工控领域最流行的九大现场总线.docx

工控领域最流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传播数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位 传播；设备总线（devicebus），属于字节传播；现场总线，属于数据流传播1、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA（北美部分，不涉及欧洲）和ISPFoundation于1994年6月联合成立的，它是一种国际性的组 织，其目的是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际原则这个组织予以了IEC现场总线原则起草工作组以强大的支持这个组织目前有l00多成员单 位，涉及了全世界重要的过程控制产品及系统的生产公司1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会（CFC）致力于这项技术在中国 的推广应用FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚但是正由于FF是 1992年9月成立的，是以FisherRosemount公司为核心的ISP（可互操作系统合同）与WORLDFIPNA两大组织合并而成的，因此这个 组织具有相称实力：目前FF在IEC现场总线原则的制定过程中起着举足轻重的作用。

现场总线基金会自成立以来，通过十年的发展，已经形 成了一种开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用一种开放 式的总线合同，很重要的一点就是有多少设备支持这个合同否则，这个合同的开放性就没故意义了在无线和远程I/O管理方面，现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的 一部分，面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块该模块可以显示有线HART及无线HART设备此外，该规范还描述了通过基金会高速以太网（HSE）传播基本HART命令合同接触HART设备进行配备和资产管理的抱负措施规范也对在连接基金会远程运营管理设备的有线多触点网络和无线HART网络中辨认和维护HART设备状态的构造进行了定义新的变送器模块规范将会使那些需要将HART和无线HART设备连入基金会现场总线、提高其与控制系统或者基金会设备的最后顾客受益，”现场总 线基金会技术开发总监DaveGlanzer说道：“她们也许会需要对资产管理采用一种网络化的措施，连接大量的HART和无线HART设备，进行配备和 维护。

在现场总线基金会架构内部，H1和HSE可以提供分布式功能模块的能力，与HSE一起形成容量更大的通道，加快数据传播和传播 量基金会远程运营管理的开发，为有线及无线HSE主干网络建立了一种开放式、非专利性的规范，可以通过接口将不同的基金会远程运营管理设备和无线现场设 备网络进行集成使用高速HSE连接，可以高效的将模块化的数字和模拟现场I/O设备大幅度集中到控制室当中通过使用诸如智能远程终 端单元（RTU）此类HSE设备功能，这项技术可以将多种形式的老式I/O轻而易举的融入到自然的现场总线环境当中这一解决方案在同一种以太网络上可以 同步支持数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出和H1现场总线2、LonWorks现场总线LonWorks现场总线是美国Echelon公司1992年推出的局部操作网络,最初重要用于楼宇自动化,但不久发展到工业现场网LonWorks 技术为设计和实现可互操作的控制网络提供了一套完整、开放、成品化的解决途径LonWorks技术的核心是神经元芯片(NeuronChip)该芯片 内部装有3个微解决器:MAC解决器完毕介质访问控制;网络解决器完毕OSI的3～6层网络合同;应用解决器完毕顾客现场控制应用。

它们之间通过公用存储 器传递数据在控制单元中需要采集和控制功能,为此,神经元芯片特设立11个I/O口这些I/O口可根据需求不同来灵活配备与外围设备的接口,如 RS232、并口、定期/计数、间隔解决、位I/O等LonWorks提供的不仅仅是一套高性能的神经元芯片,更重要的是,它提供了 一套完整的开发平台工业现场中的通信不仅要将数据实时发送、接受,更多的是数据的打包、拆包、流量解决、出错解决这使控制工程师不得不在数据通信上投 入大量精力LonWorks在这方面提供了非常和谐的服务,提供了一套完整的建网工具——LonBuild 一方面,它提供了一套C语言的编译器,从而大大减少了开发时间在这个编译器中,提供了对11个I/O非常详尽的库函数在通信方面,它也提出了一种全新 的概念——网络变量通过网络变量,网络上的通信只需将有关节点上的网络变量连接一下即可网络变量是应用程序定义的一种特殊静态变量,可以是ANSIC 所定义的多种类型,也可以是自定义类型,还可以规定优先级、响应方式等网络变量被定义为输入或输出,当定义为输出的网络变量被赋予新值时,与该输出变量 相连的输入网络变量就会被立即赋予同样的新值此外,LonBuild还集成开发环境和编译于一体,具有C调试器,可在多种仿真器上调试应用程序,并具有网络合同分析和通信分析的功能。

