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常见现场总线及其特点

发布时间:2022-01-06 16:24:56 |来源:网络转载

目前国际上有40多种现场总线,但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面,按其传输数据的大小可分为3类:传感器总线(SensorBus),属于位传输;设备总线(DeviceBus),属于字节传输;现场总线,属于数据流传输。

(一)基金会现场总线(FF,FieldbusFounda-tion)以ISO/OSI开放系统互联模式为基础,取其物理层、数据链层、应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层。用户层主要针对自动化测控应用的需要,定义了信息存取的统一规则,采用设备描述语言规定了通用的功能块集。基金会现场总线的主要技术内容包括FF通信协议、用于完成开放互联模式中第2-7层通信协议的通信栈、用于描述设备特性、参数、属性及操作接口的DDL设备描述语言、设备描述字典、用于实现测量、控制、工程量转换等功能的功能块、实现系统组态、调度、管理等功能的系统软件技术以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。

(二)LonWorks是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信系统。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议,可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全符合环境保护要求、造价低廉、维护成本低是现场总线的特点,完全替代4mA-20mA模拟信号,实现传输信号数字化,从而易于现场布线,且降低了电缆安装和保养费用,增加了可靠性。支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质,并开发相应的本安防爆产品,被誉为通用控制网络。

(三)Profibus与其他现场总线系统相比,Profibus的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和自动化等。采用了OSI模型,DP型隐去了3层~7层,而增加了直接数据连接拟合作为用户接口,FMS型只隐去第3层~6层,采用了应用层。Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。其传输介质可以是双绞线,也可以是光缆,最多可挂接127个站点。

(四)CAN(ControlAreaNetwork),最早由德国BOSCH公司推出,用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的。不过,其模型结构只有3层(物理层、数据链路层和应用层)。其信号传输介质为双绞线,可挂接设备最多可达110个。CAN支持多主方式工作,网络上任何节点均在任意时刻主动向其它节点发送信息,支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲裁技术,当出现几个节点同时在网络上传输信息时,优先级高的节点可继续传输数据,而优先级低的节点则主动停止发送,从而避免了总线冲突。

(五)HART(HighwayAddressableRemoteTransduer)最早由Rosemout公司开发并得到80多家著名仪表公司的支持,于1993年成立了HART通信基金会。HART通信模型由3层组成:物理层、数据链路层和应用层。物理层采用FSK(Fre-quencyShiftKeying)技术在4mA~20mA模拟信号上迭加一个频率信号,频率信号采用Bell202国际标准;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。但由于这种模拟数字混信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电,可满足本安防爆要求。

(六)Modbus是施耐德公司在1979年发明的,是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用,目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA(分布式自动化接口,InterfaceforDistributedAutomation)组织,并成立了Mod-bus-IDA组织,为Modbus今后的发展奠定了基础。在中国,Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。据不完全统计:截止到2007年,Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。

Modbus具有以下几个特点:(1)标准、开放,用户可以免费、放心地使用Modbus协议,不需要交纳许可证费,也不会侵犯知识产权;(2)Modbus可以支持多种电气接口,如RS-232、RS-485等,还可以在各种介质上传送,如双绞线、光纤、无线等;(3)Modbus的帧格式简单、紧凑、通俗易懂。用户使用容易,厂商开发简单。

 

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