现场总线协议转换机理及实现
现场总线协议转换机理及实现
Fieldbus Protocol Converting Mechanism and Its Implementation
丁磊 费敏锐 陈维刚
（上海大学机电工程与自动化学院，上海 200072）
摘 要总结了现场总线的发展现状，指出了研究现场总线协议转换技术的必要性，描述了常见现场总线协议转换的机理。最后介绍了采用协议转换原理研究开发的一种支持工业以太网与多种现场总线技术转换的多协议转换器。
关键词工业以太网现场总线系统集成协议转换
Abstract This paper summarizes current status of fieldbus, indicates the necessary to research fieldbus rotocol conversion technology, describes the common used mechanisms of protocol conversion for fieldbus. Finally a multi-protocol converter based on protocol conversion method which supports Industrial Ethernet and several fieldbus is introduced.
Keywords Industrial Ethernet Fieldbus System integration Protocol conversion
1 现场总线的发展现状
现场总线是20世纪80年代中期发展起来的一种先进的控制技术，它的出现被誉为20世纪90年代工业控制领域的一场革命[1]。与其他工业控制网络相比，现场总线采用串行的数字通信方式，具有实时性好、稳定性高等特点，迅速发展成为工业控制网络中使用最广泛的通信网络。目前现场总线的发展主要呈现以下特点：
①多种现场总线标准并存
为了反映工业网络通信技术的发展，国际电工委员会（IEC）于2000年公布通过了IEC61158现场总线标准，容纳了8种互不兼容的控制层协议。2003年的新版本进一步达到了10种现场总线标准，另外还有3种设备级现场总线标准，统称为“10＋3”种现场总线网络协议。
同时存在这么多种国际标准，原因除了经济利益上的冲突以外，还有着客观上的原因：新技术和新事物的层出不穷，目前没有一种现场总线可以满足所有要求，用户不得不根据自己的需要选择不同的现场总线设备。因此，多种现场总线标准并存的现状还将持续下去。
②以太网技术融入现场总线
在OSI/ISO七层协议中，以太网本身只定义了物理层和数据链路层，它的控制协议使用TCP/IP协议:TCP(transmission control protocol)用来保证传输的可靠性；IP(internet protocol)用来确定信息传递路线。
随着过程控制领域内上层通信与互联网通信一样逐步统一到以太网，将以太网用于工业控制的呼声越来越高。以太网融入现场总线的最大障碍是以太网在数据链路层采用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)介质访问控制协议，这种协议在负载较重的情况下，会因为在网络上发生碰撞而产生拥塞，影响数据的实时性。另外以太网一般抗干扰性能较差，不具备本质安全性能，不能向现场仪表供电。但随着以太网技术的发展，它的传送速率大幅度提高，物理层标准的工业化以及千兆以太网技术和无碰撞全双工光纤技术的出现，以太网
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技术的实时性得到提高，使其逐步可以应用在工业控制网络中，形成了工业以太网技术[13]。
与传统现场总线相比，工业以太网有着明显的优势。它可以实现智能化现场设备的功能自治性、系统结构的高度分散性以及监管控一体化，具有低成本、高性能的特点[9]。
现在常用的工业以太网主要包括美国Rockwell公司推出的Ethernet/IP、德国Siemens公司推出的ProfiNet、法国施奈德公司推出的Modbus/TCP等[5]。2004年1月，IEC/SC65C将包括中国开发的以太网协议EPA在内的6种非国际标准以太网技术作为IEC的PAS（publicly available specification）文件出版，协议标准的国际化将使得工业以太网技术取得更加迅猛的发展。
③无线现场总线发展迅速
无线现场总线（R-fieldbus）的提出旨在利用现有的迅猛发展的无线移动通信技术，在有线的计算机网络通信技术的支持下，实现一种在工厂的现场设备层的、具有无线移动接入能力的、能传输多媒体信息的高性能无线现场总线，使信息能够从Internet层，工厂的监控层到现场设备控制层之间实现无缝隙的交换与沟通、透明的集成与融合。无线现场总线能够集成解决工业环境下诸如移动对象、危险环境对象与传统的有线连接对象之间的符合工业级实时要求的、可靠的、兼顾多媒体大容量数据的通信和控制问题。
在满足无线与有线集成后系统的实时性和可靠性要求的前提下，无线现场总线可以在企业网络的现场层应用无线数字通信技术，使它与原有的有线网络有机地集成为一体，让无线网段成为有线网段的自然扩展，真正地把每一个需要接入企业网络的生产设备都连成一体。
无线现场总线利用了无线技术对现场总线技术的扩充，在许多场合具有不可替代的作用。开始得到人们的重视并迅速发展，在欧洲将无线技术与Profibus技术相结合的研究已经取得阶段性的成功。