自80年代末以来，多种现场总线技术已逐渐形成其影响并在某些特定的应用领域显示了自己的优势它们各有优势，显示出较强的生命力例如基金会现场总线 （FF）是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术PROFIBUS是德国国标DIN19245和欧洲原则EN50170的现场总线 原则该系列有DP．FMS．PA三种型号，其中DP型合用于加工自动化领域；FMS型合用于纺织．楼宇自动化，可编程控制器．低压开关等；PA型则用于 过程自动化CAN最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信HART最早由ROSEmount公司开发并行到80多家 出名仪表公司的支持，是在既有模拟信号传播线上实现数字信号的通信由于它们在各自范畴内各自为政，不可避免地限制了整个系统的发展，不利于整个系统的系 统集成，而我公司开发出的Lonworks产品，分别在酿酒．电力．建筑．工业自动化和化工行业中应用并获得良好的效果随着国内社会 主义现代化建设进程的不断推动，国内在智能化领域的需求日益剧增而国际上既有的其她类现场总线所存在的固有局限性，使得它们在应用时受到这样那样的约 束LON总线则综合了当今现场总线的多种功能，同步具有了局域网的某些特点，使得它被广泛地应用于航空/航天，农业控制、计算机/外围设备、诊断/监 控、电子测量设备、测试设备、医疗卫生、军事/防卫、办公室设备系统、机器人、安全警卫、保密、运动/游艺、通信、运送设备等领域。

其通用性表白，它 不是针对某一种特殊领域的总线，而是具有可将不同领域的控制系统综合成一种以LONWORKS为基本的更复杂系统的网络技术 3、Profibu现场总线Profibus是作为德国国标DIN19245和欧洲 原则prEN50170的现场总线ISO/OSI模型也是它的参照模型由Profibus-Dp、Profibus-FMS、Profibus-PA 构成了Profibus系列DP型用于分散外设间的高速传播，适合于加工自动化领域的应用FMS意为现场信息规范，合用于纺织、楼宇自动化、可编程控 制器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2原则该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究 所共同推出的它采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其原则第一部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增长了直接数据连接拟合伙为用 户接口，FMS型只隐去第3～6层，采用了应用层，作为原则的第二部分PA型的原则目前还处在制定过程之中，其传播技术遵从IEC1158-2（1）标 准，可实现总线供电与本质安全防爆 Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传播方式。

主站具有对总线的控制权，可积极发送信息对多主站系统来说，主站之间 采用令牌方式传递信息，得到令牌的站点可在一种事先规定的时间内拥有总线控制权，共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间按Profibus的通 信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信主站可采用 对所有站点广播（不规定应答）或有选择地向一组站点广播Profibus的传播速率为96～12kbps最大传播距离在12kbps时为 1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km其传播介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点4、CAN现场总线CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信其总线规范 现已被ISO国际原则组织制定为国际原则，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散 控制领域CAN合同也是建立在国际原则组织的开放系统互连模型基本上的，但是，其模型构造只有3层，只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的应用 层。

其信号传播介质为双绞线，通信速率最高可达1Mbps/40m，直接传播距离最远可达10km/kbps，可挂接设备最多可达110个  CAN的信号传播采用短帧构造，每一帧的有效字节数为8个，因而传播时间短，受干扰的概率低当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点与总线 的联系，使总线上的其他节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力CAN支持多主方式工作，网络上任何节点均在任意时刻积极向其他节点发送信息，支持 点对点、一点对多点和全局广播方式接受/发送数据它采用总线仲裁技术，当浮现几种节点同步在网络上传播信息时，优先级高的节点可继续传播数据，而优先级 低的节点则积极停止发送，从而避免了总线冲突已有多家公司开发生产了符合CAN合同的通信芯片，如Intel公司的82527，Motorola公司的 MC68HC05X4，Philips公司的82C250等尚有插在PC机上的CAN总线接口卡，具有接口简朴、编程以便、开发系统价格便宜等长处5、Devicenet现场总线Devicenet是一种低成本的通讯总线它将工业设备（如：限位开关，光电传感器，阀组，马达启动器，过程传感器，条形码读取器，变频驱动器，面板显示屏和操作员接口）连接到网络，从而消除了昂贵的 硬接线成本。

直接互连性改善了设备间的通讯，并同步提供了相称重要的设备级诊断功能，这是通过硬接线I/O接口很难实现的Devicenet是一种简朴的网络解决方案，它在提供多供货商同类部件间的可互换性的同步，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间 DeviceNet不仅仅使设备之间以一根电缆互相连接和通讯，更重要的是它给系统所带来的设备级的诊断功能该功能在老式的I/O上是很难实现的  Devicenet是一种开放的网络原则规范和合同都是开放的，供货商将设备连接到系统时，无需为硬件，软件或授权付费任何对DeviceNet技 术感爱好的组织或个人都可以从开放式DeciceNet供货商协会（ODVA）获得DeviceNet规范，并可以加入ODVA，参与对 DeviceNet规范进行增补的技术工作组Devicenet的许多特性沿袭于CAN，CAN总线是一种设计良好的通信总线，它主 要用于实时传播控制数据DeviceNet的重要特点是：短帧传播，每帧的最大数据为8个字节；无破坏性的逐位仲裁技术；网络最多可连接64个节点；数 据传播波特率为125kb/s、250kb/s、500kb/s；点对点、多主或主/从。