《現(xiàn)場總線技術綜述》PPT課件

《《現(xiàn)場總線技術綜述》PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《現(xiàn)場總線技術綜述》PPT課件（173頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 現(xiàn) 場 總 線 （ Fieldbus） :是 用 于 現(xiàn) 場 儀 表 與 控 制 系 統(tǒng) 和 控 制 室 之 間 的一 種 全 分 散 、 全 數(shù) 字 化 、 智 能 、 雙 向 、 互 聯(lián) 、 多 變 量 、 多 點 、 多 站 的 通信 網(wǎng) 絡 。 企 業(yè) 資 源 規(guī) 劃 層 制 造 執(zhí) 行 層 過 程 控 制 層 系 統(tǒng) 設 備 室 監(jiān) 控 室廠 房 在 家 或在 路 上辦 公 室 r 采 用 專 用 網(wǎng) 關 將 現(xiàn) 場 總 線 網(wǎng) 卡 和 以 太 網(wǎng) 卡 置 入 同 一 臺 PC WEB服 務 器 置 入 PLC或 現(xiàn) 場 控 制 設 備 內 現(xiàn) 場 總 線 主 要 用 于 對 生

2、產(chǎn) 、 生 活 設 備 的 控 制 ； 一 般 局 域 網(wǎng)用 于 辦 公 、 多 媒 體 通 信 不 同 技 術 特 點 ： 控 制 網(wǎng) ， 高 度 實 時 性 、 安 全 性 、 可 靠 性 ，數(shù) 據(jù) 傳 輸 量 小 ； 局 域 網(wǎng) 相 反 現(xiàn) 場 總 線 為 全 數(shù) 字 通 信 ， 具 有 開 放 式 、 全 分 布 、 互 操 作 等特 點 具 有 越 來 越 緊 密 聯(lián) 系 80年 代 末 、 90年 代 初 國 際 上 發(fā) 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(xiàn) 場 智 能 設 備 互 連 通 訊 網(wǎng) 絡 。

3、它 作 為 工 廠 數(shù) 字 通信 網(wǎng) 絡 的 基 礎 ， 溝 通 了 生 產(chǎn) 過 程 現(xiàn) 場 及 控 制 設 備 之 間 及 其 與 更 高 控 制 管 理層 次 之 間 的 聯(lián) 系 。 它 不 僅 是 一 個 基 層 網(wǎng) 絡 ， 而 且 還 是 一 種 開 放 式 、 新 型 全分 布 控 制 系 統(tǒng) 。 這 項 以 智 能 傳 感 、 控 制 、 計 算 機 、 數(shù) 字 通 訊 等 技 術 為 主 要內 容 的 綜 合 技 術 ， 已 經(jīng) 受 到 世 界 范 圍 的 關 注 ， 成 為 自 動 化 技 術 發(fā) 展 的 熱 點 ，并 將 導 致 自 動 化 系 統(tǒng) 結 構 與 設 備 的 深

4、 刻 變 革 。 國 際 上 許 多 實 力 、 有 影 響 的公 司 都 先 后 在 不 同 程 度 上 進 行 了 現(xiàn) 場 總 線 技 術 與 產(chǎn) 品 的 開 發(fā) 。 現(xiàn) 場 總 線 設備 的 工 作 環(huán) 境 處 于 過 程 設 備 的 底 層 ， 作 為 工 廠 設 備 級 基 礎 通 訊 網(wǎng) 絡 ， 要 求具 有 協(xié) 議 簡 單 、 容 錯 能 力 強 、 安 全 性 好 、 成 本 低 的 特 點 ： 具 有 一 定 的 時 間確 定 性 和 較 高 的 實 時 性 要 求 ,還 具 有 網(wǎng) 絡 負 載 穩(wěn) 定 ， 多 數(shù) 為 短 幀 傳 送 、 信 息交 換 頻 繁 等 特 點 。

5、 由 于 上 述 特 點 ， 現(xiàn) 場 總 線 系 統(tǒng) 從 網(wǎng) 絡 結 構 到 通 訊 技 術 ，都 具 有 不 同 上 層 高 速 數(shù) 據(jù) 通 信 網(wǎng) 的 特 色 一 般 把 現(xiàn) 場 總 線 系 統(tǒng) 稱 為 第 五 代 控 制 系 統(tǒng) ， 也 稱 作 FCS現(xiàn) 場 總線 控 制 系 統(tǒng) 。 人 們 一 般 把 50年 代 前 的 氣 動 信 號 控 制 系 統(tǒng) PCS稱 作 第 一代 ， 把 4 20mA等 電 動 模 擬 信 號 控 制 系 統(tǒng) 稱 為 第 二 代 ， 把 數(shù) 字 計 算 機 集中 式 控 制 系 統(tǒng) 稱 為 第 三 代 ， 而 把 70年 代 中 期 以 來 的 集 散 式

6、 分 布 控 制 系 統(tǒng)DCS稱 作 第 四 代 。 現(xiàn) 場 總 線 控 制 系 統(tǒng) FCS作 為 新 一 代 控 制 系 統(tǒng) ， 一 方面 ， 突 破 了 DCS系 統(tǒng) 采 用 通 信 專 用 網(wǎng) 絡 的 局 限 ， 采 用 了 基 于 公 開 化 、 標準 化 的 解 決 方 案 ， 克 服 了 封 閉 系 統(tǒng) 所 造 成 的 缺 陷 ； 另 一 方 面 把 DCS的 集中 與 分 散 相 結 合 的 集 散 系 統(tǒng) 結 構 ， 變 成 了 新 型 全 分 布 式 結 構 ， 把 控 制 功能 徹 底 下 放 到 現(xiàn) 場 。 可 以 說 ， 開 放 性 、 分 散 性 與 數(shù) 字 通 訊

7、是 現(xiàn) 場 總 線 系統(tǒng) 最 顯 著 的 特 征 。 現(xiàn) 場 總 線 技 術 在 歷 經(jīng) 了 群 雄 并 起 ， 分 散 割 據(jù) 的 初 始 階 段后 ， 盡 管 已 有 一 定 范 圍 的 磋 商 合 并 ， 但 至 今 尚 未 形 成 完 整 統(tǒng)一 的 國 際 標 準 。 其 中 有 較 強 實 力 和 影 響 的 有 :Foundation Fieldbus（ FF） 、 LonWorks、 Profibus、 HART、 CAN、Dupline等 。 它 們 具 有 各 自 的 特 色 ， 在 不 同 應 用 領 域 形 成 了自 己 的 優(yōu) 勢 。 本 課 程 將 在 簡 要 描 述

