位串序列,必须能正确区分出信号中的每一位,区分出每个字符的起始与结束位置,区分出报文帧的起始与结束位置。
现场总线有哪些-现场总线种类————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:现场总线有哪些?现场总线种类现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式.全数字化.多点通信的底层控制网络。
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的层控制网络。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力,采用可进行简单连接的双绞线等为总线,把多个测量控制仪表连接成网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际需要的自动控制系统。
现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。
随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的降低,计算机与计算机网络系统得到迅速发展。
现场总线可实现整个企业的信息集成,实施综合自动化,形成工厂底层网络,完成现场自动化设备之间的多点数字通信,实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。
为什么要用现场总线?我们通过对现场总线在不同情况下不同机构和不同的人公认的对现场总线的本质体现中了解;1)中现场通信网络用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。
现场设备互联依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。
互操作性用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路,从而可以自由地集成FCS。
2)分散功能块FCS 废弃了dcs 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站,彻底地实现了分散控制。
3)通信线供电通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。
现场总线概述现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。
现场总线控制系统(FCS)的出现引起了传统的PLC和DCS控制系统基本结构的革命性变化。
现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。
更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。
尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来,结合Internet 和Intranet 的迅猛发展,现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。
现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。
1 现场总线的发展计算机控制系统的早期,采用一台小型机控制几十条控制回路,目的是降低每条回路的成本。
但由于计算机的故障将导致所有控制回路失效,所以后来发展成分布式控制(DCS),即由多台微机进行数据采集和控制,微机间用局域网(LAN)连接起来成为一个统一系统。
DCS沿用了二十多年,其优点和缺点均充分显露。
最主要的问题仍然是可靠性:一台微机坏了,该微机管辖下的所有功能都失效;一块AD板上的模/数转换器坏了,该板上的所有通道(8或16个)全部失效。
曾有过采用双机双I/O等冗余设计,但这又增加了成本,增加了系统的复杂性。
为了克服系统可靠性、成本和复杂性之间的矛盾,更为了适应广大用户要求的系统开放性、互操作性要求,实现控制系统的网络化,一种新型控制技术──现场总线控制系统(FCS)正迅速发展起来。
1.1 什么是现场总线从名词定义来讲,现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。
而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。
数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。
通俗地讲,现场总线是用在现场的总线技术。
传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式,从PLC控制各个电器元件,对应每一个元件有一个I/O口,两者之间需用两根线进行连接,作为控制和/或电源。
