目前, 國際上影響較大的現場總線有40 多種, 比較流行的主要有FF、PROFIBUS、CAN、DeviceNet、LonWorks、ControlNet、CC - Link 等現場總線。
基金會現場總線
基金會現場總線(Foundation Fieldbus, FF) 是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好發展前景的技術。其前身是以美國Fisher?Rousemount 公司為首, 聯合Foxboro、橫河、ABB、Siemens 等80 家公司制定的ISP 協議, 以及以Honeywell 公司為首、聯合歐洲等地的150 家公司制定的WorldFIP 協議。屈于用戶的壓力, 這兩大集團于1994 年9 月合并, 成立了現場總線基金會, 致力于開發出國際上統一的現場總線協議。它以ISO/ OSI 開放系統互連模型為基礎, 取其物理層、數據鏈路層、應用層為FF 通信模型的相應層次, 并在應用層上增加了用戶層。
基金會現場總線分低速H1 和高速H2 兩種通信速率。H1 的傳輸速率為31. 25kbit/ s, 通信距離可達1900m (可加中繼器延長), 可支持總線供電, 支持本質安全防爆環境。H2 的傳輸速率為1Mbit/ s 和2. 5Mbit/ s 兩種, 其通信距離為750m 和500m。物理傳輸介質可支持雙絞線、光纜和無線發射, 協議符合IEC 1158 -2 標準。
基金會現場總線物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼, 每位發送數據的中心位置或是正跳變, 或是負跳變。正跳變代表0, 負跳變代表1, 從而使串行數據位流中具有足夠的定位信息, 以保持發送雙方的時間同步。接收方既可根據跳變的極性來判斷數據的“1”、“0”狀態, 也可根據數據的中心位置jingque定位。
為滿足用戶需要, Honeywell、Ronan 等公司已開發出可完成物理層和部分數據鏈路層協議的專用芯片, 許多儀表公司也已開發出符合FF 協議的產品。H1 總線已通過α 測試和β測試, 完成了由13 個不同廠商提供設備而組成的FF 現場總線工廠試驗系統。H2 總線標準也已形成。1996 年10 月, 在芝加哥舉行的ISA96 展覽會上, 由現場總線基金會組織實施,向世界展示了來自40 多家廠商的70 多種符合FF 協議的產品, 并將這些分布在不同樓層展覽大廳的不同展臺上的FF 展品, 用醒目的橙紅色電纜互連為七段現場總線演示系統, 各展臺現場設備之間可實地進行現場互操作, 展現了基金會現場總線的成就與技術實力。
PROFIBUS
PROFIBUS 是作為德國國家標準DIN19245 和歐洲標準EN50170 的現場總線, ISO/ OSI模型也是它的參考模型。由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA 組成了PROFIBUS 系列。
PROFIBUS-DP 型用于分散外設間的高速傳輸, 適合于加工自動化領域的應用;PROFIBUS-FMS 型為現場信息規范, 適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等一般自動化;而PROFIBUS-PA 型則是用于過程自動化的總線類型, 它遵從IEC 1158 -2 標準。該項技術是由Siemens 公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。它采用了OSI 模型的物理層、數據鏈路層, 由這兩部分形成了其標準第一部分的子集, PROFIBUS-DP 型隱去了第3 ~7 層, 而增加了直接數據連接擬合作為用戶接口;PROFIBUS-FMS 型只隱去第3 ~6 層, 采用了應用層, 作為標準的第二部分;PROFIBUS-PA 型的標準目前還處于制訂過程之中, 其傳輸技術遵從IEC 1158 -2 (H1) 標準,可實現總線供電與本質安全防爆。
PROFIBUS支持主-從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。主站具有對總線的控制權, 可主動發送信息。對多主站系統來說,主站之間采用令牌方式傳遞信息,得到令牌的站點可在一個事先規定的時間內擁有總線控制權,并事先規定好令牌在各主站中循環一周的Zui長時間。按PROFIBUS 的通信規范,令牌在主站之間按地址編號順序,沿上行方向進行傳遞。主站在得到控制權時,可以按主-從方式向從站發送或索取信息, 實現點對點通信。主站可采取對所有站點廣播(不要求應答),或有選擇地向一組站點廣播。
PROFIBUS 的傳輸速率為9.6k~12Mbit/s,Zui大傳輸距離在9.6kbit/s 時為1200m,1. 5Mbit/s 時為200m,可用中繼器延長至10km。其傳輸介質可以是雙絞線,也可以是光纜,Zui多可掛接127 個站點。PROFIBUS 與以太網相結合,產生了PROFInet 技術,取代了PROFIBUS-FMS 的位置。
1997 年7 月在北京成立了我國的PROFIBUS 專業委員會(CPO),掛靠在中國機電一體化技術和應用協會。我國現在采用的PROFIBUS 現場總線標準為JB/ T 10308. 3—2005 《測量和控制數字數據通信工業控制系統用現場總線—類型3:PROFIBUS 規范》。
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