Control 版 (精华区)

发信人: xiaoxiang (潇湘一剑), 信区: Control
标  题: 各种现场总线
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年05月20日16:24:27 星期天), 站内信件


1. 基金会总线：现场总线FF总线是目前最具发展前景，最具竞争力的现场总线之一，它
的前身Fisher-Rosemount公司为首，联合80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为
首，联合欧洲150家公司制定的WorldFIP协议，两大集团于1994年合并，成立现场基金会
，致力与开发统一的现场总线标准。FF目前拥有120多个成员，这包括世界上最主要的自
动化设备供应商：AB、ABB、Foxbro、Honeywell、Smar、FUJI Electric等。FF的通信模
型以ISO/OSI开放系统模型为基础，采用了物理层、数据链路层、应用层，并在其上增加
了用户层，各厂家的产品在用户层的基础上实现。FF总线采用的是令牌总线通信方式，
可分为周期通信和非周期通信。FF目前有高速和低速两种通信速率，其中低速总线协议
H1已于1996年发表，现在已应用于工作现场，高速协议原定为H2协议，但目前H2很有能
可胎死腹中，Ethernet将取而代之。H1的传输速率为31.25Kbps，传输距离可达1900m，
可采用中继器延长传输距离，并可支持总线供电，支持本质安全防爆环境；H2的传输速
率分为1Mbps和2.5Mbps两种，其通信距离分别为750M和500M。ETHERNET目前的通信速率
为10Mbps，更高速的Ethernet正在研制中。FF可采用总线型、树型、菊花链等网络拓扑
，网络中的设备数量取决于总线带宽、通信段数、供电能力和通信介质的规格等因素。
FF支持双绞线、同轴电缆、光缆和无线发射等传输介质，物理传输协议符合IEC1158-2标
准，编码采用曼彻斯特编码。FF总线拥有非常出色的互操作性，这在于FF采用了功能模
块和设备描述语言DDL，使得现场节点之间的能准确、可靠的实现信息互通。目前FF有2
9个功能块，其中包括10个基本功能块和19个先进功能块。用户还可以开发自己的功能块
，这些功能块之间通过标准的DDL实现互操作。FF的开发工具为AT 2400 DD Tokeniger 
Kit和AT 2401 DD Serices Kit。Fraunhofer实验室担任测试。
2. PROFIBUS总线：PROFIBUS 是PROCESS FIELD BUS的缩写，它是由以西门子为首的13家
公司和5家科研机构在联合开发的项目中制定的标准化规范，1989年12月成立了PNO，19
96年PROFIBUS成为德国国家标准DIN19245，同时又是欧洲标准EN50170。PROFIBUS在实际
应用中业绩彪炳，在众多总线中居于前列，广泛应用于各种行业。同FF一样，它也是最
具竞争力的一类现场总线目前的PROFIBUS有三种系列：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PR
OFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP（传输速率为12Mbps）应用于现场级，经过优化的高速、廉价
的传输形式适于自动控制系统与现场设备之间的实时通信，它采用了RS-485传输。PROF
IBUS-FMS用于车间级，即中、下层，要求面向对象，提供较大数据量的通信服务，它有
被ETHERNET取代的趋势，它也采用了RS-485传输。PROFIBUS-PA专为过程自动化设计，它
采用了 IEC1158-2传输技术可用于有爆炸危险的环境中。PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS使
用了同样的传输技术和总线访问协议，所以它们可以在同一根电缆上同时操作，而PROF
IBUS-PA设备通过分段耦合器可以很方便地集成到PROFIBUS-DP网络。PROFIBUS有三种传
输类型：（1）PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS的RS-485（H2）（2）PROFIBUS-PA的IEC115
8-2（H1）（3）光纤（FO）。PROFIBUS参考模型也是遵循ISO/OSI模型，其通信模型见图
1。它同样也省略了３～６层，增加了用户层。PROFIBUS-DP使用第１、第２层和用户接
口。PROFIBUS-FMS分１、２和７层均加以定义，PROFIBUS-PA的数据传输延用PROFIBUS-
DP的协议，只是在上层增加了描述现场设备行为的PA行规。它的总线访问方式MAC为：主
站之间通信采用令牌传输，主站和从站之间采用主从方式。PROFIBUS可以采用总线型、
树型、星型等网络拓扑，总线上最多可挂接127个站点。PROFIBUS行规的制定，为遵循P
ROFIBUS协议的设备之间的互操作奠定了基础。通过对设备指定符合PROFIBUS行规的过程
参数、工作参数、厂家特定参数，设备之间就可以实现互操作。PROFIBUS在中国的用户
组织为CPO，地点在北京，它有PROFIBUS的标准、资料，并提供技术培训、产品测试和产
品认证。
3. Interbus总线：Interbus是一种传感器级的现场总线，令牌网，经济性是它的一大特
点。不象其它总线，其至今仍是在其最早的总线协议上发展并壮大。目前，它在欧洲市
场占绝对优势，为宝马，通用，福特等车界巨头所采用。
4. CAN总线：CAN是控制器局域网络（Controller Area NetWork）的简称。它是德国Ｂ
ocsh公司及几个半导体集成电路制造商开发出来的，起初是专门为汽车工业设计的，目
的是为了节省接线的工作量，后来由于自身的特点，它广泛地应用于各行各业。它的芯
片由Motorola、Intel等公司生产。目前CAN已由ISO TC22技术委员会批准为国际标准，
在现场总线中，它是唯一被批准为国际标准的现场总线。CAN协议也遵循ISO/OSI模型，
采用了其中的物理层、数据链路层与应用层。CAN采用多主工作方式，节点之间不分主从
，节点之间有优先级之分，通信方式灵活，可实现点对点、一点对多点及广播方式传输
数据，无须调度。CAN采用的是非破坏性总线仲裁技术，优先级发送，可以大大节省总线
冲突仲裁时间，在重负荷下表现出良好的性能。CAN采用短帧结构传输，每帧有效字节为
8个，传输时间短，受干扰的概率低。而且每帧信息都有CRC校验和其他检错措施，保证
数据出错率极低。当节点严重错误时，具有自动关闭功能，使总线上其他节点不受影响
。可见，CAN是所有总线中最为可靠的。CAN总线可采用双绞线、同轴电缆或光纤作为传
输介质。它的直接通信距离最远可达10km，通信速率最高达１Mbps（此时通信距离为40
ｍ），总线上可挂设备数主要取决于总线驱动电路，最多可达110个；报文标志符可达2
032种，而扩展标准的报文标志符几乎不受限制。但CAN不能用于防爆区。国际CAN的用户
及制造商组织于1993年于欧洲成立，简称CIA，其主要作用是解决CAN总线实际应用中的
问题，提供CAN产品及开发工具，推广CAN总线的应用。
其他现场总线还有：Lonworks总线、swiftbus总线、devicenet总线、worldfip总线、H
ART总线等。

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