2 现场总线协议转换机理研究
2.1 协议转换研究的必要性
在今后相当长的时间内，多种标准并存将是现场总线发展的最主要特征。多标准实际上就是意味着没有标准，各种总线采用的通信标准的不同以及总线协议的多样性和互不兼容性使得总线系统间的互联性和互操作性大大降低。另外，不同类型的现场总线具有不同的形成背景和使用环境。如图1所示[1]，每一个应用层次中都有着不止一种现场总线类型可以选择，但同时也使得复杂的现场环境中选择应用何种现场总线类型成为一个问题。
以太网介入控制的起初目的是解决现场总线标准不统一的问题。随着各种工业以太网标准的推出，它们的应用层标准的不同使相互之间可以互连但还是不能互通，从用户使用的角度出发，需要一个统一的开放的应用层标准[6]。现场总线标准制定的“妥协”形成了今天的多标准混战的情况，同样在巨大的经济利益的驱使下，基于一种技术和一个通用的工业以太网标准的机会已经没有了，今后工业以太网国际标准制定的结果势必又是多种标准的共存。
面对现场总线领域标准繁多、产品混乱的局面，如何在一个复杂的控制系统中集成使用各种通信协议的现场总线设备，如何整合现场总线与以太网产品，已成为现场总线技术应用的瓶颈。总结目前研究成果，现场总线协议转换可以在过程控制级或现场设备级实现[8]。2.2 过程控制级转换
在过程控制级中应用OPC(OLE for process control)实现现场总线间的转换。OPC是控制系统现场设备级与过程管理级进行信息交互的开放接口标准和技术规范。它采用客户/服务器模
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式，以OLE/COM机制作为应用程序级的通行标准，将开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方，以服务器的形式提供给客户，并规定了一系列的接口标准，客户负责创建服务器对象和访问服务器支持的接口。从传输数据的角度，OPC服务器的实质相当于一个网关。它一方面从现场设备读取数据；另一方面把来自不同硬件供应商的不同类型数据转换为统一的OPC数据格式，以OPC接口的方式传送给客户应用程序，从而实现系统信息的集成。通过开发针对不同的现场总线的OPC服务器，应用软件就可以从不同的总线系统读取数据，达到在同一系统中集成不同现场总线类型的目的，系统图如图2所示。
图1 各类现场总线的应用范围
采用OPC接口的方法实现不同总线间的转换，所有的工作全部在上位机中由软件完成，简单方便。但是由于依赖于上位机，总线系统中节点间的通信较慢，实时性较差，在工业控制中难以应用。
2.3 现场设备级转换
在现场设备级采用协议转换的方法，可以在满足工业控制中实时性要求的基础上实现系统中多种现场总线的集成。针对当前现场总线的发展趋势，协议转换主要应用在现场总线之间、总线与以太网之间以及工业以太网的开发中。
图2 应用OPC实现总线的系统集成
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2.3.1 现场总线之间的协议转换
现场总线之间的协议转换最普遍的方法是通过网桥实现任意两种现场总线协议之间的一对一协议转换，将协议转换的工作在总线中完成[2]。网桥要求具有物理接口功能、通信协议功能和操作信息功能，能够实现不同总线系统之间的信息连接和管理。网桥法协议转换的结构模型如图3所示。
图3 网桥法协议转换的结构模型图
协议转换网桥内包含一个符合总线协议A的设备和一个符合总线协议B的设备，分别通过两个设备的物理接口A和B连接总线A和总线B，在用户层A和B之间进行协议的用户层转换，完成数据交互，达到协议转换的目的。对总线A和B来说，协议转换网桥相当于总线系统中的一个信息设备。采用网桥式协议转换方式可以实现差异较大的总线协议之间的转换[12]。瑞典的HMS公司推出的AnyBus－X系列、北京鼎实创新科技有限公司开发的Profibus协议总线桥均采用了这种方法。
2.3.2 现场总线与以太网之间的协议转换
以太网与通用现场总线之间的互连常采用类似隧道技术的方法实现[3]。隧道技术是一种用于异型网络互联的技术，当两个同类网络通过中间复杂的异类网络互联时，常采用隧道技术进行分组交换。当数据帧通过路由器时，路由器并不对帧头部进行协议转换，只是将数据帧作为分组再加上自己的帧头部，向同样位于中间网络的另一路由发送。另一路由收到数据后，去掉中间网络的帧头，继续向后继网络发送。整个过程中，中间网络可以被看成从一个多协议路由伸展到另一个路由的大隧道，分组完全不必关心中间经过什么样的网络，因此大大简化了路由转发和寻址的工作[9]。
以太网与现场总线互联时，隧道技术应用在现场总线的数据链路层，与以太网的传输控制层相连。互联模型如图4所示。
在模型中的路由器现场总线接口处，只有任何网络协议都具有的物理层和数据链路层。当路由器中的现场总线数据链路层中将物理层得到的数据帧向位于路由器模型中的以太网部分发送时，以太网接口将数据帧加入到有效的IP分组载荷字段中，以预先约定的传输服务访问点TSAP向以太网广播，其中每个TSAP与一个应用程序相连。需要从现场总线接收数据的计算机对特定TSAP进行监听，如果收到符合要求的TSAP报文，则从中取出数据提交给传输层上方的应用程序[10]。
当以太网计算机和现场设备进行数据交换时，首先从系统管理模块处得到该现场设备的信息，并申请一个在现场总线上的虚拟地址。计算机虚拟站点层根据总线协议生成一系列初始化数据包，其中包含数据链路层协议控制信息。数据包的内容和现场总线中的设备刚启动
