現(xiàn)場總線技術(shù)CH2課件

1、第2章 現(xiàn)場總線概念 現(xiàn)場總線技術(shù)中國礦業(yè)大學(xué) 第2章 現(xiàn)場總線概念現(xiàn)場總線的概念 第 1 節(jié)現(xiàn)場總線的產(chǎn)生及發(fā)展第 2 節(jié)現(xiàn)場總線的特點 第 3 節(jié)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)體系 第 4 節(jié)中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的概念現(xiàn)場總線是低帶寬的計算機局域網(wǎng)1現(xiàn)場總線是一種數(shù)字通信協(xié)議2現(xiàn)場總線是開放式數(shù)字化多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)3中國礦業(yè)大學(xué) 什么是現(xiàn)場總線IEC61158標(biāo)準(zhǔn)定義：現(xiàn)場總線是指安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線?；诂F(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)被稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System-FCS）現(xiàn)場總線技術(shù)將專用微處理器置

2、人傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它們各自都具有了一定的數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，成為能獨立承擔(dān)某些控制、通信任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分別通過普通雙絞線、同軸電纜、光纖等多種途徑進行信息傳輸，這樣就形成了以多個測量控制儀表、計算機等作為節(jié)點連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于生產(chǎn)現(xiàn)場的多個微機化自控設(shè)備之間，以及現(xiàn)場儀表與用作監(jiān)控、管理的遠(yuǎn)程計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，進一步構(gòu)成了各種適應(yīng)實際需要的自動控制系統(tǒng)簡而言之，它把單個分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，以現(xiàn)場總線為紐帶，把它們連接成可以互相溝通的信息，并可共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線連接示意圖廣域網(wǎng)

3、WAN局域網(wǎng)LAN現(xiàn)場網(wǎng)FieldBus中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線是低帶寬的計算機局域網(wǎng)局域網(wǎng)Local Area Network-LAN高速的通信系統(tǒng)在較小的區(qū)域內(nèi)將許多數(shù)據(jù)通信設(shè)備相互連接起來，使用戶共享計算機資源局域網(wǎng)主要有以下特點：地理范圍有限通常網(wǎng)絡(luò)分布在一座辦公大樓或集中的建筑群內(nèi)，為一個部門所有，涉轄范圍一般只有幾千米通信速率高，誤碼率低一般為基帶傳輸，傳輸速率10-100Mbit/s, 誤碼率為10-910-12，能支持計算機間高速通信可采用多種通信介質(zhì)例如，低廉的非屏蔽雙絞線、同軸電纜或價格昂貴的光纖等多采用分布式控制和廣播式通信，可靠性較高節(jié)點的增刪比較容易 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場

4、總線是低帶寬的計算機局域網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)特點由于涉轄范圍廣且通信線路長，如何充分有效地利用信道和通信設(shè)計是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的重要問題遠(yuǎn)程網(wǎng)多采用分布式不規(guī)則形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，低層協(xié)議比較復(fù)雜局域網(wǎng)特點由于距離短、延時少、成本低和信息傳輸速率快，信道利用率已不是考慮的主要因素它的底層協(xié)議較簡單，報文格式允許有較大的報頭網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多采用總線形、環(huán)形或星形，流量控制、路由選擇等問題大大簡化或不存在網(wǎng)上通信多采用廣播方式，與現(xiàn)場的通信較多現(xiàn)場總線所肩負(fù)的是測量控制的特殊任務(wù)，因而它具有自己的特點要求信息傳輸?shù)膶崟r性強，可靠性高，且多為短幀傳送傳輸速率一般在幾kbit/s至10Mbit/s之間現(xiàn)場總線大量采用了局域網(wǎng)