8、 現(xiàn) 場 總 線 技 術 特 點 的 基礎 ， 緊 扣 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 、 實 用 性 等 ， 介 紹 現(xiàn) 場 總 線 網(wǎng) 絡 結 構 、體 系 結 構 等 關 鍵 技 術 及 目 前 較 為 流 行 的 幾 種 有 實 力 的 現(xiàn) 場 總線 技 術 的 現(xiàn) 狀 。 1、 系 統(tǒng) 的 開 放 性 。 開 放 系 統(tǒng) 是 指 通 信 協(xié) 議 公 開 ， 各 不同 廠 家 的 設 備 之 間 可 進 行 互 連 并 實 現(xiàn) 信 息 交 換 ， 現(xiàn) 場 總 線 開發(fā) 者 就 是 要 致 力 于 建 立 統(tǒng) 一 的 工 廠 底 層 網(wǎng) 絡 的 開 放 系 統(tǒng) 。 這里 的 開 放 是 指 對

9、相 關 標 準 的 一 致 、 公 開 性 ， 強 調 對 標 準 的 共識 與 遵 從 。 一 個 開 放 系 統(tǒng) ， 它 可 以 與 任 何 遵 守 相 同 標 準 的 其它 設 備 或 系 統(tǒng) 相 連 。 一 個 具 有 總 線 功 能 的 現(xiàn) 場 總 線 網(wǎng) 絡 系 統(tǒng)必 須 是 開 放 的 ， 開 放 系 統(tǒng) 把 系 統(tǒng) 集 成 的 權 利 交 給 了 用 戶 。 用戶 可 按 自 己 的 需 要 和 對 象 把 來 自 不 同 供 應 商 的 產(chǎn) 品 組 成 大 小隨 意 的 系 統(tǒng) 。 2、 互 可 操 作 性 與 互 用 性 ， 這 里 的 互 可 操 作 性 ， 是 指 實現(xiàn)

10、 互 連 設 備 間 、 系 統(tǒng) 間 的 信 息 傳 送 與 溝 通 ， 可 實 行 點 對 點 ，一 點 對 多 點 的 數(shù) 字 通 信 。 而 互 用 性 則 意 味 著 不 同 生 產(chǎn) 廠 家 的性 能 類 似 的 設 備 可 進 行 互 換 而 實 現(xiàn) 互 用 。 3、 現(xiàn) 場 設 備 的 智 能 化 與 功 能 自 治 性 。 它 將 傳 感 測 量 、補 償 計 算 、 工 程 量 處 理 與 控 制 等 功 能 分 散 到 現(xiàn) 場 設 備 中 完成 ， 僅 靠 現(xiàn) 場 設 備 即 可 完 成 自 動 控 制 的 基 本 功 能 ， 并 可 隨 時診 斷 設 備 的 運 行 狀 態(tài)

11、 。 4、 系 統(tǒng) 結 構 的 高 度 分 散 性 。 由 于 現(xiàn) 場 設 備 本 身 已 可 完成 自 動 控 制 的 基 本 功 能 ， 使 得 現(xiàn) 場 總 線 已 構 成 一 種 新 的 全 分布 式 控 制 系 統(tǒng) 的 體 系 結 構 。 從 根 本 上 改 變 了 現(xiàn) 有 DCS集 中 與分 散 相 結 合 的 集 散 控 制 系 統(tǒng) 體 系 ， 簡 化 了 系 統(tǒng) 結 構 ， 提 高 了可 靠 性 。 5、 對 現(xiàn) 場 環(huán) 境 的 適 應 性 。 工 作 在 現(xiàn) 場 設 備 前 端 ， 作 為工 廠 網(wǎng) 絡 底 層 的 現(xiàn) 場 總 線 ， 是 專 為 在 現(xiàn) 場 環(huán) 境 工 作 而

12、 設 計的 ， 它 可 支 持 雙 絞 線 、 同 軸 電 纜 、 光 纜 、 射 頻 、 紅 外 線 、 電力 線 等 ， 具 有 較 強 的 抗 干 擾 能 力 ， 能 采 用 兩 線 制 實 現(xiàn) 送 電 與通 信 ， 并 可 滿 足 本 質 安 全 防 爆 要 求 等 。 由 于 現(xiàn) 場 總 線 的 以 上 特 點 ， 特 別 是 現(xiàn) 場 總 線 系 統(tǒng) 結 構 的簡 化 ， 使 控 制 系 統(tǒng) 的 設 計 、 安 裝 、 投 運 到 正 常 生 產(chǎn) 運 行 及 其檢 修 維 護 ， 都 體 現(xiàn) 出 優(yōu) 越 性 。 1、 節(jié) 省 硬 件 數(shù) 量 與 投 資 。 由 于 現(xiàn) 場 總 線 系

13、 統(tǒng) 中 分 散 在設 備 前 端 的 智 能 設 備 能 直 接 執(zhí) 行 多 種 傳 感 、 控 制 、 報 警 和 計算 功 能 ， 因 而 可 減 少 變 送 器 的 數(shù) 量 ， 不 再 需 要 單 獨 的 控 制器 、 計 算 單 元 等 ， 也 不 再 需 要 DCS系 統(tǒng) 的 信 號 調 理 、 轉 換 、隔 離 技 術 等 功 能 單 元 及 其 復 雜 接 線 ， 還 可 以 用 工 控 PC機 作 為操 作 站 ， 從 而 節(jié) 省 了 一 大 筆 硬 件 投 資 ， 由 于 控 制 設 備 的 減少 ， 還 可 減 少 控 制 室 的 占 地 面 積 。 2、 節(jié) 省 安 裝

14、 費 用 。 現(xiàn) 場 總 線 系 統(tǒng) 的 接 線 十 分 簡 單 ， 由于 一 對 雙 絞 線 或 一 條 電 纜 上 通 常 可 掛 接 多 個 設 備 ， 因 而 電 纜 、端 子 、 槽 盒 、 橋 架 的 用 量 大 大 減 少 ， 連 線 設 計 與 接 頭 校 對 的工 作 量 也 大 大 減 少 。 當 需 要 增 加 現(xiàn) 場 控 制 設 備 時 ， 無 需 增 設新 的 電 纜 ， 可 就 近 連 接 在 原 有 的 電 纜 上 ， 既 節(jié) 省 了 投 資 ， 也減 少 了 設 計 、 安 裝 的 工 作 量 。 據(jù) 有 關 典 型 試 驗 工 程 的 測 算 資料 ， 可 節(jié)