4
时向现场总线发送的初始化数据完全一样。生成完毕之后，通过总线接口处的数据链路层经由总线物理层发往现场总线。当现场设备有数据要发往以太网计算机时，只需向该计算机的地址发送即可。协议转换器经过数据帧的报文处理后，发送给以太网传输控制层，再由以太网对得到的数据进行监听和处理。
数据在实际站点与计算机上虚拟站点层间的传输过程，类似于两个同构网络使用隧道技术通过中间异构网络传输数据的过程。与过去多层次的网络相比，它的结构简洁，操作灵活。目前，Profibus、DeviceNet、ControlNet和Lonworks都在研究采用这种方法来使用以太网传送报文[7]。
图4 现场总线与以太网互联协议模型
2.3.3 工业以太网的研究开发
工业以太网是人们基于以太网技术开发的现场总线协议，目前常用的工业以太网标准中主要采用以下几种方法实现[4]：
①封装法
将现场总线的报文作为“用户数据”原封不动地嵌入到TCP/IP的数据帧中，然后放到以太网中进行传送。采用这种方法可以在现有的规范内，自以太网向下兼容现有的现场总线系统，而且可以同时传输几种不同现场总线类型的数据。ControlNet和DeviceNet联合推出的Ethernet/IP、FF推出的HSE以及施奈德开发的Modbus-TCP/IP采用的都是这种方法。
②拆分法
将较长的TCP/IP数据帧拆开嵌入到总线的报文中进行传送。被分割的数据包在接收方重新装配从而恢复为原来的TCP/IP报文。采用这种方法的优点是原有的现场总线设备在现场可以继续使用，运行时候的现场总线短报文信息的传输效率大大提高。Interbus On Ethernet采用的是这种方法。
③网关/代理服务器法
通过网关/代理服务器进行以太网与现场总线之间的协议和信息转换，通过基于开放标准的模块化、分布式应用的统一软件结构的自动化技术(CBA)实现数据交换，从而最大限度地保护了原有的现场总线设备，还可以实现统一的概念，典型代表如ProfiNet等。
所有这些开发的工业以太网基本上实现了现场设备级与过程管理级之间的信息垂直集成，大幅度提高了系统性能。
3 支持多协议转换的测控平台研发
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针对单一现场总线协议与工业以太网之间转换的研究已经成为热门，但是在现场总线分类越来越细化的情况下，同一系统中如何集成工业以太网与多种现场总线还有待于在理论和应用上进一步研究与开发。
在IEC“10+3”种协议标准中，由德国Siemens公司等支持的Profibus协议和由美国Rockwell公司等支持的DeviceNet协议目前占有的市场份额最大，而Modbus-TCP/IP工业以太网具有最为广阔的发展空间[11]。此外，Profibus属10种控制层协议标准之一，而DeviceNet 则属3种设备层协议标准之一。因此，本文选择Modbus-TCP/IP工业以太网Profibus及DeviceNet这3种具有代表性的协议之间的多协议转换进行了研究。
研究支持工业以太网、Profibus、DeviceNet等3种总线协议转换的转换装置，实现针对两种以上的协议转换和基于不同类族协议标准的协议之间转换。采用类隧道原理研究开发的多协议转换装置，装置中带有以太网接口、DeviceNet接口和Profibus接口，既可以实现MODBUS/TCP工业以太网节点功能，又可以实现DeviceNet现场总线主节点和Profibus DP 现场总线主节点的功能，转换器可以对一个DeviceNet或Profibus DP主/从网络进行组网和管理，可以扫描网络上各个从节点的状态，并与各个从节点进行数据通信，可将各个从节点的信息上传至工业以太网，并可将工业以太网上的信息下发至两种现场总线网络上的各个从节点，由此实现了协议转换功能。
为测试多协议转换装置的协议转换效率及保证3种通信网络在同一系统内的兼容性，以一套实验锅炉系统构建了测控平台。平台的总体结构如图5所示。
图5 测控平台总体结构图
平台内共有5个被控对象，一个以太网节点实现对锅炉出口压力的测量，两个DeviceNet
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7从节点分别实现夹套水温及锅炉水温的控制和测量，两个Profibus DP 从节点实现锅炉液位及进口流量的控制和测量。DeviceNet 从节点与Profibus 从节点分别与多协议转换器中各自的主站模块进行总线通信，完成数据交换。在多协
议转换器中，通过协议转换技术实现以太网站
点与两种现场总线主站之间的数据交换，达到
工业以太网与这两种总线之间的协议转换的
目的。平台构建完毕后的测试结果表明，多协
议转换器所传输的数据准确、实时，没有发生
丢包现象，周期扫描时间达到了毫秒级，完全
可以满足工业现场控制的要求。测控平台示意
图如图6所示。该系统在第六届上海国际工业
博览会上荣获了创新奖。
4 结束语 现场总线作为比较成熟的工业控制网络，在今后相当长的时间内将继续普遍应用在现场控制中。如何能更好地解决现场总线之间以及现场总线与以太网之间的集成，则需要人们更加努力加以解决。协议转换技术的深入研究和应用，将有助于在更大程度上推动现场总线的发展和普及。
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13．周晓兵,费敏锐.工业以太网的应用现状及发展前景.自动化仪表,第22卷,第10期,2001
