科技信息工程技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)重慶鋼鐵集團(tuán)公司設(shè)計院劉峰[摘 要]本文介紹了典型的現(xiàn)場總線和技術(shù)現(xiàn)場總線。[關(guān)鍵詞]現(xiàn)場總線技術(shù)總線就是傳送信息的公共通道。總線的類別很多,按傳送數(shù)據(jù)的方Lonworks主導(dǎo)芯片是由美國Echelon 公司開發(fā).并由麋托羅拉和東式可分為串行總線和并行總線;按應(yīng)用的場合可分為芯片總線、板內(nèi)總藝公司大量生產(chǎn)的。該芯片中有3個微處理器、既能管理通信,也具有線機(jī)箱總線.設(shè)備互.聯(lián)總線.現(xiàn)場總線及網(wǎng)絡(luò)總線等?，F(xiàn)場總線是應(yīng)用局部輸人輸出功能和挖制功能。第-一個微處理器用于完成開放互連模在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信技型中第--和第二層的功能，也稱為媒體訪問挖制處理器,實現(xiàn)介質(zhì)訪問術(shù)?，F(xiàn)場總線的關(guān)鍵是把網(wǎng)絡(luò)化、信息化的概念徹底引入到挖制領(lǐng)城的控制與處理;第二個用來完成3-6層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行中,構(gòu)建光整的控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò).實現(xiàn)控制靈活、分散控制、信息共網(wǎng)絡(luò)變量處理的尋址,麗數(shù)路徑選擇.軟件計時，網(wǎng)絡(luò)管理.收發(fā)數(shù)據(jù).享、優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)過程,實現(xiàn)企業(yè)的量化管理,提高生產(chǎn)效率。因此有人等;第三個是應(yīng)用處理器,致力于應(yīng)用程序.執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶說,現(xiàn)場總線是過程控制技術(shù).自動化儀表技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三大代碼。主導(dǎo)芯片中還具有存儲信息緩沖區(qū),以實現(xiàn)各處理器之間的信息技術(shù)發(fā)展的交匯點。各國的自動化公司都投入了巨大的人力、物力財傳送。力全方位地進(jìn)彳i技術(shù)研究和應(yīng)用研究.并進(jìn)行了激烈的市場競爭，都希Lonworks 主導(dǎo)芯片是低成本的。Echelon公司鼓勵各初始設(shè)備制造望成為現(xiàn)場總線控制領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，這就形成S多種現(xiàn)場總線的技術(shù)商(OEM )用主導(dǎo)芯片開發(fā)自己的應(yīng)用產(chǎn)品,從而推廣Loworks 技術(shù)。如標(biāo)準(zhǔn)。今Lonworks技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在樓宇自動化家庭自動化、保安系統(tǒng)、-.典型的現(xiàn)場總線辦公系統(tǒng).工業(yè)過程控制等行業(yè)。尤其在建筑行業(yè), Lonworks技術(shù)已經(jīng)據(jù)不完全統(tǒng)計,國際上目前有40多種現(xiàn)場總線,但沒有任何一種成為國際上公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場總線能復(fù)蓋所有應(yīng)用面。其中最有代表性的有profibus .FF .World在我國,建設(shè)部成立了中國智能建筑技術(shù)Lonworks協(xié)作網(wǎng)。同時中FIP .Lomworks等。國計算機(jī)學(xué)會工控機(jī)專委會為推廣Lonworke 總線技術(shù)，也做了大量的1.profibusprofbus現(xiàn)場總線技術(shù)是由西門子公司為主的十幾家德國公司研4.其它幾種現(xiàn)場總線究所共同推出的現(xiàn)場總線。ISO/OSI 模型也是它的參考模型。它由wordFIP和CAN也是常見的有一-定影響的現(xiàn)場總線技術(shù)。profihus-DP .rofbus-FMS和profibus-PA組成了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的歐洲部分仍保持獨立，它的總部設(shè)在法國，已經(jīng)成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)用。FMS是現(xiàn)場總線信息規(guī)范.profibus-FMS適用于樓宇自動化,可編之一。WorldFIP的特點是具有單- -的總線，可用于過程挖制和離散控程序控制器低壓電器開關(guān)等基礎(chǔ)自動化。profibus-PA常用于過程自動制,而且沒有任何網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān);低速與高速部分的銜接可用軟件方法來化的總線類型，它遵從IEC1158- -2標(biāo)準(zhǔn)。解決;同時WorldFIP 已有完整的系列產(chǎn)品。prfilus 的傳輸率為96khi/s-12Mbi/s,當(dāng)傳輸率為1.5MbiUs時,CAN最早是由德國BOSCH公司推出,用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部最大傳輸距離為400m;若用中繼器可延長至10km,其傳輸介質(zhì)可以是件之間的通信。其總線規(guī)范也已經(jīng)被Iso國際標(biāo)準(zhǔn)組織定為國際標(biāo)準(zhǔn)。雙紋線或光纜。pruibus 支持主-從系統(tǒng)純主站系統(tǒng),多主多從混合系統(tǒng)幾種傳.CAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)瓦連模型基礎(chǔ)上。不過模型結(jié)構(gòu)只有3層，即只取(OSI低層的物理層.數(shù)據(jù)鏈路層和頂1:)層的輸方式。