5、技術(shù)，如網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋等 所以從這一點來說，現(xiàn)場總線是低帶寬的計算機局域網(wǎng)中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線是一種數(shù)字通信協(xié)議現(xiàn)場總線用于支持現(xiàn)場裝置實現(xiàn)傳感、變送、調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)督以及各裝置之間透明通信等功能的通信網(wǎng)絡(luò)保證網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間相互透明有序地傳遞信息和正確理解信息是它的主要任務(wù)中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線是一種數(shù)字通信協(xié)議對現(xiàn)場總線的實質(zhì)內(nèi)容-通信協(xié)議便提出了如下要求：(1)通信介質(zhì)的多樣性支持多種通信介質(zhì)，以滿足不同現(xiàn)場環(huán)境的要求(2)實時性信息的傳輸不允許有較大時延或時延的不確定性(3)信息的完整性、精確性要確保通信質(zhì)量(4)可靠性具備抗各種干擾的能力和完善的檢錯、糾錯能力(5)可互操作性不同制造商制造的

6、現(xiàn)場儀表可在同一總線上互相通信和操作(6)數(shù)字特征數(shù)據(jù)在各設(shè)備間以及網(wǎng)絡(luò)上以0或1的數(shù)字信息串行地進行傳輸 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線是開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)場總線是低帶寬的底層控制網(wǎng)絡(luò)以此為紐帶，進一步構(gòu)造了新型的、開放的自動化系統(tǒng)它可與因特網(wǎng)(Internet)以及企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Intranet)相連，且位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底層，因而又稱之為底層網(wǎng)(Infranet，也稱為基礎(chǔ)網(wǎng))中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線是開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)圖2.1中的現(xiàn)場控制層網(wǎng)段有基金會現(xiàn)場總線低速部分網(wǎng)段H1、高速部分網(wǎng)段HSE、LonWorks現(xiàn)場總線等，它們都是底層控制網(wǎng)絡(luò)它們

7、與工廠現(xiàn)場設(shè)備直接連接，一方面將現(xiàn)場測量控制設(shè)備互連為通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)不同網(wǎng)段、不同現(xiàn)場通信設(shè)備間的信息共享同時又將現(xiàn)場運行的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室，并進一步實現(xiàn)與操作終端、上層控制管理網(wǎng)絡(luò)的連接和信息共享在把一個現(xiàn)場設(shè)備的運行參數(shù)、狀態(tài)以及故障信息等送往控制室的同時，又將各種控制、維護、組態(tài)命令，乃至現(xiàn)場設(shè)備的工作電源等送往各相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)應(yīng)該是開放的它可以由不同設(shè)備制造商提供的遵從相同通信協(xié)議的各種測量控制設(shè)備共同組成由于歷史的原因，在幾大現(xiàn)場總線協(xié)議尚未完全統(tǒng)一之前，有可能在

8、一個企業(yè)內(nèi)部，在現(xiàn)場級形成不同通信協(xié)議的多個網(wǎng)段（見圖2.1），這些網(wǎng)段間可以通過網(wǎng)橋連接而互通信息通過以太網(wǎng)或光纖通信網(wǎng)等與高速網(wǎng)段上的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、打印繪圖外圍設(shè)備等交換信息設(shè)備與系統(tǒng)的安全運行值得指出的是：現(xiàn)場總線網(wǎng)段與其它網(wǎng)段間實現(xiàn)信息交換，必須有嚴(yán)格的保安措施與權(quán)限限制，以保證設(shè)備與系統(tǒng)的安全運行 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生及發(fā)展現(xiàn)場總線的產(chǎn)生1幾種流行的現(xiàn)場總線技術(shù)2現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)3現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢4中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生從模擬控制到數(shù)字集中控制20世紀(jì)60年代，過程控制的體系結(jié)構(gòu)是基于4-20mA的模擬標(biāo)準(zhǔn)信號，出現(xiàn)了模擬式電子儀表與電動單元組合的自動控制系統(tǒng)后來