丁磊，男，1983年生，上海大学在读硕士生，研究方向为多种工业控制网络协议转换及其应用。
图6 测控平台示意图
DeviceNet现场总线协议讲解
场总线的两种有代表性的定义。 (l)ISA SP50中对现场总线的定义。现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备(即场地级设备)之间以及与更高层次自动控制领域的自动 化控制设备(即车间级设备)之间的联系。 这里的现场设备指最底层的控制监测、执行和计算设备，包括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和内存等各种类型的仪表产品。 (2)根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网路。现场总线的本质含义表现在以下6个方面： a)现场通讯网路：用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通讯网路。 b)现场设备互连：现场设备或现场仪表是指传感器、变送器和执行器等，这些设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等，并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。 c)互操作性：现场设备或现场仪表种类繁多，没有任何一家制造商可以提供一个工厂所需的全部现场设备，所以，互相连接不同制造商的产品是不可避免的。用户不希望为选用不同的产品而在硬件或软件上花很大气力，而希望选用各制造商性能价格比最优的产品，并将其集成在一起，实现“即接即用；用户希望对不同品牌的现场设备统一组态，构成他所需要的控制回路。这些就是现场总线设备互操作性的含义。现场设备互连是基本的要求，只有实现互操作性，用户才能自由地集成FCS。 d)分散功能块：FCS废弃了DCS的输入／输出单元和控制站,把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站。例如，流量变送器不仅具有流量信号变换、
can总线协议完全解析
CAN总线协议解析 李玉丽 （吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院，吉林长春，130021 ） 摘要：现场总线的发展与应用引起了传统控制系统结构的改变。控制局域网（C AN）总线因其自身的特点被广泛应用于 自动控制领域。本文对C AN总线协议作了详尽解析。 关键词：C AN总线；隐性位；显性位；节点 中图分类号：T U 85 文献标识码：A CAN（Cont roll e r A rea N et work）是分布式实时控 制系统的串行通信局域网，称谓CAN总线。在数据 实时传输中，设计独特、低成本，具有高可靠性，得到 广泛应用。 本文着重解析C AN 技术规范2.0B 版的CAN 的分层结构规范和CAN 报文结构规范。重点在于 充分理解CAN总线协议精髓，有助于CAN总线的 局网设计、软件编程、局网维护。 一、C AN的分层结构 CAN 遵从O SI ( Ope n Syste m I nte rc onnec ti on Re fe re nce Mode l ) 模型，其分层结构由高到低如图1 所示。 图1 C AN的分层结构 对应OSI 模型为两层，实际为三层，即LLC、 MA C、PL S。由此而知，对应于CAN总线系统每个 节点都是三层结构。数据发送节点数据流为LLC→ MA C→P LS ，然后将数据发送到总线上；而对于挂在 总线上的所有节点（包括发送节点）的接收的数据流 为PL S→MA C→LLC。 这种分层结构的规范保证了CAN 总线的多主 方式工作模式，即不分主从，非破坏性的仲裁工作模 式。而LLC 层的报文滤波功能可实现点到点、一点 对多点、全局广播、多点对一点，多点对多点等数据 传递方式。 各分层主要功能如下： LLC 层：接收滤波、超载通知、恢复管理； MAC 层：控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出 错标定、故障界定。该层是CAN的核心； PL S 层：位编码/ 解码、位定时。 二、CAN总线的报文规范 CAN报文的传送有4 种不同类型的帧结构，数 据帧、远程帧、出错帧、超载帧。CA B2.0B 有4 种帧 格式。 （一）数据帧
完整版工业自动化领域各种总线协议规范接口
+接口+协议+规范工业自动化领域各种总线 工业自动化总标识特点简介 ASI 用于下位控制级的传感器/执行器总线【整理】ASI接口/协议 /规范用于将传感器和执行器连接AS-interface AS 至上位控制层，布线简单、经济。IEC EN 50295 符合国际标准和interface 标准。62026-2 传感器接执行器/AS-i = AS-Interface（口）是用于连接执行器和传感器的现 场总线通讯方案。BACnet==楼【整理】工业自动Building Automation Control Network 化之楼宇自动化之宇自动控制网．
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现场总线CC-Link的组织、通信协议和应用
现场总线CC-Link的组织、通信协议和应用
