现场总线技术基础概述

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1、现场总线技术基础概述一、概念现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程口动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备Z间及其与更高控制管理层次Z间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有

2、影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具冇协议简单、容错能力强、安全性好、成木低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实吋性要求，还具有网络负载稳定，多数为倉帧传送、信息交换频繁等特点。山于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都貝-有不同上层高速数据通信网的特色。二、主要内容1、现场总线的技术特点A、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开发

3、者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识为遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。川户町按自己的需要和对象把來自不同供应商的产品组成人小随意的系统。B、互可操作性少互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互川性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实

4、现互用。C、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成口动控制的基本功能，并可随吋诊断设备的运行状态。D、系统结构的高度分散性。由于现场设备木身已可完成自动控制的基木功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根木上改变了现冇DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。E、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计的，它可支持

5、双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗T•扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。2、肌型现场总线简介A、慕金会现场总线基金会现场总线，即FoudationFieldbusji^j称FF,这是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。其前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro>横河、ABB、西门了等8（）家公司制订的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制订的WordFIP协议

6、。屈于用户的压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取英物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应丿IJ层上增加了用户层。基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为引25Kbps,通信距离町达1900m（nJ*加中继器延长），可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2的传输速率为1Mbps和2.5Mbps两利〔，其通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持

7、比绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。具物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码，每位发送数据的中心位置或是正跳变，或是负跳变。正跳变代表0,负跳变代表1,从而使串行数据位流中具冇足够的定位信息，以保持发送戏方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“（F状态，也可根据数据的中心位置精确定位。B、LonWorksLonWorks是又一具冇强劲实力的现场总线技术，它是由美国Ecclon公司推出并由它们与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1990年正式公布而形成的。它釆用了IS

8、O/OSI模型的全部七层通讯I办议，采用了血向対象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通讯速率从300bps至15Mbps不等，直接通信距离可达到2700m（78kbps,双绞线）,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，并开发相应的木安防爆产品，被誉为通用控制网络。LonWorks技术所釆用的LonTalk协议被封装在称Z为Neuron的芯片中并得以实现。集成芯片中冇3个8位CPU;—个用于完成开放互连模型中第1〜2层的功能，称为媒体访