现场总线技术

科技信息工程技术现场总线技术重庆钢铁集团公司设计院刘峰[摘 要]本文介绍了典型的现场总线和技术现场总线。[关键词]现场总线技术总线就是传送信息的公共通道。总线的类别很多,按传送数据的方Lonworks主导芯片是由美国Echelon 公司开发.并由麋托罗拉和东式可分为串行总线和并行总线;按应用的场合可分为芯片总线、板内总艺公司大量生产的。该芯片中有3个微处理器、既能管理通信,也具有线机箱总线.设备互.联总线.现场总线及网络总线等。现场总线是应用局部输人输出功能和挖制功能。第-一个微处理器用于完成开放互连模在生产现场、在微机化控制设备之间实现双向串行多节点数字通信技型中第--和第二层的功能，也称为媒体访问挖制处理器,实现介质访问术。现场总线的关键是把网络化、信息化的概念彻底引入到挖制领城的控制与处理;第二个用来完成3-6层的功能，称为网络处理器，进行中,构建光整的控制网络和信息网络.实现控制灵活、分散控制、信息共网络变量处理的寻址,丽数路径选择.软件计时，网络管理.收发数据.享、优化企业生产过程,实现企业的量化管理,提高生产效率。因此有人等;第三个是应用处理器,致力于应用程序.执行操作系统服务与用户说,现场总线是过程控制技术.自动化仪表技术和计算机网络技术三大代码。主导芯片中还具有存储信息缓冲区,以实现各处理器之间的信息技术发展的交汇点。各国的自动化公司都投入了巨大的人力、物力财传送。力全方位地进彳i技术研究和应用研究.并进行了激烈的市场竞争，都希Lonworks 主导芯片是低成本的。Echelon公司鼓励各初始设备制造望成为现场总线控制领域的领导者，这就形成S多种现场总线的技术商(OEM )用主导芯片开发自己的应用产品,从而推广Loworks 技术。如标准。今Lonworks技术已被广泛应用在楼宇自动化家庭自动化、保安系统、-.典型的现场总线办公系统.工业过程控制等行业。尤其在建筑行业, Lonworks技术已经据不完全统计,国际上目前有40多种现场总线,但没有任何一种成为国际上公认的标准。现场总线能复盖所有应用面。其中最有代表性的有profibus .FF .World在我国,建设部成立了中国智能建筑技术Lonworks协作网。同时中FIP .Lomworks等。国计算机学会工控机专委会为推广Lonworke 总线技术，也做了大量的1.profibusprofbus现场总线技术是由西门子公司为主的十几家德国公司研4.其它几种现场总线究所共同推出的现场总线。ISO/OSI 模型也是它的参考模型。它由wordFIP和CAN也是常见的有一-定影响的现场总线技术。profihus-DP .rofbus-FMS和profibus-PA组成了profibus 系列。其中前面提到的worldFIP的北美部分和ISP合并成立FF后.而world-FIP的欧洲部分仍保持独立，它的总部设在法国，已经成为欧洲标准用。FMS是现场总线信息规范.profibus-FMS适用于楼宇自动化,可编之一。WorldFIP的特点是具有单- -的总线，可用于过程挖制和离散控程序控制器低压电器开关等基础自动化。profibus-PA常用于过程自动制,而且没有任何网桥和网关;低速与高速部分的衔接可用软件方法来化的总线类型，它遵从IEC1158- -2标准。解决;同时WorldFIP 已有完整的系列产品。prfilus 的传输率为96khi/s-12Mbi/s,当传输率为1.5MbiUs时,CAN最早是由德国BOSCH公司推出,用于汽车内部测量与执行部最大传输距离为400m;若用中继器可延长至10km,其传输介质可以是件之间的通信。其总线规范也已经被Iso国际标准组织定为国际标准。双纹线或光缆。pruibus 支持主-从系统纯主站系统,多主多从混合系统几种传.CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统瓦连模型基础上。