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现场总线CC-Link的组织、通信协议和应用 一、组织 1.1 CC-Link合作伙伴协会 CC-Link合作伙伴协会（CLPA）成立于2000年，当时三菱电机发布了CC-Link现场总线技术规范，作为一个开放的工业标准。从那时起，CLPA一直致力于在全球推动和使用这项技术。在过去的14年中，CLPA已经成为现场总线的全球最大组织之一，在全球拥有2000多名会员和270家公司，提供了支持CC-Link的 1300多种产品，这些产品都通过了严格的一致性测试，保证了兼容性。如今，CLPA继续为工业网络提供业界领先的技术；例如，开发出世界上第一个千兆工业以太网：CC-Link IE。 1.2亚洲市场的领导者 CC-Link在亚洲保持着市场的领先地位，已经成为很多行业开放网络的选择–这个领先地位已经由独立的市场研究公司– HIS所证实。 进一步支持这个重要位置的论据是HIS和ARC最近的调查结果：全球大约一半的自动化支出发生在亚洲。除了在亚洲的成功，CC-Link 也获得了世界范围的市场份额；事实上，一些成员公司在亚洲以外的
市场出售了很多的CC-Link兼容产品。这并不奇怪，因为在全球经济增长的同时，很多企业也希望打入亚洲市场，CC-Link是首选的网络技术。 两年前，为了帮助和支持美国与欧洲公司进入亚洲市场，CLPA 实施了一个名为通往中国（G2C）的营销计划。这项计划的目的是帮助企业制定和推动他们的CC-Link兼容设备在中国市场的推广。当时有22家企业参与了G2C活动。随着这项计划的成功，CLPA把这个计划移植到了亚洲，称为通向亚洲（G2A）。 CC-Link的增长和发展获得了许多知名北美公司的支持，如莫仕（Molex）、康耐视（Cognex）和3M公司，现在已经成为CLPA董事会成员。董事会成员在决定CC-Link未来方向和重要举措方面，如G2A 项目，将发挥更大作用。 1.3 什么是CC-Link？ “CC-Link”是一个通用术语，经常在CC-Link合作伙伴协会讨论开放网络技术推广时使用。简单地说，今天的CC-Link有两种技术可供选择：现场总线（CC-Link）和工业以太网（CC-Link IE）。这个“家族”的情况由后面的章节详细介绍。 自CLPA成立以来，CC-Link已经演变成一种开放自动化网络技术的综合体系。该技术提供的两个关键收益是效率和信息透明。效率是通过提供当今开放网络的最高性能来保证的，同时确保正常运行时间很少中断。同时，CC-Link也能满足工业4.0要求：企业的所有部门都能够共享和使用相同的信息，确保工厂以最高效率运行，同时仍
DeviceNet现场总线协议讲解
DeviceNet 现场总线协议讲解
Devicenet 简介: DeviceNet 是由美国 Rockwell 公司在 CAN 基础 上推出的一种低成本的通信链接， 是一种低端网络系统。 它将基 本工业设备连接到网络，从而避免了昂贵和繁琐的硬接线。 DeviceNet 是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部 件间的可互换性的同量， 减少了配线和安装工业自动化设备的成 本和时间。DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信， 而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能。 现场总线系统的结构和技术特点 1. 现场总线的历史和发展 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着 微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧下降， 计算机与 计算机网络系统得到迅速发展， 而处于生产过程底层的测控自动 化系统，采用一对一联机，用电压、电流的模拟信号进行测量控 制， 或采用自封闭式的集散系统， 难以实现设备之间以及系统与 外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”。要实现整 个企业的信息集成， 要实施综合自动化， 就必须设计出一种能在 工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通讯系统，形成工 厂底层网络， 完成现场自动化设备之间的多点数字通讯， 实现底
层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。 现场总线就是 在这种实际需求的驱动下应运产生的。 它作为过程自动化、 制造 自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网络， 沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络 之间的联系，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了条件。 由于标准实质上并未统一， 所以对现场总线的定义也是各有 各的定义。下面给出的是现场总线的两种有代表性的定义。 (l) ISA SP50 中对现场总线的定义。现场总线是一种串行的 数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备(即 场地级设备)之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设 备(即车间级设备)之间的联系。 