SUPCON Automation主要现场总线与现场总线控制系统冯冬芹浙江浙大中控技术有限公司浙江大学工业自动化国家工程研究中心浙大中控主要内容•现场总线的产生与发展过程•主要的现场总线及其系统•用户在现场总线选型时的考虑SUPCON Automation第一部分现场总线的产生与发展现状浙大中控现场总线技术产生的背景•现场总线技术产生于二十世纪八十年代•是为满足日益急迫的企业综合自动化的需求–开放性–通用性–可靠性•智能仪表为现场总线的出现奠定了基础SUPCON Automation浙大中控近年来成为控制领域的研究热点•现场总线技术开发之热是近年之举•信息时代各项技术发展对测控系统提出的要求–计算机技术–网络与通信技术–自动控制技术–信息(IT )技术•网络化、信息化给自控技术的发展提供的机遇•各国投入巨额资金与人力在开发这一技术,形成了企业、国家、国际标准–欧洲、北美、亚洲、中国浙大中控现场总线标准各种各样•由于刚开始没有一个统一的国际标准,各企业和企业集团相继开发自己的总线产品,制定现场总线标准,形成了百花齐放的现状•据不完全统计,目前市场上形形式式的现场总线有200多种•号称为开放标准的也有二、三十种•现场总线国际标准IEC61158包含了八种类型,据说可能还要增加到十二种类型SUPCON Automation浙大中控现场总线国际组织的演变历史ISA (自1984年)IEC (自1985年)ISP 基金会(1992)现场总线基金会(FF )(1994)WorldFIP 北美(1993)SP-50IEC 61158法国(1987年)德国(1986年)Profibus FIPRosemount 、Siemens 等公司基于ProfibusHoneywell 、Bailey 等公司基于FIP浙大中控现场总线的发展中充满了竞争•现场总线的发展过程中充满了竞争–经济因素:每种总线都有一个或多个公司且多是大型跨国公司为背景,公司的利益与总线的发展息息相关–原先投入较大的现场总线技术不甘轻言放弃–政治因素:总线之间的竞争还涉及国家、地区间的竞争•1998年前,现场总线以制定单一国际标准为目的–FF 成为最有可能成为国际标准的总线–FF 成为国际标准的努力受到多方阻力•最后通过妥协,现场总线技术出现了协调共存、共同发展的局面SUPCON Automation浙大中控市场上主要的现场总线标准•P-Net •Profibus •WorldFIP•Foundation Fieldbus (包括HSE )•ControlNet •Interbus •SwiftNet •AS-I •CC-Link•还有HART 、LonWorks 、Modbus….浙大中控主要的现场总线比较总线类型 技术特点主要应用场合价格支持公司FF功能强大,本安,实时性好,总线供电;但协议复杂,实际应用少流程控制较贵Honeywell ,Rosemount ,ABB,Foxboro,横河,山武等WorldFIP 有较强的抗干扰能力,实时性好,稳定性好工业过程控制 一般 Alstone Profibus PA本安,总线供电,实际应用较多;但支持的传输介质较少,传输方式单一过程自动化较贵 Siemens ProfibusDP/FMS 速度较快,组态配置灵活车间级通讯、工业、楼宇自动化一般SiemensInterBus开放性好,与PLC 的兼容性好,协议芯片内核由国外厂商垄断过程控制 较便宜独立的网络供应商支持P-NET系统简单,便宜,再开发简易,扩展性好;但响应较慢,支持厂商较少 农业、养殖业、食品加工业便宜PROCES-DATA A/SSwiftNET 安全性好,速度快 航空较贵 BoeingCAN采用短帧,抗干扰能力强,速度较慢,协议芯片内核由国外厂商垄断汽车检测、控制较便宜Philips, siemens,Honeywell 等LonWorks支持OSI 七层协议,实际应用较多,开发平台完善,协议芯片内核由国外厂商垄断楼宇自动化、工业、能源 较便宜EchelonSUPCON Automation浙大中控开关量信号红外色谱扫描仪器传感器分析仪器单回路控制器驱动装置微驱动装置控制阀门马达启动器接触器电磁阀ASI数据宽度:位字节数据流SeriplexCAN BaseNetworksINTER -BUSPROFI-BUS-DPPROFIBUSP-NETLON WorksFIPFOUNDATION Fieldbus 各种现场总线的应用领域浙大中控22%25%20%21%8%22%2%8%48%24%0%10%20%30%40%50%Profibus AS-I DeviceNetControlNetEtherNetFFHART等1998年2003年预测22%25%20%21%8%22%2%8%48%24%0%10%20%30%40%50%Profibus AS-I DeviceNetControlNet EtherNet FF HART 等1998年2003年预测数据来自美国VDC 公司所作调查各类现场总线的市场占有情况SUPCON Automation浙大中控第二部分主流现场总线技术与现场总线系统简介浙大中控ISO/OSI 参考模型应用层表示层会话层数据链路层物理层传输层OSI 模型7654321应用层表示层会话层数据链路层物理层传输层网络层传输介质SUPCON Automation浙大中控•HART 协议:Highway Addressable Remote Transducer (可寻址远程传感器数据公路),是由Rosemount 公司提出的用于现场智能仪表和控制室设备间通讯的一个过渡性协议。
工控领域最流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线,但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面,按其传输数据的大小可分为3类:传感器总线(sensorbus),属于位传输;设备总线(devicebus),属于字节传输;现场总线,属于数据流传输。
1、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA(北美部分,不包括欧洲)和ISPFoundation 于1994年6月联合成立的,它是一个国际性的组织,其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。
这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作组以强大的支持。
