縱橫交錯-九大最流行現場總線“叱咤”工控領域

　　2、LonWorks現場總線

　　LonWorks現場總線是美國Echelon公司1992年推出的局部操作網絡，最初主要用于樓宇自動化，但很快發展到工業現場網。LonWorks 技術為設計和實現可互操作的控制網絡提供了一套完整、開放、成品化的解決途徑。LonWorks技術的核心是神經元芯片（NeuronChip）。該芯片 內部裝有3個微處理器：MAC處理器完成介質訪問控制;網絡處理器完成OSI的3～6層網絡協議;應用處理器完成用戶現場控制應用。它們之間通過公用存儲 器傳遞數據。在控制單元中需要采集和控制功能，為此，神經元芯片特設置11個I/O口。這些I/O口可根據需求不同來靈活配置與外圍設備的接口，如 RS232、并口、定時/計數、間隔處理、位I/O等。

　　LonWorks提供的不僅僅是一套高性能的神經元芯片，更重要的是，它提供了 一套完整的開發平臺。工業現場中的通信不僅要將數據實時發送、接收，更多的是數據的打包、拆包、流量處理、出錯處理。這使控制工程師不得不在數據通信上投 入大量精力。LonWorks在這方面提供了非常友好的服務，提供了一套完整的建網工具——LonBuild。

　　首先，它提供了一套C語言的編譯器，從而大大減少了開發時間。在這個編譯器中，提供了對11個I/O非常詳盡的庫函數。在通信方面，它也提出了一個全新 的概念——網絡變量。通過網絡變量，網絡上的通信只需將相關節點上的網絡變量連接一下即可。網絡變量是應用程序定義的一個特殊靜態變量，可以是ANSIC 所定義的各種類型，也可以是自定義類型，還可以規定優先級、響應方式等。網絡變量被定義為輸入或輸出，當定義為輸出的網絡變量被賦予新值時，與該輸出變量 相連的輸入網絡變量就會被立刻賦予同樣的新值。

　　另外，LonBuild還集成開發環境和編譯于一體，具備C調試器，可在多個仿真器上調試應用程序，并具備網絡協議分析和通信分析的功能。

　　自80年代末以來，多種現場總線技術已逐漸形成其影響并在一些特定的應用領域顯示了自己的優勢。它們各有優勢，顯示出較強的生命力。例如基金會現場總線 （FF）是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好發展前景的技術。PROFIBUS是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現場總線 標準。該系列有DP．FMS．PA三種型號，其中DP型適用于加工自動化領域；FMS型適用于紡織．樓宇自動化，可編程控制器．低壓開關等；PA型則用于 過程自動化。CAN最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。HART最早由ROSEmount公司開發并行到80多家 著名儀表公司的支持，是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號的通信。由于它們在各自范圍內各自為政，不可避免地限制了整個系統的發展，不利于整個系統的系 統集成，而我公司開發出的Lonworks產品，分別在釀酒．電力．建筑．工業自動化和化工行業中應用并取得良好的效果。

　　隨著我國社會 主義現代化建設進程的不斷推進，我國在智能化領域的需求日益劇增。而國際上現有的其他類現場總線所存在的固有局限性，使得它們在應用時受到這樣那樣的約 束。LON總線則綜合了當今現場總線的多種功能，同時具備了局域網的一些特點，使得它被廣泛地應用于航空/航天，農業控制、計算機/外圍設備、診斷/監 控、電子測量設備、測試設備、醫療衛生、軍事/防衛、辦公室設備系統、機器人、安全警衛、保密、運動/游藝、電話通信、運輸設備等領域。其通用性表明，它 不是針對某一個特殊領域的總線，而是具有可將不同領域的控制系統綜合成一個以LONWORKS為基礎的更復雜系統的網絡技術。

　　3、Profibu現場總線

　　Profibus是作為德國國家標準DIN19245和歐洲 標準prEN50170的現場總線。ISO/OSI模型也是它的參考模型。由Profibus-Dp、Profibus-FMS、Profibus-PA 組成了Profibus系列。DP型用于分散外設間的高速傳輸，適合于加工自動化領域的應用。FMS意為現場信息規范，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控 制器、低壓開關等一般自動化，而PA型則是用于過程自動化的總線類型，它遵從IEC1158-2標準。該項技術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。它采用了OSI模型的物理層、數據鏈路層，由這兩部分形成了其標準第一部分的子集，DP型隱去了3～7層，而增加了直接數據連接擬合作為用 戶接口，FMS型只隱去第3～6層，采用了應用層，作為標準的第二部分。PA型的標準目前還處于制定過程之中，其傳輸技術遵從IEC1158-2（1）標 準，可實現總線供電與本質安全防爆。

　　Porfibus支持主—從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。主站具有對總線的控制權，可主動發送信息。對多主站系統來說，主站之間 采用令牌方式傳遞信息，得到令牌的站點可在一個事先規定的時間內擁有總線控制權，共事先規定好令牌在各主站中循環一周的最長時間。按Profibus的通 信規范，令牌在主站之間按地址編號順序，沿上行方向進行傳遞。主站在得到控制權時，可以按主—從方式，向從站發送或索取信息，實現點對點通信。主站可采取 對所有站點廣播（不要求應答）或有選擇地向一組站點廣播。Profibus的傳輸速率為96～12kbps最大傳輸距離在12kbps時為 1000m，15Mbps時為400m，可用中繼器延長至10km。其傳輸介質可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接127個站點。

　　4、CAN現場總線

　　CAN是控制網絡ControlAreaNetwork的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。其總線規范 現已被ISO國際標準組織制訂為國際標準，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應用在離散 控制領域。CAN協議也是建立在國際標準組織的開放系統互連模型基礎上的，不過，其模型結構只有3層，只取OSI底層的物理層、數據鏈路層和頂上層的應用 層。其信號傳輸介質為雙絞線，通信速率最高可達1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠可達10km/kbps，可掛接設備最多可達110個。

　　CAN的信號傳輸采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個，因而傳輸時間短，受干擾的概率低。當節點嚴重錯誤時，具有自動關閉的功能以切斷該節點與總線 的聯系，使總線上的其它節點及其通信不受影響，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主方式工作，網絡上任何節點均在任意時刻主動向其它節點發送信息，支持 點對點、一點對多點和全局廣播方式接收/發送數據。它采用總線仲裁技術，當出現幾個節點同時在網絡上傳輸信息時，優先級高的節點可繼續傳輸數據，而優先級 低的節點則主動停止發送，從而避免了總線沖突。已有多家公司開發生產了符合CAN協議的通信芯片，如Intel公司的82527，Motorola公司的 MC68HC05X4，Philips公司的82C250等。還有插在PC機上的CAN總線接口卡，具有接口簡單、編程方便、開發系統價格便宜等優點。

　　5、Devicenet現場總線

　　Devicenet是一種低成本的通訊總線。它將工業設備（如：限位開關，光電傳感器，閥組，馬達啟動器，過程傳感器，條形碼讀取器，變頻驅動器，面板顯示器和操作員接口）連接到網絡，從而消除了昂貴的

　　硬接線成本。直接互連性改善了設備間的通訊，并同時提供了相當重要的設備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現的。