这里的现场设备指最底层的控制监测、 执行和计算设备， 包 括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和内存等各种类型的仪 表产品。 (2)根据国际电工委员会 IEC 标准和现场总线基金会 FF 的 定义： 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、 双 向传输、 多分支结构的通讯网路。 现场总线的本质含义表现在以 下 6 个方面： a)现场通讯网路： 用于过程以及制造自动化的现场设备或现 场仪表互连的通讯网路。 b)现场设备互连：现场设备或现场仪表是指传感器、变送器
工业现场总线协议解析
工业现场总线协议解析 工业网络通常采用现场总线协议，通过实时和可靠的分布式控制功能来连接生产车间中的仪器仪表和机械设备，比较容易并且可靠的控制所实现的系统。现场总线标准应用非常广泛，大量已经安装的设备都采用了现场总线。但是，大部分这些现场总线标准都是基于(已有的)串行通信协议标准(与RS485或者RS232相似)，没有充分发挥应用广泛的以太网技术的优势。 随着系统复杂程度的增加，大部分现场总线难以满足平台通用性和系统性能的要求。这促使设备生产商转向采用基于以太网的通信技术，实现高性能、低成本和很好的通用性。很多现场总线标准都已经集成到工业以太网协议中，采用很少的控制功能，实现实时通信和工业互联，同时保护了在现场总线软件和已有设备上的投入。 控制区域网(CAN)是一种广播、差分串行总线标准，工作在干扰较大的电力机械(噪声)环境中。CANopen建立在自动化应用CAN (例如，数据链路层和物理层)基础上，能够实现百分之百的数据完整性，而采用以太网无法满足这一要求。 DeviceNet是设备级网络，为工业自动化提供可靠、高效的数据处理功能。ControlNet是一种实时、确定性、可重
构的控制层网络，适用于数据和消息的高速传送。DeviceNet 和ControlNet的应用层基于公共工业协议(CIP)层，它也用于Ethernet/IP中。这些协议目前由独立开放设备供应商协会(ODV A)管理。 LonWorks是用于开发照明和HV AC等自动化/控制应用的流行协议标准。LonWorks网络设备可使用各种介质，包括双绞线、电源线、以太网、光纤和RF等。 Modbus是为可编程逻辑控制器(PLC)应用开发的免版税开放串行通信协议。Modbus支持很多设备连接在同一网络上，例如监控以及数据采集(SCADA)系统中管理计算机和远端单元(RTU)的连接等。Modbus基本结构由Modbus/IDA进行管理，这一自动设备独立用户和供应商组织希望能够推动这一协议标准的广泛应用。 过程现场总线(PROFIBUS)是一种现场总线协议。对于分散外围设备和过程自动化(DP和PA)这两种PROFIBUS，在分散生产和过程控制中，PROFIBUS DP一般通过中央控制器对传感器和激励器进行控制。应用较少的PA主要用于监视测量设备。经过多年的应用，PROFIBUS在生产和过程自动化方面都得到了广泛认可。Profibus国际组织(PI)不断完善并推进PROFIBUS技术的应用。 串行实时通信系统(SERCOS)接口为运动控制、数字伺服驱动和输入/输出(I/O)设备提供标准、实时、高性能通信链接。
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工业自动化领域各种总线+协议+规范+接口 用于下位控制级的传感器 AS-interface 至上位控制层，布线简单、经济。 interface 62026-2 AS-Interface 是用于连接执行器和传感器的现场总线通 讯方案。 Building Automation Control Network
用于执行器 对总线带宽的有效利用使得 够在数据传输速率相对较低的情况下实 较短的系统响应时间。 点有：数据安全性高，能够保留多 力。 主要针对亚洲市场的现场总线 CC-Link 控制与通信链路）是一种开放式总线系统，用于控制级和现场总线级之间的通讯， 范围主要为亚洲地区。 标准化现场总线 ControlNet 统。 同时通过总线进行交换， 响。
楼宇自动化领域的通讯标准 DALI 协议， 器的互用性。 光器接口。 数字可寻址照明接口（ Addressable Lighting Interface 宇自动 制。 百叶帘或温度控制，可直接与楼宇管理统进行通讯。 采用 DeviceNet 统， 区也得到越来越多的应用。 CAN 总线。
楼宇自动化领域的通讯标准 EIB 总线） 主要在欧洲地区广泛应用。 免维护、无需电池、无需接线 是一种无线技术。 主要用于楼宇自动化： 不同的设备模块（比如一个灯的开关）内嵌了 制该设备。 EtherCAT Technology 网）是用于工业自动化的以太网解决方 具有性能优异和操作简单等特点。
来自 Ethernet/IP Vendor Association 商协会）制定的工业以太网标准，它以Ethernet TCP/IP 网络总线 以太网是办公领域的一项重要标准， 所具备的很多优点，如传输速率高、与现有网络的集成简单、 多等，在 充分体现。 符合
Lonworks总线及其应用
Lonworks 总线及其应用
2008-2-27 17:03:00 来源：