不过模型结构只有3层，即只取(OSI低层的物理层.数据链路层和顶1:)层的输方式。主站有对总线的控制权，可主动发送信息。对多主站系统。主站应用层。信号传输介质为双绞线,通信速率最高为1Mbiv/s; 当通信速率之间采用令牌方式传送信息，得到令牌的站点可在- -个事先规定的时为5kbit/s时.传输距离最远为10km。间内拥有总线的控制权,并事先规定好令牌在各主站中循环-周的最二、现场总线的技术特点长时间。1.系统的开放性。通信协议公开,不同厂家的设备之间可以进行信为了推广profbus 技术，中国机电一体化应用协会已经成立了息交换和共享。在遵守共同标准的前提下,用户可以按自己的需要和布profibus 专业委员会,简称CP0,并先后几次组织了profbus 技术专题研置,把不同厂家的设备组成系统。讨会会和展示会。示企2.能实现 系统的高度分散控制。现场总线联成的系统是--种全新的2.基金会现场总线(Foundation Fieldhus,简称FF)分布式控制系统的体系结构，现场设备本身已经可以完成白动控制的FF现场总线技术是以美国Fisher -Rousemount公司为首.并联合福基本功能.这就简化了系统.提高了可靠性。克斯波罗.横河、ABB等80余家公同制定的ISP协议和以霍尼市尔公司3.现场设备的智能化与自诊断。现场总线系统的传感测量.工程量为首制定的World FIP协议在1994年9月合并成立的现场总线基金处理、补偿计算以及实时控制等功能分散到现场智能化设备中完成,即会。FF以IS0/OSI为基础,取其物理层、数据链路层.应用层为F通信现场设备在完成自动控制基本功能的同时，叮以随时诊断设备的运行模型的相应层次.并在应用层上增加了用户层。FF分低速HI和高速H2两种通信速率。HI的传输速率为4.信息共享与互换性。现场总线的互换设备之间以及系统之间的信31.25kbiv/s,通信距离可达1900m;H2的传输速事为JM和2.5Mhits两息可共享,既可实行点对点的通信,又可实现- -点对多点的通信。不同种,通信距离分别为750m和500m。物理传输介质可支持双绞线.光缆厂家性能类似的设 备可以互换.互用,减少「设备的备用量。和无线发射,协议符合IEC1158 -2标准。5.工业现场的适应性。现场总线系统作为工厂网络底层,是专为工FF的优点是支持它的用户多.它在应用层上增加了一一个内容丰富业环境下工作而设计的.它和现场设备的前喘相连接,对双绞线、同轴的用户层,充分实现互操作性,具有标准化的网桥,设备内的时间打印，电缆光纤等.具有很强的抗干扰能力。芯片有多家厂商供应。三、现场总线的技术展望中国仪器仪表行业协会已经成立了中国现场总线专委会，简称现场总线技术出现的时间还不长.仍处于发展阶段。从月前现场总CFC,并参加了国际FF组织。北京冶金部自动化设计院也参加了国际线技术标准化的角度看,形成了FF和profbus两大阵营. 在速嘟要求较FF组织。低的控制领域，谁都很难占领整个世界市场。因此商速现场总线的设3.LonworksLonworks现场总线技术是由美国Echelon公司提出并联合摩托罗计.开发将是今后现场总线技术竞争十分激烈的领城，也是现场总线技术实现现场总线的整体框架是十拉、东芝等公司共同于1990年公布而成立的。Lonworks的特点是:它采分重要中国煤化工用IS0/OSI模型的全部7层通信协议，采用了面向对象的设计方法,通E泛的网络技术,所以不少过网络变量把网络通信设计简化为参数设计。Lonworks 现场总线的通学者提THC N M H G主传。这是因为以太网已信速率最商为1.SMbi/s。当通信速率为78khit/s时，最大通信距离为经被使用多年，已有了广泛的硬件和软件开发技术支持。还可以使现场2.7km。该现场总线的通信介质可为双绞线、同轴电缆.光纤或无线发射总线技术和计算机网络技术的主流技术很好的融合在一起，形成现场等总线技术和计算机网络技术相互促进的局面。一277--.