現(xiàn)場總線幾種不同的技術(shù)種類

現(xiàn)場總線是作為適應現(xiàn)場環(huán)境工作而設計的,可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線及電力線等,其具有較強的抗干擾能力,能采用兩線制實現(xiàn)送電與通信,并可滿足安全及防爆要求等。現(xiàn)場總線主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。

1、CAN

較早由德國BOSCH公司推出,它廣泛用于離散控制領(lǐng)域,其總線規(guī)范已被ISO國際標準組織制定為國際標準,得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協(xié)議分為二層:物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu),傳輸時間短,具有自動關(guān)閉功能,具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式,并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù),通過設置優(yōu)先級來避免沖突,通訊距離較遠可達10KM/5Kbps/s,通訊速率較高可達40M/1Mbp/s,網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)實際可達110個。目前已有多家公司開發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片。

2、基金會現(xiàn)場總線

這是以美國Fisher-Rousemount公司為首的聯(lián)合了橫河、ABB、西門子、英維斯等80家公司制定的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首的聯(lián)合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP協(xié)議于1994年9月合并的。該總線在過程自動化領(lǐng)域得到了廣泛的應用,具有良好的發(fā)展前景?;饡F(xiàn)場總線采用國際標準化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型(1,2,7層),即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層,另外增加了用戶層。FF分低速H1和高速H2兩種通信速率,前者傳輸速率為31.25Kbit/秒,通信距離可達1900m,可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。后者傳輸速率為1Mbit/秒和2.5Mbit/秒,通信距離為750m和500m,支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射,協(xié)議符號IEC1158-2標準。FF的物理媒介的傳輸信號采用曼切斯特編碼。

3、DeviceNet

DeviceNet是一種低成本的通信連接也是一種簡單的網(wǎng)絡解決方案,有著開放的網(wǎng)絡標準。DeviceNet具有的直接互聯(lián)性不僅改善了設備間的通信而且提供了相當重要的設備級陣地功能。DebiceNet基于CAN技術(shù),傳輸率為125Kbit/s至500Kbit/s,每個網(wǎng)絡的較大節(jié)點為64個,其通信模式為:生產(chǎn)者/客戶(Producer/Consumer),采用多信道廣播信息發(fā)送方式。位于DeviceNet網(wǎng)絡上的設備可以自由連接或斷開,不影響網(wǎng)上的其他設備,而且其設備的安裝布線成本也較低。DeviceNet總線的組織結(jié)構(gòu)是OpenDeviceNetVendorAssociation(開放式設備網(wǎng)絡供應商協(xié)會,簡稱“ODVA”)。

4、Lonworks

它由美國Echelon公司推出,并由Motorola、Toshiba公司共同倡導。它采用ISO/OSI模型的全部7層通訊協(xié)議,采用面向?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。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì),通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等,直接通信距離可達2700m(78Kbit/s),被譽為通用控制網(wǎng)絡。Lonworks技術(shù)采用的LonTalk協(xié)議被封裝到Neuron(神經(jīng)元)的芯片中,并得以實現(xiàn)。采用Lonworks技術(shù)和神經(jīng)元芯片的產(chǎn)品,被廣泛應用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統(tǒng)、辦公設備、交通運輸、工業(yè)過程控制等行業(yè)。

5、HART

HART是HighwayAddressableRemoteTransducer的縮寫,較早由Rosemount公司開發(fā)。其特點是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實現(xiàn)數(shù)字信號通信,屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品。其通信模型采用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層三層,支持點對點主從應答方式和多點廣播方式。由于它采用模擬數(shù)字信號混和,難以開發(fā)通用的通信接口芯片。HART能利用總線供電,可滿足本質(zhì)安全防爆的要求,并可用于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)。

6、INTERBUS現(xiàn)場總線

INTERBUS是德國Phoenix公司推出的較早的現(xiàn)場總線,2000年2月成為國際標準IEC61158。INTERBUS采用國際標準化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型(1,2,7層),即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層,具有強大的可靠性、可診斷性和易維護性。其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信,具有低速度、高效率的特點,并嚴格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛裕辉摽偩€的實時性、抗干擾性和可維護性也非常出色。INTERBUS廣泛地應用到汽車、煙草、倉儲、造紙、包裝、食品等工業(yè)。

7、PROFIBUS

PROFIBUS是德國標準(DIN19245)和歐洲標準(EN50170)的現(xiàn)場總線標準。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA系列組成。DP用于分散外設間高速數(shù)據(jù)傳輸,適用于加工自動化領(lǐng)域。FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA用于過程自動化的總線類型,服從IEC1158-2標準。PROFIBUS支持主-從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s,較大傳輸距離在9.6Kbit/s下為1200m,在12Mbit/s小為200m,可采用中繼器延長至10km,傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜,較多可掛接127個站點。

8、WorldFIP

WorkdFIP的北美部分與ISP合并為FF以后,WorldFIP的歐洲部分仍保持獨立,總部設在法國。其在歐洲市場占有重要地位,特別是在法國占有率大約為60%。WorldFIP的特點是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同的應用領(lǐng)域的需求,而且沒有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋,用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。WorldFIP與FFHSE可以實現(xiàn)“透明聯(lián)接”,并對FF的H1進行了技術(shù)拓展,如速率等。在與IEC61158一類型的連接方面,WorldFIP做得更好,走在世界前列。

此外較有影響的現(xiàn)場總線還有丹麥公司Process-DataA/S提出的P-Net,該總線主要應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、食品等行業(yè);SwiftNet現(xiàn)場總線主要使用在航空航天等領(lǐng)域,還有一些其他的現(xiàn)場總線這里就不再贅述了。

9、CC-Link

CC-Link是Control&CommunicationLink(控制與通信鏈路系統(tǒng))的縮寫,在1996年11月,由三菱電機為主導的多家公司推出,其增長勢頭迅猛,在亞洲占有較大份額。在其系統(tǒng)中,可以將控制和信息數(shù)據(jù)同是以10Mbit/s高速傳送至現(xiàn)場網(wǎng)絡,具有性能卓越、使用簡單、應用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復雜的問題,同時具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一個以設備層為主的網(wǎng)絡,同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。2005年7月CC-Link被中國國家標準委員會批準為中國國家標準指導性技術(shù)文件。

由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用等一系列突出的優(yōu)點,因而受到了許多標準團體和計算機廠商的高度重視。

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