一、现场总线 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着微处理器与计算机功能的不断增强和价 格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自 动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产 现场与外界的信息交换。现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点 数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 迄今为止，比较成熟的并且比较有影响力的现场总线则有以下几种类型： 1.FF，2.Profibus，3.CAN，4.Lonworks，5.Devicenet，6.Interbus，7.WorldFIP，8.Swiftnet，9.P-net， https://www.docsj.com/doc/843199440.html,-link，11.AS-i，12.controllnet。 由于现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求， 设备一对一的分别进行连线的结构 形式。把原先 DCS 系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有 通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底 的分散控制。 现场总线系统在技术上具有以下特点： (1)系统具有开放性和互用性 通信协议遵从相同的标准，设备之间可以实现信息交换，用户可按自己的需要，把不同供应商的产 品组成开放互连的系统。 系统间、 设备间可以进行信息交换， 不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。 (2)系统功能自治性 系统将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，现场设备可以完成 自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。 (3)系统具有分散性 现场总线构成的是一种全分散的控制系统结构，简化了系统结构，提高了可靠性。 (4)系统具有对环境的适应性 现场总线支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采 用两线制实现供电和通信，并可以满足安全防爆的要求。 由于现场总线结构简化，不再需要 DCS 系统的信号调理、转换隔离等功能单元及其复杂的接线， 节省了硬件数量和投资。简单的连线设计，节省了安装费用。设备具有自诊断与简单故障处理能力，减 少了维护工作量。设备的互换性、智能化、数字化提高了系统的准确性和可靠性。还具有设计简单，易 于重构等优点。 下面本文对 Lonworks 总线和其技术特点及原理进行详细阐述： 1. Lonworks 总线及 Lonworks 系统特点 Lonworks 是由美国 Echelon 公司于 20 世纪 90 年代初推出的现场总线， 它采用 ISO/OSI 模型的全部 7 层通讯协议， 这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线， 在工业控制系统中可同时应用在 Sensor Bus、Device Bus、Field Bus 等任何一层总线中。它除了具有上面说提到的现场总线的公共的特点外， 另外，在一个 Lonworks 控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通
现场总线及通讯协议
现场总线及通讯协议 现场总线的现状和未来发展 一、引言 计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。现场总线(field bus)是指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站的通讯系统。 二、现场总线的产生 纵观控制系统的发展史，不难发现，每一代新的控制系统推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外。 1、模拟仪表控制系统 模拟仪表控制系统于六七十年代占主导地位。其显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰。 2、集中式数字控制系统 集中式数字控制系统于七八十年代占主导地位。采用单片机、PLC、SLC 或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷，提高了系统的抗干扰能力。集中式数字控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度和安排；不足的是，对控制器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降。 3、集散控制系统（DCS） 集散控制系统（DCS）于八、九十年代占主导地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技
现场总线综述及应用实例.