15、 約 安 裝 費 用 60%以 上 。 3、 節(jié) 省 維 護 開 銷 。 由 于 現(xiàn) 場 控 制 設 備 具 有 自 診 斷 與 簡單 故 障 處 理 的 能 力 ， 并 通 過 數(shù) 字 通 訊 將 相 關 診 斷 維 護 信 息 送往 控 制 室 ， 用 戶 可 以 查 詢 所 有 設 備 的 運 行 ， 診 斷 維 護 信 息 ，以 便 早 期 分 析 故 障 原 因 并 快 速 排 除 。 縮 短 了 維 護 停 工 時 間 ，同 時 由 于 系 統(tǒng) 結 構 簡 化 ， 連 線 簡 單 而 減 少 了 維 護 工 作 量 。 4、 用 戶 具 有 高 度 的 系 統(tǒng) 集 成 主 動 權

16、。 用 戶 可 以 自 由 選擇 不 同 廠 商 所 提 供 的 設 備 來 集 成 系 統(tǒng) 。 避 免 因 選 擇 了 某 一 品牌 的 產(chǎn) 品 被 “ 框 死 ” 了 設 備 的 選 擇 范 圍 ， 不 會 為 系 統(tǒng) 集 成 中不兼 容 的 協(xié) 議 、 接 口 而 一 籌 莫 展 ， 使 系 統(tǒng) 集 成 過 程 中 的 主 動 權完 全 掌 握 在 用 戶 手 中 。 5、 提 高 了 系 統(tǒng) 的 準 確 性 與 可 靠 性 。 由 于 現(xiàn) 場 總 線 設 備的 智 能 化 、 數(shù) 字 化 ， 與 模 擬 信 號 相 比 ， 它 從 根 本 上 提 高 了 測量 與 控 制 的 準 確

17、度 ， 減 少 了 傳 送 誤 差 。 同 時 ， 由 于 系 統(tǒng) 的 結構 簡 化 ， 設 備 與 連 線 減 少 ， 現(xiàn) 場 儀 表 內 部 功 能 加 強 ： 減 少 了信 號 的 往 返 傳 輸 ， 提 高 了 系 統(tǒng) 的 工 作 可 靠 性 。 此 外 ， 由 于 它的 設 備 標 準 化 和 功 能 模 塊 化 ， 因 而 還 具 有 設 計 簡 單 ， 易 于 重構 等 優(yōu) 點 。 現(xiàn) 場 總 線 ？ Fieldbus 是 用 于 現(xiàn) 場 儀 表 與 控 制 系 統(tǒng)和 控 制 室 之 間 的 一 種 全 分 散 、全 數(shù) 字 化 、 智 能 、 雙 向 、 互聯(lián) 、 多 變 量

18、、 多 點 、 多 站 的通 信 網(wǎng) 絡 。 企 業(yè) 網(wǎng) 絡 信 息 集 成 系 統(tǒng) 企 業(yè) 資 源 規(guī) 劃 層 、 制 造 執(zhí) 行層 、 過 程 控 制 層 現(xiàn) 場 總 線 與 局 域 網(wǎng) 的 區(qū) 別 1、 應 用 環(huán) 境 不 同 2、 不 同 技術 特 點 現(xiàn) 場 總 線 與 上 層 網(wǎng) 絡 的 互 聯(lián) 1、 2、 3、 系 統(tǒng) 設 備 室 監(jiān) 控 室廠 房 在 家 或在 路 上辦 公 室 80年 代 末 、 90年 代 初 國 際 上 發(fā) 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(xiàn) 場 智 能 設 備 互 連 通 訊

19、網(wǎng) 絡 。 它 作 為 工 廠數(shù) 字 通 信 網(wǎng) 絡 的 基 礎 ， 溝 通 了 生 產(chǎn) 過 程 現(xiàn) 場 及 控 制 設 備 之 間 及 其 與 更高 控 制 管 理 層 次 之 間 的 聯(lián) 系 。 第 五 代 控 制 系 統(tǒng) （ 1、 2、 3、 4、 5） 現(xiàn) 場 總 線 技 術 特 點 1、 系 統(tǒng) 的 開 放 性 2、 互 可 操 作 性 與 互 用 性 3、 現(xiàn) 場 設 備 的 智 能 化 與 功能 自 治 性 4、 系 統(tǒng) 結 構 的 高 度 分 散 性 5、 對 現(xiàn) 場 環(huán) 境 的 適 應 性 優(yōu) 點 ： 1、 節(jié) 省 硬 件 數(shù) 量 與 投 資 2、 節(jié) 省 安 裝 費 用 3

20、、 節(jié) 省 維 護 開 銷 4、 用 戶具 有 高 度 的 系 統(tǒng) 集 成 主 動 權 5、 提 高 了 系 統(tǒng) 的 準 確 性 與 可 靠 性 現(xiàn) 場 總 線 的 基 礎 是 數(shù) 字 通 信 ， 通 信 則 必 須有 協(xié) 議 ， 從 這 個 意 義 上 說 ， 現(xiàn) 場 總 線 就 是一 個 定 義 了 硬 件 借 口 和 通 信 協(xié) 議 的 標 準 。 ISO OSI： 7層 現(xiàn) 場 總 線 多 數(shù) 采 用 了 1、 2、 7層 ， 并 增 設 用戶 層 。 1、 物 理 層 ： 定 義 信 號 的 編 碼 與 傳 送 方 式 、 傳 送 介質 、 接 口 的 電 氣 及 機 械 特 性 、

21、 信 號 傳 輸 速 率 等 。 2、 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 ： 加 強 物 理 層 傳 輸 原 始 比 特 的 功 能 ，使 之 對 網(wǎng) 絡 上 層 顯 現(xiàn) 出 一 條 無 錯 線 路 。 3、 應 用 層 ： 為 用 戶 應 用 提 供 接 口 ， 功 能 是 進 行現(xiàn) 場 設 備 數(shù) 據(jù) 的 傳 送 及 現(xiàn) 場 總 線 變 量 的 訪 問 。 4、 用 戶 層 ： 定 義 了 從 現(xiàn) 場 裝 置 中 讀 、 寫 信 息 和 向網(wǎng) 絡 中 其 他 裝 置 分 派 信 息 的 方 法 ， 即 規(guī) 定 了 供 用戶 組 態(tài) 的 標 準 “ 功 能 模 塊 ” （ 特 性 描 述 、 參 數(shù) 設定

22、 、 相 互 連 接 的 方 法 一 致 ） 。 1、 多 種 總 線 共 存現(xiàn) 場 總 線 國 際 標 準 IEC61158中 采 用 了 8種 類 型 ：FF的 H1；ControlNet;ProfiBus;P-Net;FF的 HSE;SwiftNet;WorldFIP;INTERBUS 市 場 還 有 其 他 一 些 現(xiàn) 場 總 線 。據(jù) 統(tǒng) 計 世 界 市 場 對 各 種 現(xiàn) 場 總 線 的 需 求 的 實 際 額 為 ： 過 程 自 動化 15%（ FF、 PROFIBUS-PA、 WorldFIP） ， 醫(yī) 藥 領 域 18% （ FF、 PROFIBUS-PA、 WorldFIP

