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現場總線的現狀與發展簡述

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 15:50:18 來源:網絡

  現場總線發展迅速,現處於群雄並起、百家爭鳴的階段。目前已開發出有40多種現場總線,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據通路)美國Rosemount公司1985年推出,主要應用於智能變送器。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字信號,從而保證了數字係統和傳統模擬係統的兼容性。經過10多年的發展,HART技術在國外已經十分成熟,並已成為全球智能儀表的工業標準。

  HART采用統一的設備描述語言DDL。現場設備開發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並把它們編為設備描述字典,主設備運用DDLjishulailijiezhexieshebeidetexingcanshuerbubiweizhexieshebeikaifazhuanyongjiekou。danyouyuzhezhongmonishuzihunhexinhaozhi,daozhinanyikaifachuyizhongnengmanzugegongsiyaoqiudetongxinjiekouxinpian。HART能利用總線供電,可滿足本質安全防爆要求,並可組成由手持編程器與管理係統主機作為主設備的雙主設備係統。

  PART02Profibus現場總線

  它是作為德國國家標準和歐洲國家標準的現場總線標準,是一種國際化、開放式,不依賴於設備生產商的現場總線標準。該項技術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、數據鏈路層。

  PROFIBUS協議結構是根據ISO7498國際標準,以開放式係統互聯網絡(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。用戶接口規定了用戶及係統以及不同設備可調用的應用功能,並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,應用層包括現場總線信息規範(Fieldbus Message Specification - FMS)和低層接口(Lower Layer Interface - LLI)。FMS包括了應用協議並向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協調不同的通信關係並提供不依賴設備的第二層訪問接口。

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

  PROFIBUS是shi一yi種zhong用yong於yu工gong廠chang自zi動dong化hua車che間jian級ji監jian控kong和he現xian場chang設she備bei層ceng數shu據ju通tong信xin與yu控kong製zhi的de現xian場chang總zong線xian技ji術shu。可ke實shi現xian現xian場chang設she備bei層ceng到dao車che間jian級ji監jian控kong的de分fen散san式shi數shu字zi控kong製zhi和he現xian場chang通tong信xin網wang絡luo,從cong而er為wei實shi現xian工gong廠chang綜zong合he自zi動dong化hua和he現xian場chang設she備bei智zhi能neng化hua提ti供gong了le可ke行xing的de解jie決jue方fang案an。

  PART03基金會現場總線(foundation fieldbus)

  在現場總線標準的研究製訂過程中,出現過多種企業集團或組織,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,聯合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司製訂的ISP協議;另一個以Honeywell公司為首,聯合歐洲150家公司製訂的World FIP協議。

  這兩大集團於1994年合並,成立現場總線基金會(Fieldbus Foundation,FF),致力於開發國際上統一的現場總線協議。FF的體係結構參照ISO/OSI模型的第1、2、7層協議,即物理層、數據鏈路層和應用層,另外增加了用戶層。FF提供兩種物理標準:H1和H2。H1為用於過程控製的低速總線,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。物理傳輸介質可支持雙絞線、同軸電纜和光纖,協議符合IEC1158-2標準。

  PART04LonWork(Local Operating Network局部操作網)

  是由美國Echelon公司於1990年正式推出的。它采用ISO/OSI模型的全部7層協議,采用了麵向對象的設計方法,通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置,其最大傳輸速率為1.5Mbps,傳輸距離為2700m,傳輸介質可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。采用的LonTalk協議被封裝在Neuron芯片中,內含三個8位微處理器,一個負責介質訪問控製,一個負責網絡處理,一個負責應用處理。

  PART05控製局域網(Control Area Network,CAN)

  最早由德國BOSCH公司推出,用於汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。CAN結構模型取ISO/OSI模型的第1、2、7層協議,即物理層、數據鏈路層和應用層。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,我國華控技術公司基於CAN協議開發了SDS智能分布式係統;和利時公司開發的HS2000係統的內部網絡就是應用CAN。

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