現場總線概念、組成及其特點分析

4、總線系統計算機服務模式：

以客戶機/服務器模式是目前較為流行的網絡計算機服務模式。服務器表示數據源（提供者），應用客戶機則表示數據使用者，它從數據源獲取數據，并進一步進行處理。客房機運行在ＰＣ機或工作站上。服務器運行在小型機或大型機上，它使用雙方的智能、資源、數據來完成任務。

5、數據庫：

它能有組織的、動態的存儲大量有關數據與應用程序，實現數據的充分共享、交叉訪問，具有高度獨立性。工業設備在運行過程中參數連續變化，數據量大，操作與控制的實時性要求很高。因此就形成了一個可以互訪操作的分布關系及實時性的數據庫系統，市面上成熟的供選用的如關系數據庫中的Orad，sybas，Informix，SQL Server；實時數據庫中的Infoplus，PI，ONSPEC等。

6、網絡系統的硬件與軟件：

網絡系統硬件有：系統管理主機、服務器、網關、協議變換器、集線器，用戶計算機等及底層智能化儀表。網絡系統軟件有網絡操作軟件如：NetWarc，LAN Mangger，Vines，服務器操作軟件如Lenix，os/2，Window NT。應用軟件數據庫、通信協議、網絡管理協議等。

三、現場總線控制系統的特點

1、在功能上管理集中，控制分散，在結構上橫向分散、縱向分級。

2、要有快速實時響應能力，對于工業設備的局域網絡，它主要的通信量是過程信息及操作管理信息，信息量不大，傳輸速率不高在1MPS以下，信息傳輸任務相對比較簡單但其實時響應時間要求較高為0.01—0.5S。所謂實時性是在網絡通信過程中能在線實時采集過程的參數，實時對系統信息進行加工處理，并迅速反饋給系統完成過程控制，滿足過程控制對時間限制的要求。除了控制管理計算機系統的外部設備外，還要控制管理控制系為統的設備，并具有處理隨機事件能力。實際操作系統應保證在異常情況下及時處置，保證完成任務，或完成最重要的任務，要求能及時發現糾正隨機性錯誤，至少保證不使錯誤影響擴大，應具有抵制錯誤操作和錯誤輸入信息的能力。實現現場總線控制系統實時性的主要措施為：

（1）OSI協議中7層都是提供高度的功能性服務，為此降低了通信流量和增大傳輸時間，因而影響實時響應能力。因此將OSI七層通信協議，采取不同程度的簡化，減少由于層間轉換的復雜性，而影響實時響應能力。現場總線控制系統的通信協議一般為物理層、鏈路層、應用層，再增加一個用戶作為網絡節點，互連成底層總線網。如PRUFIBUS總層的四層結構。

（2)）把基本控制功能下放到現場具有智能的芯片或功能塊中，使控制功能徹底分散，直接面對對象，接口直觀簡、結。把同時具有控制、測量與通信功能的功能塊，與功能塊應用進程，作為網絡節點，互連成底層總線網。如PRUFIBUS總線系統，按照主站、從站分，把底層的通信及控制集中在從站來完成。各公司廠商提供較齊全的各類主站與從站列芯片，實現起來簡單又便宜。有如LONWORKS雖然通信協議與OSI相同為七層，但全部固化在一個神經芯元片中，不需要經網絡傳輸，同樣可加快實時響應能力，同時應用程序定義一個特殊對象網絡變量存在于神經元芯片ROM中，它是在節點代碼編譯時確定，將不同節點。同類型的網絡變量連接起來進行自控，大大簡化了開發和安裝分布系統過程。

（3）介質訪問協議：一般采用令牌傳遞總線訪問方式（TOKEN BUS）既可達到通信快速的目的，又可以有較高的性價比，對于多路訪問沖突檢測（CSMA/CD）方法，雖然通信管理上較為簡單，但并不能完全避免碰撞現象，實現沖突檢測比較復雜，此外在線路中常態干擾與差錯往往和碰撞難以區別，因此對現場總線控制系統實時性要求較高的場合，并不十分適合。所以大部分總線控制系統均為令牌傳遞訪問。只有LONWORKS采用改進型的，即帶預測P的CSMA訪問方式。當一個節點需要發送信息時，先帶預測Ｐ測一下網絡是否空閑，有空閑則發送，沒有空閑則暫時不發，這樣就避免了碰撞減少了網絡碰撞率，提高了重載時的效率。并采用了緊急優先機制，以提高它的實時性與可靠性。

（4）通信方式：一般分調度通信和非調度通信多數為調度通信，用于設備間周期性傳輸，控制的數據預先設定。非調度通信用于參數設置、設備診斷報警處理。從其功能上分，有主站與從站區分。從站僅對收到信息時確認或當主站發出請求時向它發信息，所以只需總線協議一小部分，既經濟，實時性也強。

3、產品要具有互操作性

各制造商產品要通過所屬各類總線制協議符合其規定的OSI標準一次性測試，及互操作性測試，并以專門測試中心認證。為了提高其可靠性，還要經過在惡劣環境下魯棒測試。接口技術采用了OEM集成方法構成產品，可以實現數據開放式傳輸。

因此，對于同一類型協議的不同制造商產品可以混合組態與調用為一個開放系統，使它具有互操作性。

4、要求具有較高可靠性措施：

（1）硬件經過嚴格挑選，采用專用芯片（ASIC）和表面安裝技術（SMT）。

（2）系統軟件選用成熟適合實際需要的簡單易用軟件，及好的工具軟件。應用軟件采用功能模塊化設計，定義清晰明確。

（3）可通過在線可快速排除故障，強化硬件可修復性，如I/O模板可帶電插拔，且診斷故障顯示，故障時部件自動隔離等

（4）軟件上分離化體系結構及各過程站有地域上各自獨立的局部數據庫。并經過通信網絡在邏輯上形成全局數據庫。

（5）有多級安全措施，采用容錯技術與冗余技術。