这个组织目前有l00多成员单位,包括了全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。
1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会(CFC)。
致力于这项技术在中国的推广应用。
FF成立的时间比较晚,在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。
但是正由于FF是 1992年9月成立的,是以FisherRosemount公司为核心的ISP(可互操作系统协议)与WORLDFIPNA两大组织合并而成的,因此这个组织具有相当实力:目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用。
现场总线基金会自成立以来,经过十年的发展,已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统,并在上世纪末开始进入中国市场,推动了中国的工业自动化技术进步,并开始了大型全区域系统集成的应用。
一个开放式的总线协议,很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。
否则,这个协议的开放性就没有意义了。
在无线和远程I/O管理方面,现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范。
新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的一部分,面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块。
该模块可以显示有线HART及无线HART设备。
此外,该规范还描述了通过基金会高速以太网(HSE)传输基本HART命令协议接触HART设备进行配置和资产管理的理想方法。
规范也对在连接基金会远程运营管理设备的有线多触点网络和无线HART网络中识别和维护HART设备状态的结构进行了定义。
新的变送器模块规范将会使那些需要将HART和无线HART设备连入基金会现场总线、提升其与控制系统或者基金会设备的最终用户受益,”现场总线基金会技术开发总监DaveGlanzer说道:“他们可能会需要对资产管理采用一种网络化的方法,连接大量的HART和无线HART设备,进行配置和维护。
”在现场总线基金会架构内部,H1和HSE可以提供分布式功能模块的能力,与HSE 一起形成容量更大的通道,加快数据传输和传输量。
基金会远程运营管理的开发,为有线及无线HSE主干网络建立了一个开放式、非专利性的规范,可以通过接口将不同的基金会远程运营管理设备和无线现场设备网络进行集成。
使用高速HSE连接,可以高效的将模块化的数字和模拟现场I/O设备大幅度集中到控制室当中。
通过使用诸如智能远程终端单元(RTU)这类HSE设备功能,这项技术可以将各种形式的传统I/O轻而易举的融入到自然的现场总线环境当中。
这一解决方案在同一个以太网络上可以同时支持数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出和H1现场总线。
2、LonWorks现场总线LonWorks现场总线是美国Echelon公司1992年推出的局部操作网络,最初主要用于楼宇自动化,但很快发展到工业现场网。
LonWorks 技术为设计和实现可互操作的控制网络提供了一套完整、开放、成品化的解决途径。
LonWorks技术的核心是神经元芯片(NeuronChip)。
该芯片内部装有3个微处理器:MAC处理器完成介质访问控制;网络处理器完成OSI的3~6层网络协议;应用处理器完成用户现场控制应用。
它们之间通过公用存储器传递数据。
在控制单元中需要采集和控制功能,为此,神经元芯片特设置11个I/O口。
这些I/O口可根据需求不同来灵活配置与外围设备的接口,如 RS232、并口、定时/计数、间隔处理、位I/O 等。
LonWorks提供的不仅仅是一套高性能的神经元芯片,更重要的是,它提供了一套完整的开发平台。
工业现场中的通信不仅要将数据实时发送、接收,更多的是数据的打包、拆包、流量处理、出错处理。
这使控制工程师不得不在数据通信上投入大量精力。
LonWorks在这方面提供了非常友好的服务,提供了一套完整的建网工具——LonBuild。
首先,它提供了一套C语言的编译器,从而大大减少了开发时间。
在这个编译器中,提供了对11个I/O非常详尽的库函数。
在通信方面,它也提出了一个全新的概念——网络变量。
通过网络变量,网络上的通信只需将相关节点上的网络变量连接一下即可。
网络变量是应用程序定义的一个特殊静态变量,可以是ANSIC 所定义的各种类型,也可以是自定义类型,还可以规定优先级、响应方式等。
网络变量被定义为输入或输出,当定义为输出的网络变量被赋予新值时,与该输出变量相连的输入网络变量就会被立刻赋予同样的新值。
另外,LonBuild还集成开发环境和编译于一体,具备C调试器,可在多个仿真器上调试应用程序,并具备网络协议分析和通信分析的功能。
自80年代末以来,多种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的应用领域显示了自己的优势。
它们各有优势,显示出较强的生命力。
例如基金会现场总线(FF)是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。
PROFIBUS是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。
该系列有DP.FMS.PA三种型号,其中DP型适用于加工自动化领域;FMS型适用于纺织.楼宇自动化,可编程控制器.低压开关等;PA型则用于过程自动化。
