进程自动化范畴现场总线的分类

基金会现场总线
　　基金会现场总线，即Foudation Fieldbus，简称FF，这是在进程自动化范畴得到广泛支撑和具有杰出开展前景的技能。其前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子Siemens等80家公司拟定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司拟定的WordFIP协议。屈于用户的压力，这两大集团于1994年9月兼并，成立了现场总线基金会，致力于开宣布国际上一致的现场总线协议。它以ISO/OSI敞开体系互连模型为根底，取其物理层、数据链路层、运用层为FF通讯模型的相应层次，并在运用层上增加了用户层。
　　基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通讯速率。H1的传输速率为 3125Kbps，通讯间隔可达 1900m （可加中继器延伸），可支撑总线供电，支撑实质安全防爆环境。H2的传输速率为 1Mbps和 2 5Mbps两种，其通讯间隔为750m和500m。物理传输介质可支撑比绞线、光缆和无线发射，协议契合IEC1158-2规范。其物理前言的传输信号选用曼彻斯特编码，每位发送数据的中心方位或是正跳变，或是负跳变。正跳变代表0，负跳变代表1，然后使串行数据位流中具有满意的定位信息，以坚持发送两边的时间同步。接纳方既可依据跳变的极性来判别数据的“1”、“0”状况，也可依据数据的中心方位准确定位。
　　为满意用户需求，Honeywell、Ronan等公司已开宣布可完结物理层和部分数据链路层协议的专用芯片，许多外表公司已开宣布契合FF协议的产品，1总线现已过a测验和β测验，完结了由 13个不同厂商供给设备而组成的FF现场总线工厂实验体系。2总线规范也现已构成。
　　1996年10月，在芝加哥举办的ISA96展览会上，由现场总线基金会安排施行，向国际展示了来自40多家厂商的70多种契合FF协议的产品，并将这些散布在不同楼层展览大厅不同展台上的FF展品，用夺目的橙红色电缆，互连为七段现场总线演示体系，各展台现场设备之间可实地进行现场互操作，展示了基金会现场总线的成就与技能实力。
　　LonWorks
　　LonWorks是又一具有微弱实力的现场总线技能，它是由美国Ecelon公司推出并由它
　　现场总线技能
　　们与摩托罗拉Motorola、东芝Hitach公司一起倡议，于1990年正式发布而构成的。它选用了ISO/OSI模型的悉数七层通讯协议，选用了面向对象的规划办法，经过网络变量把网络通讯规划简化为参数设置，其通讯速率从300bps至15Mbps不等，直接通讯间隔可到达2700m（78kbps，双绞线），支撑双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通讯介质，并开发相应的本安防爆产品，被誉为通用操控网络。
　　LonWorks技能所选用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的芯片中并得以完结。集成芯片中有3个8位CPU；一个用于完结敞开互连模型中第 1～ 2层的功用，称为媒体拜访操控处理器，完结介质拜访的操控与处理 ；第二个用于完结第3～6层的功用，称为网络处理器，进行网络变量处理的寻址、处理、布景确诊、函数途径挑选、软件计量时、网络办理，并担任网络通讯操控、收发数据包等；第三个是运用处理器，履行操作体系服务与用户代码。芯片中还具有存储信息缓冲区，以完结CPU之间的信息传递，并作为网络缓冲区和运用缓冲区。如Motorola公司出产的神经元集成芯片MC143120E2就包括了2KRAM和2KEEPROM。
　　LonWoeks技能的不断推行促成了神经元芯片的低成本 （每片价格约 5～9美元），而芯片的低成本又返过来促进了LonWorks技能的推行运用，构成了杰出循环，据Ecelon公司的有关材料，到1996年7月，已出产出 500万片神经元芯片。
　　LonWorks公司的技能战略是鼓舞各OEM开发商运用LonWorks技能和神经元芯片，开发自己的运用产品，据称现在已有2600多家公司在不同程度上卷入了LonWorks技能：1000多家公司现已推出了LonWorks产品，并进一步安排起LonWark互操作协会，开发推行LonWorks技能与产品。它被广泛运用在楼宇自动化、家庭自动化、保安体系、办公设备、运输设备、工业进程操控等职业。为了支撑LonWorks与其它协议和网络之间的互连与互操作，该公司正在开发各种网关，以便将LonWorks与以太网、FF、Modbus、DeviceNet、Profibus、Serplex等互连为体系。
　　别的，在开发智能通讯接口、智能传感器方面，LonWorks神经元芯片也具有一起的优势。LonWorks技能现已被美国暖通工程师协会ASRE定为修建自动化协议BACnet的一个规范。依据刚刚收到的音讯，美国消费电子制作商协会现现已过决议，以LonWorks技能为根底拟定了EIA-709规范。
　　这样，LonWorks现已树立了一套从协议开发、芯片规划、芯片制作、操控模块开发制作、OEM操控产品、终究操控产品、分销、体系集成等一系列完好的开发、制作、推行、运用体系结构，招引了数万家企业参加到这项作业中来，这关于一种技能的推行、运用有很大的促进效果。
　　Profibus
