工業自動化系統現場總線技術的現狀與展望
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現場總線（Fieldbus）是90年代初國際上發展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現場智能設備互連通訊網絡。它作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯系。它不僅是一個基層網絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統。這項以智能傳感、控制、計算機、數字通訊等技術為主要內容的綜合技術，已經受到世界范圍的關注，成為當今自動化領域技術發展的熱點。現場總線本質上就是用于現場儀表與控制系統和遠程控制調度之間的一種全分散、全數字化、智能、雙向、互聯、多變量、多點、多站的通訊系統。現場總線在制造業、流程工業、電力、交通、樓宇、醫藥、環保、化工等領域和行業的自動化系統中具有廣泛的應用前景。這種開放型的工廠底層控制網絡構造了新一代的網絡集成式全分布集散控制系統，因而又被譽為自控領域的局域網。
1 幾種流行的現場總線
（1）、基金會現場總線
基金會現場總線，即Foudation Fieldbus,簡稱FF，這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。它以ISO/OSI開放系統互連模型為基礎，取其物理層、數據鏈路層、應用層為FF通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層。基金會現場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為3125Kbps,通信距離可達1900m，可支持總線供電，支持本質安全防爆環境。H2的傳輸速率為1Mbps和2.5Mbps兩種，其通信距離分別為750m和500m。物理傳輸介質可支持雙絞線、光纜和無線發射，協議符合IEC1158-2標準。其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼，從而使串行數據位流中具有足夠的定位信息，以保持發送雙方的時間同步。
為滿足用戶需要，Honeywell、Ronan等公司已開發出可完成物理層和部分數據鏈路層協議的專用芯片，許多儀表公司已開發出符合FF協議的產品。
（2）、Asi總線
Asi是Siemens開發的一種硬件替代總線，有主-從組織（最多62從設備）它得到PROFIBUS行業組織（PTO）支持。它將數據和電源集成在單獨一根電纜內，數據傳輸速度較快，31個從設備的循環時間為5ms。Asi結構簡單并支持包括星形、線性、分支和樹形結構在內的許多網絡拓撲。雖然它目前能支持一些摸擬量設備，但它還不能方便地支持諸如條碼閱讀器、定標器、儀表和操作員接口等串行設備。
目前，在一些對附加的功能要求不高的場合，諸如食品加工、飲料灌裝和藥物包裝等行業，Asi總線得到了廣泛應用。
（3）、Device Net
Device Net是一種應用層協議，它采用最初由德國的Bosch公司開發的控制器局域聯網（CAN）技術，遵循ISO/OSI參考模型，按照該基準模型，它的網絡結構劃分為三層：物理層、數據鏈路層和應用層，物理層下面還定義了傳輸的物理介質。Device Net在同一網段上最多可容納64個節點，數據傳輸率為125Kbit/s、250 Kbit/s和500Kbit/s三種。Device Net是一種基于主-從連接的網絡，一個主設備需要來自從設備的連接和主-從兩個設備的非控制及I/O數據的協商連接。一旦建立了I/O連接，主設備通過使用輪詢、循環或狀態改變通信模式與從設備通信。最近，已在這種網絡內加入了“時間同步”（CIPsync）和Device Net安全網絡（CIPsafety）。Device Net沒有對等通信。Device Net支持包括從光電監視器到驅動器和質量流控制設備等大量的設備類型。由于其標準得到眾多經銷商支持，因而產品價格很有競爭性。
（4）、Profibus-DP
Profibus-DP是一種基于RS-485的I/O網絡，運行于12Mbit/s。它是一種主-從結構網絡，最多有126節點和244字節信息量。PTO是促進和維持Profibus-DP標準的經銷商組織。
Profibus-DP的12Mbit/s傳輸速率高于任何一種CAN網絡，從而得到眾多經銷商支持，并有眾多產品可供利用。然而，由于它需用一種硬件ASIC，因而當網絡規模較小時，費用較高。Profibus-DP得到Siemens的積極支持，而且Siemens的PLC提供內裝的連通性，因而目前Profibus-DP獨步歐洲工業控制網絡市場。一般來說，凡是需用Siemens PLC的地方，Profibus-DP也就成為標準的通信網絡。
（5）、ControlNet
ControINet最初是作為Allen-Bradley數據總線的替代產品而開發的。它是DeviceNet和EtherNet/IP的前驅，填補了高確定性網絡和可重復性網絡之間的間隙。為提高靈活性而設計的這種網絡使用戶能構想出更好地利用網絡帶寬的設備配置。ControlNet工作于5Mbit/s，并支持幾種網絡拓撲結構。通訊方式采用在相同導線上的多個主設備的對等報文傳送。它采用如同Device Net和EthetNet/IP那樣的控制和信息協議（CIP）應用層。ControlNet提供確定性的和可重復的操作，并允許用戶構想出用來控制I/O和報文數據的每個報文部分。但與以太網相比，ControlNet傳輸速率較低。
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