CAN最早由德国BOSCH公司推出,用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。
HART最早由ROSEmount公司开发并行到80多家著名仪表公司的支持,是在现有模拟信号传输线上实现数字信号的通信。
由于它们在各自范围内各自为政,不可避免地限制了整个系统的发展,不利于整个系统的系统集成,而我公司开发出的Lonworks产品,分别在酿酒.电力.建筑.工业自动化和化工行业中应用并取得良好的效果。
随着我国社会主义现代化建设进程的不断推进,我国在智能化领域的需求日益剧增。
而国际上现有的其他类现场总线所存在的固有局限性,使得它们在应用时受到这样那样的约束。
LON总线则综合了当今现场总线的多种功能,同时具备了局域网的一些特点,使得它被广泛地应用于航空/航天,农业控制、计算机/外围设备、诊断/监控、电子测量设备、测试设备、医疗卫生、军事/防卫、办公室设备系统、机器人、安全警卫、保密、运动/游艺、电话通信、运输设备等领域。
其通用性表明,它不是针对某一个特殊领域的总线,而是具有可将不同领域的控制系统综合成一个以LONWORKS为基础的更复杂系统的网络技术。
3、Profibu现场总线Profibus是作为德国国家标准DIN19245和欧洲标准prEN50170的现场总线。
ISO/OSI模型也是它的参考模型。
由Profibus-Dp、Profibus-FMS、Profibus-PA 组成了Profibus系列。
DP型用于分散外设间的高速传输,适合于加工自动化领域的应用。
FMS意为现场信息规范,适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化,而PA型则是用于过程自动化的总线类型,它遵从IEC1158-2标准。
该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。
它采用了OSI模型的物理层、数据链路层,由这两部分形成了其标准第一部分的子集,DP型隐去了3~7层,而增加了直接数据连接拟合作为用户接口,FMS型只隐去第3~6层,采用了应用层,作为标准的第二部分。
PA型的标准目前还处于制定过程之中,其传输技术遵从IEC1158-2(1)标准,可实现总线供电与本质安全防爆。
Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。
主站具有对总线的控制权,可主动发送信息。
对多主站系统来说,主站之间采用令牌方式传递信息,得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权,共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。
按Profibus的通信规范,令牌在主站之间按地址编号顺序,沿上行方向进行传递。
主站在得到控制权时,可以按主—从方式,向从站发送或索取信息,实现点对点通信。
主站可采取对所有站点广播(不要求应答)或有选择地向一组站点广播。
Profibus的传输速率为96~12kbps最大传输距离在12kbps时为 1000m,15Mbps时为400m,可用中继器延长至10km。
其传输介质可以是双绞线,也可以是光缆,最多可挂接127个站点。
4、CAN现场总线CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称,最早由德国BOSCH公司推出,用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。
其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准,得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持,已广泛应用在离散控制领域。
CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的,不过,其模型结构只有3层,只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的应用层。
其信号传输介质为双绞线,通信速率最高可达1Mbps/40m,直接传输距离最远可达10km/kbps,可挂接设备最多可达110个。
CAN的信号传输采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个,因而传输时间短,受干扰的概率低。
当节点严重错误时,具有自动关闭的功能以切断该节点与总线的联系,使总线上的其它节点及其通信不受影响,具有较强的抗干扰能力。
CAN 支持多主方式工作,网络上任何节点均在任意时刻主动向其它节点发送信息,支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。
它采用总线仲裁技术,当出现几个节点同时在网络上传输信息时,优先级高的节点可继续传输数据,而优先级低的节点则主动停止发送,从而避免了总线冲突。
已有多家公司开发生产了符合CAN协议的通信芯片,如Intel公司的82527,Motorola公司的MC68HC05X4,Philips公司的82C250等。
还有插在PC机上的CAN总线接口卡,具有接口简单、编程方便、开发系统价格便宜等优点。
5、Devicenet现场总线Devicenet是一种低成本的通讯总线。
它将工业设备(如:限位开关,光电传感器,阀组,马达启动器,过程传感器,条形码读取器,变频驱动器,面板显示器和操作员接口)连接到网络,从而消除了昂贵的硬接线成本。
直接互连性改善了设备间的通讯,并同时提供了相当重要的设备级诊断功能,这是通过硬接线I/O接口很难实现的。