23、） ， 加 工 制 造 15%， 交 通 運輸 15%（ PROFIBUS-DP、 DeviceNet） ， 航 空 、 國 防 34%（ PROFIBUS-FMS、 LonWorks、 DeviceNet 、ControlNet ） ， 農 業(yè) （ 未 統(tǒng) 計 ， P-NET、 CAN、 PROFIBUS-PA/DP、 DeviceNet、 ControlNet） ， 樓 宇 （ 未 統(tǒng) 計 ，LonWorks 、 PROFIBUS-PA/DP、 DeviceNet） 2、 各 種 總 線 各 有 其 應 用 領 域 3、 各 種 總 線 各 有 其 國 際 組 織 4、 每 種 總 線 均

24、 有 其 支 持 背 景 5、 設 備 制 造 商 參 加 多 個 總 線 組 織 6、 多 種 總 線 均 作 為 國 家 和 地 區(qū) 標 準 7、 協(xié) 調 共 存 8、 工 業(yè) 以 太 網(wǎng) 引 入 工 業(yè) 領 域 1、 發(fā) 展 現(xiàn) 場 總 線 技 術 已 成 為 工 業(yè) 自 動 化 領 域 廣 為 注 的焦 點 課 題 ， 國 際 上 現(xiàn) 場 總 線 的 研 究 、 開 發(fā) ， 使 測 控 系 統(tǒng) 沖 破了 長 期 封 閉 系 統(tǒng) 的 禁 錮 ， 走 上 開 放 發(fā) 展 的 征 程 。 2、 具 有 發(fā) 展 前 景 的 現(xiàn) 場 總 線 技 術 有 ： 智 能 儀 表 與 網(wǎng) 絡 設 備 開

25、 發(fā) 的 軟 硬 件 技 術 ; 組 態(tài) 技 術 ， 包 括 網(wǎng) 絡 拓 撲 結 構 、 網(wǎng) 絡 設 備 、 網(wǎng) 段 互 連 等 ; 網(wǎng) 絡 管 理 技 術 （ 網(wǎng) 絡 管 理 軟 件 、 網(wǎng) 絡 數(shù) 據(jù) 操 作 與 傳 輸 ） ; 人 機 接 口 、 軟 件 技 術 ; 現(xiàn) 場 總 線 系 統(tǒng) 集 成 技 術 。 3、 自 動 化 系 統(tǒng) 與 設 備 將 朝 著 現(xiàn) 場 總 線 體 系 結 構 的 方 向前 ， 這 一 發(fā) 展 趨 勢 是 肯 定 的 。 4、 在 從 現(xiàn) 在 起 的 未 來 10年 內 ， 可 能 出 現(xiàn) 幾 大 總 線 標 準共 存 ， 甚 至 在 一 個 現(xiàn) 場 總 線

26、 系 統(tǒng) 內 ， 幾 種 總 線 標 準 的 設 備 通過 路 由 網(wǎng) 關 互 連 實 現(xiàn) 信 息 共 享 的 局 面 。5、 在 連 續(xù) 過 程 自 動 化 領 域 內 ， 今 后 10年 內 ， FF、PROFIBUS-PA總 線 將 成 為 主 流 發(fā) 展 趨 勢 ， LonWorks將 成 為有 力 的 競 爭 對 手 ， HART作 為 過 渡 性 產(chǎn) 品 也 能 有 一 定 的 市 場 。這 3種 技 術 是 從 這 一 領 域 的 工 業(yè) 需 求 出 發(fā) ， 其 用 戶 層 的 各 種功 能 是 專 業(yè) 連 續(xù) 過 程 設 計 的 ， 而 且 充 分 考 慮 到 連 續(xù) 工 業(yè)

27、的 使用 環(huán) 境 ， 如 支 持 總 線 供 電 ， 可 滿 足 本 質 安 全 防 爆 要 求 等 。 1、 基 金 會 現(xiàn) 場 總 線 基 金 會 現(xiàn) 場 總 線 ， 即 FoudationFieldbus,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(fā) 展 前 景 的 技 術 。 其前 身 是 以 美 國 Fisher-Rousemount公 司 為 首 ， 聯(lián) 合 Foxboro、橫 河 、 ABB、 西 門 子 等 80家 公 司 制 訂 ISP協(xié) 議 和 以 Honeywell公 司 為 首 ， 聯(lián) 合 歐 洲 等 地 的 15

28、0家 公 司 制 訂 的 WordFIP協(xié) 議 。屈 于 用 戶 的 壓 力 ， 這 兩 大 集 團 于 1994年 9月 合 并 ， 成 立 了 現(xiàn) 場總 線 基 金 會 ， 致 力 于 開 發(fā) 出 國 際 上 統(tǒng) 一 的 現(xiàn) 場 總 線 協(xié) 議 。 它 以ISO/OSI開 放 系 統(tǒng) 互 連 模 型 為 基 礎 ， 取 其 物 理 層 、 數(shù) 據(jù) 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(xiàn) 場 總 線 分 低 速 H1和 高 速 H2兩 種 通 信 速 率 。 H1的 傳 輸 速 率 為 31.

29、25Kbps,通 信 距 離 可 達 1900m (可 加 中 繼 器延 長 ),可 支 持 總 線 供 電 ， 支 持 本 質 安 全 防 爆 環(huán) 境 。 H2的 傳 輸速 率 為 1Mbps和 2.5Mbps兩 種 ， 其 通 信 距 離 為 750m和500m。 物 理 傳 輸 介 質 可 支 持 比 絞 線 、 光 纜 和 無 線 發(fā) 射 ， 協(xié)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 ， 每 位 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 的 中 心 位 置 或 是 正 跳 變 ， 或 是 負 跳變 。 正 跳 變 代 表 0， 負 跳 變

30、代 表 1， 從 而 使 串 行 數(shù) 據(jù) 位 流 中 具有 足 夠 的 定 位 信 息 ， 以 保 持 發(fā) 送 雙 方 的 時 間 同 步 。 接 收 方 既可 根 據(jù) 跳 變 的 極 性 來 判 斷 數(shù) 據(jù) 的 “ 1”、 “ 0”狀 態(tài) ， 也 可 根 據(jù)數(shù)據(jù) 的 中 心 位 置 精 確 定 位 。 為 滿 足 用 戶 需 要 ， Honeywell、 Ronan等 公 司 已 開 發(fā) 出可 完 成 物 理 層 和 部 分 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 協(xié) 議 的 專 用 芯 片 ， 許 多 儀 表公 司 已 開 發(fā) 出 符 合 FF協(xié) 議 的 產(chǎn) 品 ， 1總 線 已 通 過 測 試 和 測 試