9、到了20世紀(jì)70年代，人們在測量、模擬和邏輯控制領(lǐng)域率先使用了數(shù)字計算機，從而產(chǎn)生了集中式數(shù)字控制（又稱直接數(shù)字控制， Direct Digital Control-DDC），簡稱集中控制集中控制以一臺控制器為中心，通過擴展的I/O接口實現(xiàn)各個傳感器、執(zhí)行器之間的通信控制器最早采用個人計算機或通用的工業(yè)控制計算機，后來隨著可編程序（邏輯）控制器（Programmable Logic Controller-PLC）、單片機的問世，也可用它們作為控制器其擴展的I/O接口模板按不同的適用總線分成不同的系列，從最初的S-100總線，PC總線到后來被廣泛采用的STD總線和Multibus等集中控制在控制

10、器內(nèi)部傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，因此克服了模擬儀表控制系統(tǒng)中模擬信號精度低、易受干擾的缺陷，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力它的主要缺點是對控制器要求很高，并且一旦控制器癱瘓，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)不能工作 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System DCS）又稱為分散控制系統(tǒng)，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代后期，在20世紀(jì)80年代以后占據(jù)主導(dǎo)地位其核心思想是集中管理、分散控制，即管理與控制相分離，把上位機控制站用于集中監(jiān)視管理，而把若干臺下位機下放到現(xiàn)場實現(xiàn)分布式控制，上下位機之間用控制網(wǎng)絡(luò)互連以實現(xiàn)相互之間的信息傳遞因此，這種分布式的控制系統(tǒng)克服了集中控制對控制器處理

11、能力和可靠性要求高的缺陷但是，它也有自身難以克服的缺點：首先，不同DCS制造商的控制通信網(wǎng)絡(luò)采用各自專用的封閉形式，不同制造商的DCS之間以及與上層Intranet、Internet信息網(wǎng)絡(luò)之間難以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連和信息共享其次，DCS的控制站仍然是集中的，現(xiàn)場信號的檢測、傳輸和控制還是采用4-20mA的模擬信號，并沒有徹底做到分散控制、集中管理最后，DCS采用的是普通商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在解決工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性方面沒有做出實質(zhì)性的改進，布線復(fù)雜，費用高因此總體來講，DCS是一種封閉專用的、不具有可互操作性的、不徹底的分布式控制系統(tǒng)中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生現(xiàn)場總線技術(shù)的開發(fā)始于20

12、世紀(jì)80年代 現(xiàn)場總線是綜合運用微處理器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的產(chǎn)物它把微處理器置入現(xiàn)場自控設(shè)備，使設(shè)備具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，這一方面提高了信號的測量、控制和傳輸精度，同時為豐富控制信息的內(nèi)容、實現(xiàn)其遠(yuǎn)程傳送創(chuàng)造了條件在現(xiàn)場總線的環(huán)境下，借助現(xiàn)場總線網(wǎng)段以及與之有通信連接的其它網(wǎng)段，實現(xiàn)異地遠(yuǎn)程自動控制，如操作遠(yuǎn)在數(shù)十萬米之外的電氣開關(guān)等現(xiàn)場總線設(shè)備與傳統(tǒng)自控設(shè)備相比，拓寬了信息內(nèi)容，提供傳統(tǒng)儀表所不能提供的如閥門開關(guān)動作次數(shù)、故障診斷等信息，便于操作管理人員更好、更深人地了解生產(chǎn)現(xiàn)場和自控設(shè)備的運行狀態(tài)如圖2-2所示，對比集中控制、集散控制、現(xiàn)場總線控制的結(jié)構(gòu)示意圖可以