　　Profibus是作为德国国家规范DIN 19245和欧洲规范prEN 50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参阅模型。由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA组成了Profibus系列。DP型用于涣散外设间的高速传输，适合于加工自动化范畴的运用。FMS意为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程操控器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于进程自动化的总线类型，它遵照IEC1158-2规范。该项技能是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所一起推出的。它选用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分构成了其规范榜首部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增加了直接数据衔接拟合作为用户接口，FMS型只隐去第3～6层，选用了运用层，作为规范的第二部分。PA型的规范现在还处于拟定进程之中，其传输技能遵照IEC1158-2 （1 ）规范，可完结总线供电与实质安全防爆。
　　Porfibus支撑主—从体系、纯主站体系、多主多从混合体系等几种传输方法。主站具有对总线的操控权，可自动发送信息。对多主站体系来说，主站之间选用令牌方法传递信息，得到令牌的站点可在一个事前规矩的时间内具有总线操控权，共事前规矩好令牌在各主站中循环一周的最长时间。按Profibus的通讯规范，令牌在主站之间按地址编号次序，沿上行方向进行传递。主站在得到操控权时，能够按主—从方法，向从站发送或讨取信息，完结点对点通讯。主站可采纳对一切站点播送 （不要求应对）或有挑选地向一组站点播送。
　　Profibus的传输速率为96～12kbps最大传输间隔在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延伸至10km。其传输介质能够是双绞线，也能够是光缆，最多可挂接 127个站点。
　　CAN
　　CAN是操控网络Control Area Network的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于轿车内部丈量与履行部件之间的数据通讯。其总线规范现已被ISO国际规范安排拟定为国际规范，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支撑，已广泛运用在离散操控范畴。
　　CAN协议也是树立在国际规范安排的敞开体系互连模型根底上的，不过，其模型结构只要3层，只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的运用层。其信号传输介质为双绞线，通讯速率最高可达 1Mbps/40m，直接传输间隔最远可达 1 0km/kbps，可挂接设备最多可达 110个。
　　CAN的信号传输选用短帧结构，每一帧的有用字节数为8个，因此传输时间短，受搅扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动封闭的功用以堵截该节点与总线的联络，使总线上的其它节点及其通讯不受影响，具有较强的抗搅扰才能。
　　CAN支撑多主方法作业，网络上任何节点均在恣意时间主意向其它节点发送信息，支撑点对点、一点对多点和大局播送方法接纳/发送数据。它选用总线裁定技能，当呈现几个节点一起在网络上传输信息时，优先级高的节点可持续传输数据，而优先级低的节点则自动中止发送，然后避免了总线抵触。
　　已有多家公司开宣布产了契合CAN协议的通讯芯片，如Intel公司的 82 52 7，Motorola公司的MC68HC05X4，Philips公司的82 C2 50等。还有插在PC机上的CAN总线接口卡，具有接口简略、编程便利、开发体系价格便宜等长处。
　　HART
　　HART是Highway Addressable Remote Transduer的缩写。最早由Rosemout公司开发并得到80多家闻名外表公司的支撑，于1993年景立了HART通讯基金会。这种被称为可寻址长途传感高速通道的敞开通讯协议，其特点是现有模仿信号传输线上完结数字通讯，归于模仿体系向数字体系改变进程中工业进程操控的过渡性产品，因此在当时的过渡时期具有较强的商场竞争才能，得到了较好的开展。
　　HART通讯模型由3层组成 ：物理层、数据链路层和运用层。物理层选用FSK(Frequency Shift Keying）技能在4～20mA模仿信号上迭加一个频率信号，频率信号选用Bell202国际规范；数据传输速率为1200bps，逻辑0的信号频率为2200Hz，逻辑1的信号传输频率为 1200Hz。
　　数据链路层用于按HART通讯协议规矩树立HART信息格局。其信息构成包括最初码、显现终端与现场设备地址、字节数、现场设备状况与通讯状况、数据、奇偶校验等。其数据字节结构为1个开始位，8个数据位，1个奇偶校验位，1个停止位。运用层的效果在于使HART指令付诸完结，即把通讯状况转换成相应的信息。它规矩了一系列指令；按指令方法作业。它有 3类指令，榜首类称为通用指令，这是一切设备了解、履行的指令；第二类称为一般行为指令，它所供给的功用能够在许多现场设备 （虽然不是悉数 ）中完结，这类指令包括最常用的现场设备的功用库；第三类称为特别设备指令，以便在某些设备中完结特别功用，这类命既能够在基金会中敞开运用，又能够为开发此指令的公司所独有。在一个现场设备中一般可发现一起存在这3类指令。HART支撑点对点主从应对方法和多点播送方法。按应对应方法作业时的数据更新速率为2～3次/s，按播送方法作业时的数据更新速率为 3～4次 /s，它还可支撑两个通讯主设备。总线上可挂设备数多达 15个，每个现场设备可有256个变量，每个信息最大可包括4个变量。最大传输间隔3000m，HART选用一致的设备描绘言语DDL。现场设备开发商选用这种规范言语来描绘设备特性，由HART基金会担任挂号办理这些设备描绘并把它们编为设备描绘字典，主设备运用DDL技能，来了解这些设备的特性参数而不用为这些设备开发专用接口。但由于这种模仿数字混信号制，导致难以开宣布一种能满意各公司要求的通讯接口芯片。HART能使用总线供电，可满意本安防爆要求。
　　RS-485
　　虽然RS-485不能称为现场总线，可是作为现场总线的开山祖师，还有许多设备持续沿袭这种通讯协议。选用RS-485通讯具有设备简略、低成本等优势，仍有必定的生命力。以RS-485为根底的OPTO-22指令集等也在许多体系中得到了广泛的运用。