31、， 完 成 了 由 13個 不 同 廠 商 提 供 設 備 而 組 成 的 FF現(xiàn) 場 總線 工 廠 試 驗 系 統(tǒng) 。 2總 線 標 準 也 已 經(jīng) 形 成 。 1996年 10月 ， 在 芝 加 哥 舉 行 的 ISA96展 覽 會 上 ， 由 現(xiàn) 場總 線 基 金 會 組 織 實 施 ， 向 世 界 展 示 了 來 自 40多 家 廠 商 的 70多種 符 合 FF協(xié) 議 的 產(chǎn) 品 ， 并 將 這 些 分 布 在 不 同 樓 層 展 覽 大 廳 不同 展 臺 上 的 FF展 品 ， 用 醒 目 的 橙 紅 色 電 纜 ， 互 連 為 七 段 現(xiàn) 場總 線 演 示 系 統(tǒng) ， 各 展 臺

32、 現(xiàn) 場 設 備 之 間 可 實 地 進 行 現(xiàn) 場 互 操作 ， 展 現(xiàn) 了 基 金 會 現(xiàn) 場 總 線 的 成 就 與 技 術 實 力 。 2、 CAN CAN是 控 制 網(wǎng) 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(zhí) 行 部 件 之 間 的數(shù) 據(jù) 通 信 。 其 總 線 規(guī) 范 現(xiàn) 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

33、散 控 制 領 域 。 CAN協(xié) 議 也 是 建 立 在 國 際 標 準 組 織 的 開 放 系 統(tǒng) 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(shù) 據(jù) 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 1 0km/5kbps， 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(jié) 數(shù) 為8個 ， 因

34、 而 傳 輸 時 間 短 ， 受 干 擾 的 概 率 低 。 當 節(jié) 點 嚴 重 錯 誤時 ， 具 有 自 動 關 閉 的 功 能 以 切 斷 該 節(jié) 點 與 總 線 的 聯(lián) 系 ， 使 總線 上 的 其 它 節(jié) 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(wǎng) 絡 上 任 何 節(jié) 點 均 在 任 意 時 刻主 動 向 其 它 節(jié) 點 發(fā) 送 信 息 ， 支 持 點 對 點 、 一 點 對 多 點 和 全 局廣 播 方 式 接 收 /發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 。 它 采 用 總 線 仲 裁 技 術 ， 當 出 現(xiàn) 幾 個節(jié)

35、點 同 時 在 網(wǎng) 絡 上 傳 輸 信 息 時 ， 優(yōu) 先 級 高 的 節(jié) 點 可 繼 續(xù) 傳 輸數(shù) 據(jù) ， 而 優(yōu) 先 級 低 的 節(jié) 點 則 主 動 停 止 發(fā) 送 ， 從 而 避 免 了 總 線沖 突 。 已 有 多 家 公 司 開 發(fā) 生 產(chǎn) 了 符 合 CAN協(xié) 議 的 通 信 芯 片 ， 如Intel公 司 的 82 52 7， Motorola公 司 MC68HC908AZ60Z，Philips公 司 的 SJA1000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(fā) 系 統(tǒng) 價 格 便 宜 等優(yōu) 點 。

36、Devicenet是 90年 代 中 期 發(fā) 展 起 來 的 一 種 基 于 CAN（ Controller Area Network） 技 術 的 通 信 網(wǎng) 絡 ， 最 初由 美 國 Rockwell公 司 開 發(fā) 應 用 。 Devicenet是 一 種 低 成 本 的 通 訊 總 線 。 它 將 工 業(yè) 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(wǎng) 絡 ， 從 而 消 除 了 昂 貴 的 硬 接 線

37、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(xiàn) 的 。 Devicenet是 一 個 開 放 的 網(wǎng) 絡 標 準 。 規(guī) 范 和 協(xié) 議都 是 開 放 的 ， 供 貨 商 將 設 備 連 接 到 系 統(tǒng) 時 ， 無需 為 硬 件 ， 軟 件 或 授 權 付 費 。 任 何 對 DeviceNet技 術 感 興 趣 的 組 織 或 個 人 都 可 以 從 開 放 式DeciceNet供 貨 商 協(xié) 會 （ ODVA） 獲 得DeviceNet規(guī)

38、 范 ， 并 可 以 加 入 ODVA， 參 加 對DeviceNet規(guī) 范 進 行 增 補 的 技 術 工 作 組 。 Devicenet的 許 多 特 性 沿 襲 于 CAN 4、 Lon Works LonWorks是 又 一 具 有 強 勁 實 力 的 現(xiàn) 場 總 線 技 術 ， 它 是由 美 國 Ecelon公 司 推 出 并 由 它 們 與 摩 托 羅 拉 、 東 芝 公 司 共 同倡 導 ， 于 1990年 正 式 公 布 而 形 成 的 。 它 采 用 了 ISO/OSI模 型的 全 部 七 層 通 訊 協(xié) 議 ， 采 用 了 面 向 對 象 的 設 計 方 法 ， 通 過 網(wǎng)

39、絡 變 量 把 網(wǎng) 絡 通 信 設 計 簡 化 為 參 數(shù) 設 置 ， 通 訊 速 率 從 300bps至 1.5Mbps不 等 ， 直 接 通 信 距 離 可 達 到 2700m（ 78kbps， 雙絞 線 ） ， 支 持 雙 絞 線 、 同 軸 電 纜 、 光 纖 、 射 頻 、 紅 外 線 、 電源 線 等 多 種 通 信 介 質 ， 并 開 發(fā) 相 應 的 本 安 防 爆 產(chǎn) 品 ， 被 譽 為通 用 控 制 網(wǎng) 絡 。 LonWorks技 術 所 采 用 的 LonTalk協(xié) 議 被 封 裝 在 稱 之 為Neuron的 芯 片 中 并 得 以 實 現(xiàn) 。 集 成 芯 片 中 有 3