13、看到，由于現(xiàn)場總線強調(diào)遵循公開統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因而有條件實現(xiàn)設(shè)備的互操作性和互換性也就是說，用戶可以把不同廠家、不同品牌的產(chǎn)品集成在同一個系統(tǒng)內(nèi)，并可在同功能的產(chǎn)品之間進行相互替換，使用戶具有了自控設(shè)備選擇、集成的主動權(quán) 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生現(xiàn)場總線可采用多種途徑傳輸數(shù)字信號，如用普通電纜、雙絞線、光導(dǎo)纖維、紅外線，甚至電力傳輸線等一般在由兩根普通導(dǎo)線制成的雙絞線上，可掛接幾十臺自控設(shè)備，與傳統(tǒng)的設(shè)備間一對一的接線方式相比，可節(jié)省大量線纜、槽架、連接件同時由于所有的連線都變得簡單明了，系統(tǒng)設(shè)計、安裝、維護的工作量也隨之大大減少現(xiàn)場總線還支持總線供電，即兩根導(dǎo)

14、線在為多臺自控設(shè)備傳送數(shù)字信號的同時，還可為這些設(shè)備傳送工作電源可以看到，采用現(xiàn)場總線具有節(jié)省硬件投資、節(jié)省安裝費用、節(jié)省維護開銷的好處 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生現(xiàn)場總線作為通信網(wǎng)絡(luò)，它所傳輸?shù)氖峭〝嚯娫?、開關(guān)閥門的指令與數(shù)據(jù)，直接關(guān)系到處于運行操作過程之中的設(shè)備、人身的安全要求信號在有粉塵、噪聲、潮濕、電磁干擾等較為惡劣的環(huán)境下能夠準(zhǔn)確、及時地發(fā)送和接收同時還具有節(jié)點分散、報文簡短等特征以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)造的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上發(fā)生了較大變化，其顯著特征是通過網(wǎng)絡(luò)信號的傳送聯(lián)絡(luò)，可由單個節(jié)點或多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點共同完成所要求的自動化功能 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生由于現(xiàn)場總線適

15、應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展方向，它一經(jīng)產(chǎn)生便成為全球工業(yè)自動化技術(shù)的熱點，受到全世界的普遍關(guān)注該項技術(shù)的開發(fā)，可帶動工業(yè)控制、樓宇自動化、儀表制造、計算機軟硬件等行業(yè)的產(chǎn)品更新?lián)Q代 中國礦業(yè)大學(xué) 幾種流行的現(xiàn)場總線技術(shù)基金會現(xiàn)場總線（FF）一個以 Fisher-Rosemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、Siemens等80家公司制訂的可互操作系統(tǒng)協(xié)議（Interoperable System Protocol-ISP）另一個以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲150家公司制訂的World FTP兩大陣營于1994年合并，成立現(xiàn)場總線基金會基金會現(xiàn)場總線

16、（Foundation Fieldbus-FF）的體系結(jié)構(gòu)參照 ISOOSI參考模型的第1、2、7層協(xié)議，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，另外增加了用戶層FF分低速H1總線和高速HSE總線兩種H1為用于過程控制的低速總線，傳輸速率為31.25kbit/s，傳輸距離分別為200m、400m、1200m和1900m四種，可掛接232個節(jié)點。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線、同軸電纜和光纖，協(xié)議符合IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆高速HSE總線的傳輸速率可為100Mbit/s甚至更高，大量使用了以太網(wǎng)技術(shù) 中國礦業(yè)大學(xué) 幾種流行的現(xiàn)場總線技術(shù)過程現(xiàn)場總線(Profibus)總線過程現(xiàn)場總線

17、（Process Field Bus-Profibus）是作為德國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)該項技術(shù)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Profibus有三種類型：即分散化的外圍設(shè)備Profibus-DP（Decentralized Periphery）現(xiàn)場總線報文規(guī)范Profibus-FMS（Fieldbus Message Specification）過程自動化Profibus PA（Process Automation）它采用ISO/OSI參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層分散化的外圍設(shè)備（DP）型隱去了第37層，而增加了直接數(shù)據(jù)連接擬合作為用戶接口現(xiàn)場總線報文規(guī)范（FM

