現(xiàn)場總線發(fā)展迅速，現(xiàn)處于群雄并起、百家爭鳴的階段。目前已開發(fā)出有40多種現(xiàn)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。

PART 01 ? HART

(Highway Addressable Remote Tranducer可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路)美國Rosemount公司1985年推出，主要應(yīng)用于智能變送器。HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應(yīng)時(shí)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(shù)字信號，從而保證了數(shù)字系統(tǒng)和傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)的兼容性。經(jīng)過10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL。現(xiàn)場設(shè)備開發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性，由HART基金會負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典，主設(shè)備運(yùn)用DDL技術(shù)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)專用接口。但由于這種模擬數(shù)字混合信號制，導(dǎo)致難以開發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。

PART 02 ? Profibus現(xiàn)場總線

它是作為德國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲國家標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，是一種國際化、開放式，不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)技術(shù)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(shù)據(jù)鏈路層。

PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(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(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。

(2)PROFIBUS-FMS：定義了第一.二.七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范(Fieldbus Message Specification - FMS)和低層接口(Lower Layer Interface - LLI)。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問接口。

(3) PROFIBUS-PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。( 注：第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三-六層末使用，第七層為應(yīng)用層)

PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

PART 03 ? 基金會現(xiàn)場總線(foundation fieldbus)

在現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的研究制訂過程中，出現(xiàn)過多種企業(yè)集團(tuán)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(gè)以Fisher-Rosemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協(xié)議;另一個(gè)以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲150家公司制訂的World FIP協(xié)議。

這兩大集團(tuán)于1994年合并，成立現(xiàn)場總線基金會(Fieldbus Foundation,FF)，致力于開發(fā)國際上統(tǒng)一的現(xiàn)場總線協(xié)議。FF的體系結(jié)構(gòu)參照ISO/OSI模型的第1、2、7層協(xié)議，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，另外增加了用戶層。FF提供兩種物理標(biāo)準(zhǔn)：H1和H2。H1為用于過程控制的低速總線，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(zhì)可支持雙絞線、同軸電纜和光纖，協(xié)議符合IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。

PART 04 ? LonWork(Local Operating Network局部操作網(wǎng))

是由美國Echelon公司于1990年正式推出的。它采用ISO/OSI模型的全部7層協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置，其最大傳輸速率為1.5Mbps,傳輸距離為2700m，傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。采用的LonTalk協(xié)議被封裝在Neuron芯片中，內(nèi)含三個(gè)8位微處理器，一個(gè)負(fù)責(zé)介質(zhì)訪問控制，一個(gè)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)處理，一個(gè)負(fù)責(zé)應(yīng)用處理。

PART 05 ? 控制局域網(wǎng)(Control Area Network，CAN)

最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。CAN結(jié)構(gòu)模型取ISO/OSI模型的第1、2、7層協(xié)議，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。通信速率最高可達(dá)1Mbps，通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10000m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線，最多可掛接設(shè)備110個(gè)。CAN在我國的應(yīng)用較早，我國華控技術(shù)公司基于CAN協(xié)議開發(fā)了SDS智能分布式系統(tǒng);和利時(shí)公司開發(fā)的HS2000系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)就是應(yīng)用CAN。

編輯：黃飛

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