40、個 8位 CPU；一 個 用 于 完 成 開 放 互 連 模 型 中 第 1 2層 的 功 能 ， 稱 為 媒 體訪 問 控 制 處 理 器 ， 實 現(xiàn) 介 質 訪 問 的 控 制 與 處 理 ;第 二 個 用 于完 成 第 3 6層 的 功 能 ， 稱 為 網(wǎng) 絡 處 理 器 ， 進 行 網(wǎng) 絡 變 量 處 理的 尋 址 、 處 理 、 背 景 診 斷 、 函 數(shù) 路 徑 選 擇 、 軟 件 計 量 、 網(wǎng)絡 管 理 ， 并 負 責 網(wǎng) 絡 通 信 控 制 、 收 發(fā) 數(shù) 據(jù) 包 等 ;第 三 個 是 應 用處 理 器 ， 執(zhí) 行 操 作 系 統(tǒng) 服 務 與 用 戶 代 碼 。 芯 片 中

41、還 具 有 存 儲信 息 緩 沖 區(qū) ， 以 實 現(xiàn) CPU之 間 的 信 息 傳 遞 ， 并 作 為 網(wǎng) 絡 緩 沖區(qū) 和 應 用 緩 沖 區(qū) 。 如 Motorola公 司 生 產(chǎn) 的 神 經(jīng) 元 集 成 芯 片MC143120E2就 包 含 了 2KRAM和 2KEEPROM。 LonWorks技 術 的 不 斷 推 廣 促 成 了 神 經(jīng) 元 芯 片 的 低 成 本 （ 每 片 價 格 約 5 9美 元 )， 而 芯 片 的 低 成 本 又 返 過 來 促 進 了 LonWorks技 術 的 推 廣 應 ，形 成 了 良 好 循 環(huán) ， 據(jù) Ecelon公 司 的 有 關 資 料 ，

42、到 1996年 7月 ， 已 生 產(chǎn) 出 500萬 片 神 經(jīng) 元 芯 片 。 LonWorks公 司 的 技 術 策 略 是 鼓 勵 各 OEM開 發(fā) 商 運 用 LonWorks技 術和 神 經(jīng) 元 芯 片 ， 開 發(fā) 自 己 的 應 用 產(chǎn) 品 ， 據(jù) 稱 目 前 已 有 2600多 家 公 司 在 不同 程 度 上 卷 入 了 LonWorks技 術 ： 1000多 家 公 司 已 經(jīng) 推 出 了 LonWorks產(chǎn)品 ， 并 進 一 步 組 織 起 LonWork互 操 作 協(xié) 會 ， 開 發(fā) 推 廣 LonWorks技 術 與 產(chǎn)品 。 它 被 廣 泛 應 用 在 樓 宇 自 動

43、化 、 家 庭 自 動 化 、 保 安 系 統(tǒng) 、 辦 公 設 備 、運 輸 設 備 、 工 業(yè) 過 程 控 制 等 行 業(yè) 。 為 支 持 LonWorks與 其 它 協(xié) 議 和 網(wǎng) 絡 之間 的 互 連 與 互 操 作 ， 該 公 司 正 在 開 發(fā) 各 種 網(wǎng) 關 ， 以 便 將 LonWorks與 以 太 網(wǎng) 、 FF、 Modbus、 DeviceNet、 Profibus、 Serplex等 互 連 為 系 統(tǒng) 。 另 外 ， 在 開 發(fā) 智 能 通 信 接 口 、 智 能 傳 感 器 方 面 ，LonWorks神 經(jīng) 元 芯 片 也 具 有 獨 特 的 優(yōu) 勢 。 LonWork

44、s技 術 已經(jīng) 被 美 國 暖 通 工 程 師 協(xié) 會 ASRE定 為 建 筑 自 動 化 協(xié) 議 BACnet的 一 個 標 準 。 根 據(jù) 剛 剛 收 到 的 消 息 ， 美 國 消 費 電 子 制 造 商 協(xié)會 已 經(jīng) 通 過 決 議 ， 以 LonWorks技 術 為 基 礎 制 定 了 EIA-709標準 。 這 樣 ， LonWorks已 經(jīng) 建 立 了 一 套 從 協(xié) 議 開 發(fā) 、 芯 片 設計 、 芯 片 制 造 、 控 制 模 塊 開 發(fā) 制 造 、 OEM控 制 產(chǎn) 品 、 最 終 控制 產(chǎn) 品 、 分 銷 、 系 統(tǒng) 集 成 等 一 系 列 完 整 的 開 發(fā) 、 制

45、造 、 推 廣 、應 用 體 系 結 構 ， 吸 引 了 數(shù) 萬 家 企 業(yè) 參 與 到 這 項 工 作 中 來 ， 這對 于 一 種 技 術 的 推 廣 、 應 用 有 很 大 的 促 進 作 用 。 ISO OSI： 7層 1、 2、 7層 ， 并 增 設 用 戶 層 。 現(xiàn) 場 總 線 現(xiàn) 狀 :12345678 現(xiàn) 場 總 線 國 際 標 準 IEC61158： FF的 H1； ControlNet;ProfiBus;P-Net;FF的HSE;SwiftNet;WorldFIP;INTERBUS FF:基 金 會 現(xiàn) 場 總 線 ， 即 FoudationFieldbus ISP+ W

46、ordFIP 物 理 層 、 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 、 應 用 層 、 用 戶 層 。 H1： 31.25Kbps, 1900m ， 可 支 持 總 線 供 電 ， 可 支 持 本 質 安全 H2： 1Mbps/2.5Mbps， 750m/500m， 傳 輸 信 號 采 用 曼 徹 斯 特編 碼 ， CAN： 控 制 網(wǎng) 絡 ControlAreaNetwork 最 早 應 用 于 汽 車 行 業(yè) ， 現(xiàn) 廣 泛 應 用 在 離 散 控 制 領 域 物 理 層 、 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 、 應 用 層 1Mbps/40m， 最 遠 可 達 1 0km/5kbps， 可 掛 接 設 備 最 多 可

47、達 110個 短 幀 結 構 ， 具 有 自 動 關 閉 功 能 ， 具 有 較 強 的 抗 干 擾 能 力 ， 支 持多 主 方 式 通 信 芯 片 DeviceNet： 基 于 CAN 它 將 工 業(yè) 設 備 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 等 設 備 級 診 斷 功 能 LonWorks： Ecelon公 司 層 結 構 從 300bps至 1.5Mbps， 直 接 通 信 距 離 可 達 到 2700m（ 78kbps， 雙 絞線 ） 支 持 本

48、 安 防 爆 LonTalk協(xié) 議 ， Neuron芯 片 ， 3個 8位 CPU， 媒 體 訪 問 控 制 處 理 器 網(wǎng)絡 處 理 器 應 用 處 理 器 美 國 暖 通 工 程 師 協(xié) 會 ASRE定 為 建 筑 自 動 化 協(xié) 議 BACnet的 一 個 標 準 。 美 國 消 費 電 子 制 造 商 協(xié) 會 ： EIA-709標 準 。 5、 Profibus Profibus是 作 為 德 國 國 家 標 準 DIN 19245和 歐 洲 標 準 prEN 50170的 現(xiàn) 場 總 線 。 ISO/OSI模 型 也 是 它 的 參 考 模 型 。 由 Profibus -Dp、 P