18、S）型則只隱去第36層，采用了應(yīng)用層過程自動化（PA）型的數(shù)據(jù)傳輸沿用Profibus-DP的協(xié)議，只是在應(yīng)用層中增加了描述現(xiàn)場設(shè)備行為的行規(guī)其最大傳輸速率為12Mbit/s，傳輸距離分別為100m和400m，傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接127個節(jié)點，可支持本質(zhì)安全 中國礦業(yè)大學(xué) 幾種流行的現(xiàn)場總線技術(shù)局部操作網(wǎng)絡(luò)(LonWorks)局部操作網(wǎng)絡(luò)（Local Operating Network）是由美國Echelon公司于1990年正式推出的它采用ISO/OSI參考模型的全部七層協(xié)議和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置其最大傳輸速率為1.5Mbit/

19、s，傳輸距離為2700m傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、光纖、同軸電纜、射頻、紅外線和電力線等，可支持總線供電和本質(zhì)安全總線采用的LonTalk協(xié)議被封裝在稱為Neuron芯片中，該芯片內(nèi)含三個8位微處理器：一個負(fù)責(zé)介質(zhì)訪問控制，另一個負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)處理，再一個負(fù)責(zé)應(yīng)用處理很多人把局部操作網(wǎng)絡(luò)及其技術(shù)統(tǒng)稱為 LonWorks技術(shù) 中國礦業(yè)大學(xué) 幾種流行的現(xiàn)場總線技術(shù)控制器局域網(wǎng)(CAN)控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network-CAN）最早是由德國Bosch公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信CAN結(jié)構(gòu)模型取ISO/OSI參考模型的第1、2、7層協(xié)議，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)

20、用層通信速率最高為1Mbit/s，通信距離最遠(yuǎn)為10,000m物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線，最多可掛接110個節(jié)點，可支持本質(zhì)安全CAN采用短幀報文，抗干擾能力強、可靠性高由于成本較低，CAN的應(yīng)用范圍非常廣泛，從自動化電子領(lǐng)域的汽車發(fā)動機控制部件、傳感器、剎車防滑系統(tǒng)到工業(yè)自動化、建筑物環(huán)境控制、機床、電梯控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用 中國礦業(yè)大學(xué) 幾種流行的現(xiàn)場總線技術(shù)設(shè)備網(wǎng)（DeviceNet）DeviceNet最早由羅克韋爾自動化（Rockwell Automation）公司于1994年提出它是一種開放式的通信網(wǎng)絡(luò)它將工業(yè)設(shè)備如光電開關(guān)、操作員終端、電動機起動器、變頻器和條形碼讀入器等

21、連接到網(wǎng)絡(luò)這種網(wǎng)絡(luò)雖然是工業(yè)控制的最底層網(wǎng)絡(luò)，通信速率不高，傳輸數(shù)據(jù)量不大，但它采用了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信的新技術(shù)，如遵循控制及信息協(xié)議（CIP），具有低成本、高效率、高可靠性的特點DeviceNet遵從ISO/OSI參考模型，它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，物理層下面還定義了傳輸介質(zhì)其中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層均采用CAN的協(xié)議傳輸介質(zhì)可支持雙絞線，最多可掛接64個節(jié)點三種可選數(shù)據(jù)傳輸速率，125kbit/s、250kbit/s和500kbit/s，分別對應(yīng)的傳輸距離是500m、250m和100m支持設(shè)備的熱插拔，可帶電更換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點符合本質(zhì)安全要求 中國礦業(yè)大學(xué) 幾種流行的現(xiàn)場總線技術(shù)

22、控制網(wǎng)（ControlNet）ControlNet最早由羅克韋爾自動化公司于2019年提出它是一種高速、高確定性和可重復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)，特別適用于對時間有苛刻要求的復(fù)雜應(yīng)用場合的信息傳輸ControlNet將總線上傳輸?shù)男畔⒎譃閮深悾阂活愂菍r間有苛刻要求的控制信息和I/O數(shù)據(jù)，它擁有最高的優(yōu)先權(quán)，以保證不受其它信息的干擾，并具有確定性和可重復(fù)性第二類是無時間苛求的信息，如上下載程序、設(shè)備組態(tài)、診斷信息等 ControlNet采用ISO/OSI參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層ControlNet只支持一種通信速率，即5Mbit/s支持的傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線、同軸電纜或光纖支持本質(zhì)安全 中國礦業(yè)大

