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現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀與發(fā)展簡述

http://m.casecurityhq.com 2022-10-10 10:37 來源:網(wǎng)絡

  現(xiàn)場總線發(fā)展迅速,現(xiàn)處于群雄并起、百家爭鳴的階段。目前已開發(fā)出有40多種現(xiàn)場總線,如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、P-Net、FIP、ISP等,較流行的有5種,分別是FF、Profitbus、HART、CAN和LonWorks。

  PART01HART

  (Highway Addressable Remote Tranducer可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通路)美國Rosemount公司1985年推出,主要應用于智能變送器。HART裝置提供具有相對低的帶寬,適度響應時間的通信,通過在4-20mA電源信號線上疊加不同頻率的正弦波來傳送數(shù)字信號,從而保證了數(shù)字系統(tǒng)和傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)的兼容性。經(jīng)過10多年的發(fā)展,HART技術(shù)在國外已經(jīng)十分成熟,并已成為全球智能儀表的工業(yè)標準。

  HART采用統(tǒng)一的設備描述語言DDL?,F(xiàn)場設備開發(fā)商采用這種標準語言來描述設備特性,由HART基金會負責登記管理這些設備描述并把它們編為設備描述字典,主設備運用DDL技術(shù)來理解這些設備的特性參數(shù)而不必為這些設備開發(fā)專用接口。但由于這種模擬數(shù)字混合信號制,導致難以開發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電,可滿足本質(zhì)安全防爆要求,并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機作為主設備的雙主設備系統(tǒng)。

  PART02Profibus現(xiàn)場總線

  它是作為德國國家標準和歐洲國家標準的現(xiàn)場總線標準,是一種國際化、開放式,不依賴于設備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。該項技術(shù)是由西門子公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。它采用OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。

  PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際標準,以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(Open System Interconnection-OSI)作為參考模型的。該模型共有七層。

  (1)PROFIBUS-DP:定義了第一.二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可調(diào)用的應用功能,并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。

  (2)PROFIBUS-FMS:定義了第一.二.七層,應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范(Fieldbus Message Specification - FMS)和低層接口(Lower Layer Interface - LLI)。FMS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關系并提供不依賴設備的第二層訪問接口。

  (3) PROFIBUS-PA:PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外,PA還描述了現(xiàn)場設備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158-2標準,PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性,而且可通過總線給現(xiàn)場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡。( 注:第一層為物理層,第二層為數(shù)據(jù)鏈路層,第三-六層末使用,第七層為應用層)

  PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)??蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡,從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設備智能化提供了可行的解決方案。

  PART03基金會現(xiàn)場總線(foundation fieldbus)

  在現(xiàn)場總線標準的研究制訂過程中,出現(xiàn)過多種企業(yè)集團或組織,通過不斷的競爭,到1994年在國際上基本上形成了兩大陣營,一個以Fisher-Rosemount公司為首,聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協(xié)議;另一個以Honeywell公司為首,聯(lián)合歐洲150家公司制訂的World FIP協(xié)議。

  這兩大集團于1994年合并,成立現(xiàn)場總線基金會(Fieldbus Foundation,FF),致力于開發(fā)國際上統(tǒng)一的現(xiàn)場總線協(xié)議。FF的體系結(jié)構(gòu)參照ISO/OSI模型的第1、2、7層協(xié)議,即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層,另外增加了用戶層。FF提供兩種物理標準:H1和H2。H1為用于過程控制的低速總線,速率為31.25kbps,傳輸距離為200m、400m、1200m和1900m四種。

  H2的傳輸速率可為1Mbps和2.5Mbps兩種,其通信距離分別為750m和500m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線、同軸電纜和光纖,協(xié)議符合IEC1158-2標準。

  PART04LonWork(Local Operating Network局部操作網(wǎng))

  是由美國Echelon公司于1990年正式推出的。它采用ISO/OSI模型的全部7層協(xié)議,采用了面向?qū)ο蟮脑O計方法,通過網(wǎng)絡變量把網(wǎng)絡通信設計簡化為參數(shù)設置,其最大傳輸速率為1.5Mbps,傳輸距離為2700m,傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。采用的LonTalk協(xié)議被封裝在Neuron芯片中,內(nèi)含三個8位微處理器,一個負責介質(zhì)訪問控制,一個負責網(wǎng)絡處理,一個負責應用處理。

  PART05控制局域網(wǎng)(Control Area Network,CAN)

  最早由德國BOSCH公司推出,用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。CAN結(jié)構(gòu)模型取ISO/OSI模型的第1、2、7層協(xié)議,即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。通信速率最高可達1Mbps,通信距離最遠可達10000m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線,最多可掛接設備110個。CAN在我國的應用較早,我國華控技術(shù)公司基于CAN協(xié)議開發(fā)了SDS智能分布式系統(tǒng);和利時公司開發(fā)的HS2000系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡就是應用CAN。

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