49、rofibus -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(xiàn)場 信 息 規(guī) 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

50、采 用 了 OSI模 型 的 物 理 層 、 數(shù) 據(jù) 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(shù) 據(jù) 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(xiàn) 總 線 供 電 與 本 質安 全 防 爆 。 Porfibus支 持 主 從 系 統(tǒng) 、 純

51、主 站 系 統(tǒng) 、 多 主 多 從 混 合 系 統(tǒng) 等 幾種 傳 輸 方 式 。 主 站 具 有 對 總 線 的 控 制 權 ， 可 主 動 發(fā) 送 信 息 。 對 多 主 站系 統(tǒng) 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(guī) 定 的 時 間 內 擁 有 總 線 控 制 權 ， 并 事 先 規(guī) 定 好 令 牌 在 各 主 站 中循 環(huán) 一 周 的 最 長 時 間 。 按 Profibus的 通 信 規(guī) 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

52、 在 得 到 控 制 權 時 ， 可 以 按 主 從 方 式 ， 向 從 站 發(fā)送 或 索 取 信 息 ， 實 現(xiàn) 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 9.6K 12Mbps， 最 大 傳 輸 距 離 為 1200m，1.5Mbps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 。 6、 HART HART是 High

53、way Addressable Remote Transduer的 縮寫 。 最 早 由 Rosemout公 司 開 發(fā) 并 得 到 80多 家 著 名 儀 表 公 司的 支 持 ， 于 1993年 成 立 了 HART通 信 基 金 會 。 這 種 被 稱 為 可尋 址 遠 程 傳 感 高 速 通 道 的 開 放 通 信 協(xié) 議 ， 其 特 點 是 現(xiàn) 有 模 擬信 號 傳 輸 線 上 實 現(xiàn) 數(shù) 字 通 信 ， 屬 于 模 擬 系 統(tǒng) 向 數(shù) 字 系 統(tǒng) 轉 變過 程 中 工 業(yè) 過 程 控 制 的 過 渡 性 產(chǎn) 品 ， 因 而 在 當 前 的 過 渡 時 期具 有 較 強 的 市 場

54、競 爭 能 力 ， 得 到 了 較 好 的 發(fā) 展 。 HART通 信 模 型 由 3層 組 成 :物 理 層 、 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 和 應 用層 。 物 理 層 采 用 FSK（ Frequency Shift Keying） 技 術 在 420mA模 擬 信 號 上 迭 加 一 個 頻 率 信 號 ， 頻 率 信 號 采 用 Bell202國 際 標 準 ;數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率 為 1200bps,邏 輯 “ 0”的 信 號 頻 率 為2200Hz， 邏 輯 “ 1”的 信 號 傳 輸 頻 率 為 1200Hz。 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 用 于 按 HART通 信 協(xié) 議 規(guī) 則 建 立

55、HART信 息格 式 。 其 信 息 構 成 包 括 開 頭 碼 、 顯 示 終 端 與 現(xiàn) 場 設 備 地 址 、字 節(jié) 數(shù) 、 現(xiàn) 場 設 備 狀 態(tài) 與 通 信 狀 態(tài) 、 數(shù) 據(jù) 、 奇 偶 校 驗 等 。 其數(shù) 據(jù) 字 節(jié) 結 構 為 1個 起 始 位 ， 8個 數(shù) 據(jù) 位 ， 1個 奇 偶 校 驗 位 ， 1個 終 止 位 。 應 用 層 的 作 用 在 于 使 HART指 令 付 諸 實 現(xiàn) ， 即 把通 信 狀 態(tài) 轉 換 成 相 應 的 信 息 。 它 規(guī) 定 了 一 系 列 命 令 ;按 命 令 方式 工 作 。 它 有 3類 命 令 ， 第 一 類 稱 為 通 用 命 令

56、 ， 這 是 所 有 設備 理 解 、 執(zhí) 行 的 命 令 ;第 二 類 稱 為 一 般 行 為 命 令 ， 它 所 提 供 的功 能 可 以 在 許 多 現(xiàn) 場 設 備 (盡 管 不 是 全 部 )中 實 現(xiàn) ， 這 類 命 令包 括 最 常 用 的 現(xiàn) 場 設 備 的 功 能 庫 ;第 三 類 稱 為 特 殊 設 備 命 令 ，以 便 在 某 些 設 備 中 實 現(xiàn) 特 殊 功 能 ， 這 類 命 既 可 以 在 基 金 會 中開 放 使 用 ， 又 可 以 為 開 發(fā) 此 命 令 的 公 司 所 獨 有 。 在 一 個 現(xiàn) 場設 備 中 通 常 可 發(fā) 現(xiàn) 同 時 存 在 這 3類 命

57、令 。 HART支 持 點 對 點 主 從 應 答 方 式 和 多 點 廣 播 方 式 。 按 應答 應 方 式 工 作 時 的 數(shù) 據(jù) 更 新 速 率 為 2 3次 / ,按 廣 播 方 式 工作 時 的 數(shù) 據(jù) 更 新 速 率 為 3 4次 / ,它 還 可 支 持 兩 個 通 信 主 設備 。 總 線 上 可 掛 設 備 數(shù) 多 達 15個 ， 每 個 現(xiàn) 場 設 備 可 有 256個變 量 ， 每 個 信 息 最 大 可 含 4個 變 量 。 最 大 傳 輸 距 離 3000m，HART采 用 統(tǒng) 一 的 設 備 描 述 語 言 DDL。 現(xiàn) 場 設 備 開 發(fā) 商 采 用這 種 標

58、準 語 言 來 描 述 設 備 特 性 ， 由 HART基 金 會 負 責 登 記 管理 這 些 設 備 描 述 并 把 它 們 編 為 設 備 描 述 字 典 ， 主 設 備 運 用DDL技 術 ， 來 理 解 這 些 設 備 的 特 性 參 數(shù) 而 不 必 為 這 些 設 備 開發(fā) 專 用 接 口 。 但 由 于 這 種 模 擬 數(shù) 字 混 信 號 制 ， 導 致 難 以 開 發(fā)出 一 種 能 滿 足 各 公 司 要 求 的 通 信 接 口 芯 片 。 HART能 利 用 總線 供 電 ， 可 滿 足 本 安 防 爆 要 求 。 INTERBUS ： 德 國 Phoenix； 汽 車 、