23、學(xué) 幾種流行現(xiàn)場總線對比FFProfibusLonWorksCANDevicesNetControlNet開發(fā)公司FF基金會SIEMENS等EchelonBOSCHRockwellRockwellOSI網(wǎng)絡(luò)層次1，2，7,(8)1,2,7171,2,71,2,71,2,7通訊介質(zhì)雙絞線，同軸電纜，光纖雙絞線，光纖雙絞線，同軸電纜，光纖，微波，電力線雙絞線，同軸電纜，光纖雙絞線，同軸電纜，光纖雙絞線，同軸電纜，光纖介質(zhì)訪問方式令牌令牌可預(yù)測P堅持CSMA帶非破壞性逐位仲裁的載波偵聽多址訪問帶非破壞性逐位仲裁的載波偵聽多址訪問隱形令牌最大通訊速率kbps31.25(H1)100000(HSE)12

24、000150010005005000最大節(jié)點數(shù)32127248受驅(qū)動能力限制理論上無限6499優(yōu)先級有有有有有有本質(zhì)安全是是是是是是開發(fā)工具有有有有有無中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)目前國際上公認(rèn)的現(xiàn)場總線可以歸類為三個標(biāo)準(zhǔn)族：一個是用于工業(yè)控制系統(tǒng)的IEC61158標(biāo)準(zhǔn)另一個是用于低壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備、控制器與電氣設(shè)備接口的 IEC62026標(biāo)準(zhǔn)還有一個是用于道路車輛數(shù)字信息交換的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)ISO11898 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢現(xiàn)場總線發(fā)展中的幾種現(xiàn)象多種總線共存 每種總線都力圖拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，以擴張其勢力范圍 大多數(shù)總線都成立了相應(yīng)的國際組織，力圖在制造商和用戶中擴大影響

25、，以取得更多方面的支持，同時也想顯示出其技術(shù)是開放的 每種總線都以一個或幾個大型跨國公司為背景，公司的利益與總線的發(fā)展息息相關(guān) 大多數(shù)設(shè)備制造商都積極參加不止一個總線組織，有些公司甚至參加24個總線組織 在激烈的競爭中出現(xiàn)了協(xié)調(diào)共存的前景 以太網(wǎng)的引人成為新的熱點 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)場總線的思想日益深入人心，以及基于現(xiàn)場總線的產(chǎn)品和應(yīng)用的不斷增多，這種新一代控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)日益清晰，具體表現(xiàn)在如下幾個方面：首先，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是全面數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)體現(xiàn)在位于現(xiàn)場的傳感器/執(zhí)行器一級也全部實現(xiàn)數(shù)字化、智能化其次，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向簡單的方向發(fā)展早期的計算機網(wǎng)絡(luò)模型由七層組成，現(xiàn)在羅克韋爾自動化公司提出了三層結(jié)構(gòu)的自動化系統(tǒng)，F(xiàn)isher-Rosemount公司提出了兩層結(jié)構(gòu)的自動化系統(tǒng)，還有公司甚至提出一層結(jié)構(gòu)，即由以太網(wǎng)一通到底目前比較達成共識的是三層設(shè)備、兩層網(wǎng)絡(luò)的3+2結(jié)構(gòu)三層設(shè)備是位于底層的現(xiàn)場設(shè)備，如傳感器/執(zhí)行器，以及各種分布式I/O設(shè)備等；位于中間的控制設(shè)備，如PLC、工業(yè)控制計算機、專用控制器等；位于上層的是操作設(shè)備，如操作站、工程師站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、一般工作站等。兩層網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場設(shè)備與控制設(shè)備之間的控