主站有對總線的控制權(quán)，可主動發(fā)送信息。對多主站系統(tǒng)。主站應(yīng)用層。信號傳輸介質(zhì)為雙絞線,通信速率最高為1Mbiv/s; 當(dāng)通信速率之間采用令牌方式傳送信息，得到令牌的站點可在- -個事先規(guī)定的時為5kbit/s時.傳輸距離最遠(yuǎn)為10km。間內(nèi)擁有總線的控制權(quán),并事先規(guī)定好令牌在各主站中循環(huán)-周的最二、現(xiàn)場總線的技術(shù)特點長時間。1.系統(tǒng)的開放性。通信協(xié)議公開,不同廠家的設(shè)備之間可以進(jìn)行信為了推廣profbus 技術(shù)，中國機(jī)電一體化應(yīng)用協(xié)會已經(jīng)成立了息交換和共享。在遵守共同標(biāo)準(zhǔn)的前提下,用戶可以按自己的需要和布profibus 專業(yè)委員會,簡稱CP0,并先后幾次組織了profbus 技術(shù)專題研置,把不同廠家的設(shè)備組成系統(tǒng)。討會會和展示會。示企2.能實現(xiàn) 系統(tǒng)的高度分散控制?，F(xiàn)場總線聯(lián)成的系統(tǒng)是--種全新的2.基金會現(xiàn)場總線(Foundation Fieldhus,簡稱FF)分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場設(shè)備本身已經(jīng)可以完成白動控制的FF現(xiàn)場總線技術(shù)是以美國Fisher -Rousemount公司為首.并聯(lián)合?；竟δ?這就簡化了系統(tǒng).提高了可靠性?？怂共_.橫河、ABB等80余家公同制定的ISP協(xié)議和以霍尼市爾公司3.現(xiàn)場設(shè)備的智能化與自診斷?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)的傳感測量.工程量為首制定的World FIP協(xié)議在1994年9月合并成立的現(xiàn)場總線基金處理、補(bǔ)償計算以及實時控制等功能分散到現(xiàn)場智能化設(shè)備中完成,即會。FF以IS0/OSI為基礎(chǔ),取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層.應(yīng)用層為F通信現(xiàn)場設(shè)備在完成自動控制基本功能的同時，叮以隨時診斷設(shè)備的運(yùn)行模型的相應(yīng)層次.并在應(yīng)用層上增加了用戶層。FF分低速HI和高速H2兩種通信速率。HI的傳輸速率為4.信息共享與互換性?，F(xiàn)場總線的互換設(shè)備之間以及系統(tǒng)之間的信31.25kbiv/s,通信距離可達(dá)1900m;H2的傳輸速事為JM和2.5Mhits兩息可共享,既可實行點對點的通信,又可實現(xiàn)- -點對多點的通信。不同種,通信距離分別為750m和500m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線.光纜廠家性能類似的設(shè) 備可以互換.互用,減少「設(shè)備的備用量。和無線發(fā)射,協(xié)議符合IEC1158 -2標(biāo)準(zhǔn)。5.工業(yè)現(xiàn)場的適應(yīng)性?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層,是專為工FF的優(yōu)點是支持它的用戶多.它在應(yīng)用層上增加了一一個內(nèi)容豐富業(yè)環(huán)境下工作而設(shè)計的.它和現(xiàn)場設(shè)備的前喘相連接,對雙絞線、同軸的用戶層,充分實現(xiàn)互操作性,具有標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)橋,設(shè)備內(nèi)的時間打印，電纜光纖等.具有很強(qiáng)的抗干擾能力。芯片有多家廠商供應(yīng)。三、現(xiàn)場總線的技術(shù)展望中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會已經(jīng)成立了中國現(xiàn)場總線專委會，簡稱現(xiàn)場總線技術(shù)出現(xiàn)的時間還不長.仍處于發(fā)展階段。從月前現(xiàn)場總CFC,并參加了國際FF組織。北京冶金部自動化設(shè)計院也參加了國際線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的角度看,形成了FF和profbus兩大陣營. 在速嘟要求較FF組織。低的控制領(lǐng)域，誰都很難占領(lǐng)整個世界市場。因此商速現(xiàn)場總線的設(shè)3.LonworksLonworks現(xiàn)場總線技術(shù)是由美國Echelon公司提出并聯(lián)合摩托羅計.開發(fā)將是今后現(xiàn)場總線技術(shù)競爭十分激烈的領(lǐng)城，也是現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)場總線的整體框架是十拉、東芝等公司共同于1990年公布而成立的。Lonworks的特點是:它采分重要中國煤化工用IS0/OSI模型的全部7層通信協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法,通E泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),所以不少過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)計。Lonworks 現(xiàn)場總線的通學(xué)者提THC N M H G主傳。這是因為以太網(wǎng)已信速率最商為1.SMbi/s。當(dāng)通信速率為78khit/s時，最大通信距離為經(jīng)被使用多年，已有了廣泛的硬件和軟件開發(fā)技術(shù)支持。還可以使現(xiàn)場2.7km。該現(xiàn)場總線的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜.光纖或無線發(fā)射總線技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流技術(shù)很好的融合在一起，形成現(xiàn)場等總線技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互促進(jìn)的局面。一277--.