59、煙 草 、倉 儲 等 行 業(yè) ； 1、 2、 7； INTERBUS CLUB CC-LINK： 日 本 三 菱 ； 汽 車 等 行 業(yè) ； 符 合亞 洲 人 思 維 ； CLPA ControlNet:美 國 Rockwell； 交 通 運 輸 、 汽車 、 冶 金 、 石 油 化 工 等 行 業(yè) ； 控 制 網(wǎng) 國 際組 織 CI World FIP、 P-Net、 SwiftNet、 AS-i FF時 間 分 布確 定 的 通 信用 戶 層 (功 能 塊 )控 制 功 能 分 布 到 現(xiàn) 場 設 備用 于 互 操 作 的 DD 與 行 規(guī) 文 件高 速 數(shù) 據(jù) 通 信 總 線 為 HSE

60、 Slow Speed H1High Speed HSELink Device Slow Speed H1 Foundation Fieldbus PROFIBUS簡 單 、 快 速 通 信 機 制通 信 冗 余 支 持 (高 速 DP)用 于 互 操 作 的 GSD 與 行 規(guī) 文 件FISCO 認 證 標 準 用 于 IS 標 準 設 計高 速 數(shù) 據(jù) 總 線 支 持 RS485 或 F/O技 術 Slow Speed H1High Speed DPCoupler MCCMelodyEthernet Generic Diagram PROFIBUS FIELDBUS CAN, Device

61、Net, SDS, ASI-bus, Interbus-SFF, PROFIBUS PA, WorldFIP,P-Net, LON, ControlNetFast FF, High speed PROFIBUS, ControlNetTCP IP/EthernetFast FFSensors, simple switches etc.Intelligent field devicesSystems, PLCs, multiplexersPlant/office systems 各 總 線 應 用 層 分 析 Foundation Fieldbus 標 準 H1 用 于 過 程 自 動 化 儀

62、表 HSE 用 于 高 速 通 信 設 備 Profibus PA CRC-12=X +X +X +X +X +1 CRC-16= X +X +X +1 CRC-CCITT= X +X +X +1 DCS 常 用 16位 的 CRC碼12 11 3 216 15 216 12 5 不 同 編 碼 位 數(shù) 發(fā) 送 天 氣 預 報 的 糾 錯 情 況 從 表 中 可 知 ， 情 形 1用 1個 bit表 示 兩 種 狀 態(tài) ， 沒 有 冗 余 狀 態(tài) ， 因 此 沒有 任 何 檢 、 糾 錯 能 力 ； 情 形 2用 2個 bit表 示 兩 種 狀 態(tài) 11（ 晴 ） 、 00（ 雨 ） ， 常

63、把 11、 00稱 為 許 用 碼 字 ， 還 有 兩 種 不 被 使 用 的 狀 態(tài) 01、10稱 為 禁 用 碼 字 ， 當 許 用 碼 字 錯 一 位 ， 就 變 成 禁 用 碼 字 ， 因 此 可 以 判斷 有 一 位 錯 了 ， 但 還 是 不 知 道 到 底 哪 位 錯 了 ； 情 形 3用 3個 bit表 示 兩個 許 用 碼 字 111（ 晴 ） 、 000（ 雨 ） ， 因 此 還 有 6個 禁 用 碼 字 ， 此 時 當發(fā) 生 一 位 錯 碼 時 ， 例 如 111錯 成 110， 不 僅 可 以 檢 測 錯 誤 ， 而 且 根 據(jù) 最大 似 然 法 可 以 糾 正 錯 誤

64、 ； 當 發(fā) 生 兩 位 錯 碼 時 ， 例 如 000錯 成 101， 仍然 可 以 檢 測 出 有 錯 誤 . 多 路 復 用 技 術 ： 利 用 一 個 物 理 信 道 同 時 傳輸 多 個 信 號 ， 提 高 信 道 利 用 率 。 1、 頻 分 多 路 復 用 （ FDM） ， 使 用 幾 種 不 同的 載 波 頻 率 調 制 多 個 信 號 形 成 每 條 信 道 上占 有 一 定 帶 寬 且 互 不 重 疊 、 有 一 定 頻 段 間隔 的 多 條 信 道 。 電 話 線 通 信 和 寬 帶 網(wǎng) 常 用 。 2、 時 分 多 路 復 用 （ TDM） ， 將 傳 輸 線 的 使用

65、 時 間 劃 分 為 若 干 周 期 ， 每 一 周 期 再 劃 分為 與 信 道 數(shù) n相 對 應 的 n個 時 間 片 ， 每 一 時間 片 中 傳 輸 對 應 序 號 的 信 號 。 基 帶 網(wǎng) 常 用 。 什 么 是 交 換 呢 ： 交 換 就 是 按 某 種 方 式 動 態(tài) 地分 配 傳 輸 線 路 資 源 。 為 什 么 要 采 用 交 換 技 術 ： 提 高 線 路 利 用 率 ，節(jié) 省 線 路 投 資 實 現(xiàn) 交 換 的 方 法 主 要 有 :電 路 交 換 ,報 文 交 換 ,分 組 交 換 線 路 (電 路 )交 換 (Circuit Switching)方 式 ,就 是

66、通過 網(wǎng) 絡 中 的 節(jié) 點 在 兩 個 站 之 間 建 立 一 條 專 用 的通 信 線 路 . 線 路 交 換 方 式 的 通 信 包 括 三 種 狀 態(tài) : (1)線 路 建 立 :在 傳 輸 任 何 數(shù) 據(jù) 前 ,必 須 建 立 端 到 端的 物 理 連 接 . (2)數(shù) 據(jù) 傳 送 (3)線 路 拆 除 :某 個 數(shù) 據(jù) 傳 送 結 束 后 ,要 結 束 連 接 . 特 點 : 建 立 連 接 的 時 間 長 ; 一 旦 建 立 連 接 就 獨 占 線 路 ,線 路 利 用 率 低 ， 通 訊負 荷 重 時 ， 易 造 成 堵 塞 。 建 立 連 接 后 ,傳 輸 延 遲 小 。 因 為 計 算 機 數(shù) 據(jù) 具 有 突 發(fā) 性 的 特 點 ,真 正 傳 輸 數(shù)據(jù) 的 時 間 不 到 10%.， 浪 費 較 大 。 不 需 要 在 兩 站 之 間 建 立 專 用 的 物 理 信 道 ， 而 是把 待 發(fā) 送 的 信 息 分 割 成 一 份 份 的 報 文 ， 在 報 文的 頭 尾 加 上 源 地 址 、 目 的 地 址 、 報 文 序 號 以 及校 驗 碼 等 。 然 后 將