現場總線有哪些
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圖8 Type8 INTERBUS現場總線體系結構
協議包括物理層、數據鏈路層和應用層。數據鏈路層采用面向過程數據的傳輸方法及集總幀協議，可以傳輸循環過程數據和非循環數據，幀信息包括一個啟動信號、回送信息、數據安全/結束信息。集總幀具有非常高的傳輸效率，其效率高達52%，盡管INTERBUS通信速率為500Kbps和2Mbps，通信速度和效率很高。應用層服務用于實現實時數據交換、VFD支持、變量訪問、程序調用和12個相關的服務。
INTERBUS總線有很強的監視診斷功能，總線監控功能監視整個網絡系統的運行狀態，同時也提供總線網絡的變結構功能，能及時根據設計要求，關斷和連接總線的某個子總線段。監控功能是現場安裝、調試、診斷和維護的有力工具。具體功能是識別和確定安裝錯誤和部件錯誤，現場總線模塊具有輸入/輸出的狀態顯示，在調試時可設置輸出狀態，以及可以保存某些智能設備的參數。
為了提高工業網絡的安全性，以滿足制造業和過程工業自動化故障安全通信的要求，特別是在汽車制造業中具有安全總線的功能被放在首位。INTERBUS俱樂部從1999年開始進行INTERBUS安全總線研究，在2001年得到了德國BIA組織EN954-1 KAT.4標準的許可證明，并符合IEC61508安全通信標準。INTERBUS的安全總線由一個Safe Control控制模塊和現場分散式智能模塊組成，控制模塊的唯一功能就是控制安全數據。這種解決方案優于其它方案，它將控制系統與安全總線的功能截然分開，控制系統機構清晰簡單，不影響今后的擴展和修改，成本明顯降低。這是現場總線的一個發展方向。
9. FF H1現場總線
H1現場總線是由FF現場總線基金會負責制定的。FF基金會成員由世界著名的儀表制造商和用戶組成，其成員生產的變送器、DCS、執行器、流量儀表占世界市場的90%，它們對過程控制現場工業網絡的功能需求了解透徹，在過程控制方面積累了豐富的經驗，提出的現場總線網絡架構較為全面，其通信體系結構如圖9所示。Type9現場總線是Type1現場總線的子集。
FF H1現場總線協議由物理層、數據鏈路層、應用層以及考慮到現場裝置的控制功能和具體應用而增加的用戶層組成。H1總線支持多種傳輸媒體：雙絞線、電纜、光纜和無線媒體。傳輸速率為31.25Kbps，通信距離最大為1 900米。該總線支持總線供電和本質安全。
圖9 Type 9 FF H1現場總線體系結構
數據鏈路層負責實現鏈路活動調度、數據的接收發送、活動狀態的響應、總線上各設備間的鏈路時間同步等。這里，總線訪問控制采用鏈路活動調度器（LAS）方式，LAS擁有總線上所有設備的清單，由它負責總線段上各設備對總線的操作。
現場總線應用層由現場總線訪問（FAS）子層和現場總線報文規范(FMS)子層構成。FAS子層提供發布者/預訂者、客戶機/服務器和報告分發三種模式的報文服務。FMS子層提供對象字典（OD）服務、變量訪問服務和事件服務等。現場總線用戶層具有標準功能塊（FB）和裝置描述功能。標準規定32種功能塊，現場裝置使用這些功能塊完成控制策略。由于裝置描述功能包括描述裝置通信所需的所有信息，并且與主站無關，所以可使現場裝置實現真正的互操作。
10. PROFI net現場總線
PNO組織于2001年8月發表了PROFInet規范。PROFInet將工廠自動化和企業信息管理層IT技術有機地融為一體，同時又完全保留了Profibus現有的開放性。
PROFInet現場總線體系結構如圖10所示，從圖中看出，該方案支持開放的、面向對象的通信，這種通信建立在普遍使用的Ethernet TCP/IP基礎上，優化的通信機制還可以滿足實時通信的要求。基于對象應用的DCOM通信協議是通過該協議標準建立的。以對象的形式表示的PROFInet組件根據對象協議交換其自動化數據。自動化對象即COM對象作為PDU以DCOM協議定義的形式出現在通信總線上。連接對象活動控制（ACCO）確保已組態的互相連接的設備間通信關系的建立和數據交換。傳輸本身是由事件控制的，ACCO也負責故障后的恢復，包括質量代碼和時間標記的傳輸、連接的監視、連接丟失后的再建立以及相互連接性的測試和診斷。
圖10 Type10 PROFInet 現場總線體系結構
Profibus可以通過代理服務器(Proxy)很容易地實現與其它現場總線系統的集成，在該方案中，通過代理服務器將通用的Profibus網絡連接到工業以太網；通過以太網TCP/IP訪問Profibus設備是由Proxy使用遠方程序調用和Microsoft DCOM進行處理的。
PROFInet提供工程設計工具和制造商專用的編程和組態軟件，使用這種工具可以從控制器編程軟件開發的設備來創建基于COM的自動化對象，這種工具也將用于組態基于PROFInet的自動化系統，使用這種獨立于制造商的對象和連接編輯器可減少15%的開發時間。
10種類型現場總線采用完全不同的通信協議。Type1采用LAS方式和Publisher/Subscriber模式；Type2 ControlNet使用CTDMA方法和Producer/Consumer模式，Ethernet/IP使用Ethernet TCP/IP協議；Type3是令牌環和主站/從站方式；Type4通信采用虛擬令牌傳遞方式；Type5采用CSMA/CD方式和Ethernet TCP/IP協議；Type6使用TDMA多路存取方式；Type7使用總線裁決方式；Type8采用整體幀協議；Type9采用LAS方式和Publisher/Subscriber模式；Type10使用Ethernet TCP/IP協議。
從以上論述可以看出，十種類型現場總線體系結構和通信協議都不相同，但對Ethernet TCP/IP工業以太網技術用于H2高速現場總線基本達成共識，Ethernet/IP、FF HSE和PROFInet工業以太網技術事實上已成為國際標準
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