现场总线技术概述

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1、现场总线概述一概念就现场总线一词的定义而言，现场是指工作环境处于过程设备底层一端，而总线则意味着遵循同一技术规范的连线系统，意味着这些遵循同一技术规范的各设备之间可实现互联和互操作。现场总线技术就是将微处理器芯片嵌入到位于控制现场的检测仪表和执行机构中，使这些设备都具有了智能化的运算和通信能力，能成为独立承担各种检测、控制和通信任务的网络节点。采用可进行简单连线的双绞线等等传输途径作为总线，把多个测量控制设备连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，使得位于现场的多个测量控制设备之间以及现场设备与远程监控计

2、算机之间，实现数据传输与信息交换，从而形成了各种适应实际需要的新型的自动控制系统。二定义关于现场总线的定义，目前最具代表性的有两种：第一种现场总线是以网络为基础的全分布式控制系统，是工业设备自动控制的一种计算机局域网络。它依靠具有检测、控制、通信功能的微控制器组成的数字化仪表设备实现彻底的分散控制，并以这些分散在现场的测量、控制设备作为网络节点，以总线形式连接起来，形成了现场总线控制系统。它采用一种串行的数据通信链路，沟通了过程控制领域的基本控制设备之间以及更高层次自动控制领域的自动化控制设备之间的联系。第二

3、种是现场总线开放式、数字化的底层控制网络，是连接现场只能设备和自动化系统的数字式、双线传输、多分支结构通信网络。以现场总线为主体的控制系统的现场控制网络不仅可以是一个独立的基层网络，还可以是构成一个开放式、数字化的新型的全分布式控制系统的重要组成部分。三现场总线的特点1•系统的开放性：开放是指对相关标准的一致性、公开性，强调对标准的共识和遵从。一个开放系统，是指它可以与世界上任何地方遵守相同标准的设备或系统连接。通信协议一致公开，各不同厂家之间的设备可实现信息交换。现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层

4、网络的开放系统。用户可按照自己的需要和考虑，把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。通过现场总线构筑自动化领域的开放互联系统。2•可互操作性与互用性：可互操作性，是指实现互联设备间、系统间的信息传递与沟通；而互用则意味着不同牛产厂家的性能类似的产品可相互替换使用。3.现场设备的只能化与功能自制性：它把传感器测量、补偿计算、工程化处理和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自动控制的基木功能，并可随时诊断设备的运行状态。3.系统的高度分散性：现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构。从根

5、本上改变了现有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。5•对现场环境的适应性：工作在生产现场前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为现场环境而设计的，可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现供电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。四常见的现场总线技术3.1FF现场总线基金会现场总线以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通讯模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。FF分低速H1和高速H2两

6、种通讯速率。H1的传输速率为1.25kbit/s,通讯距离可达1900m(可加屮继器延长)，可支持总线供电，支持本质安全防暴环境。H2的传输速率为1M和2.5kbit/s两种，其通讯距离分别为750m和500m。物理传输介质可支持双绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC11582标准，物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码。主要应用在过程自动化领域，女n：化工、电力、油HI和废水处理等。3.2Profibus现场总线Profibus系列由Profibus-DPxProfibus-FMS和Profibus-PA等3个

7、兼容部分组成。Profibus采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其标准第一部分的子集。Profibus的传输速率为9.6kbit/s〜12Mbit/s,最大传输距离在12Mbit/s时为100m,1.5Mbit/s时为400m,可用屮继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线和光缆。主要应用领域有：DP型适合于加工自动化领域的应用,如制药、水泥、食品、电力、发电、输配电；FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化制造业自动化；PA型则是用于过程自动化的总线类型。3.3

8、CAN现场总线CAN的网络设计采用了符合ISO/OSI网络标准模型的三层结构模型：即物理层、数据链路层和应用层，网络的物理层和链路层的功能由CAN接口器件完成，而应用层的功能由处理器来完成。通信具有突岀的可靠性、实时性和灵活性;采用短帧结构，传输时间短，抗干扰；节点分不同优先级，可满足不同的实时性要求。其传输介质可以用双绞线、同轴电缆或光纤等，通讯速率最高可达lMbit/s(40m),直接传输距离最