现场总线技术综述 一.概述 现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC 和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。 1.现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性2.现场总线的优点 由于现场总线以上的特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计，安装，投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出优越性。 1.节省硬件数量与投资， 2.节省安装费用 3.节省维护开销 4.用户具有高度的系统集成主动权 5.提高了系统的准确性与可靠性 3.现场总线的应用领域 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。
二．现场总线的标准 1.IEC61158的制定 1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。 发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus 为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP 立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业 利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。 在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）
现场总线技术及其应用研究论文
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。 （3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、
(完整版)DeviceNet现场总线协议讲解
DeviceNet 现场总线协议讲解 Devicenet 简介: DeviceNet 是由美国Rockwell 公司在CAN 基础上推出的一种低成本的通信链接，是一种低端网络系统。它将基本工业设备连接到网络，从而避免了昂贵和繁琐的硬接线。DeviceNet 是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部件间的可互换性的同量，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信，而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能。现场总线系统的结构和技术特点 1. 现场总线的历史和发展 现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧下降，计算机与计算机网络系统得到迅速发展，而处于生产过程底层的测控自动化系统，采用一对一联机，用电压、电流的模拟信号进行测量控制，或采用自封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”。要实现整个企业的信息集成，要实施综合自动化，就
必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通讯系统，形成工
厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通讯，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运产生的。它作为过程自动化、制造自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网络，沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了条件。 由于标准实质上并未统一，所以对现场总线的定义也是各有各的定义。下面给出的是现场总线的两种有代表性的定义。 （l） ISA SP50 中对现场总线的定义。现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备（即场地级设备）之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。 这里的现场设备指最底层的控制监测、执行和计算设备， 包括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和内存等各种类型的仪表产品。 （2）根据国际电工委员会IEC 标准和现场总线基金会FF 的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网路。现场总线的本质含义表现在以下6 个方面： a）现场通讯网路：用于过程以及制造自动化的现场设备或
现场总线协议及应用
常熟理工学院电气与自动化工程学院 《现场总线技术》课程论文题目：现场总线协议及应用 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 日期：
1.现场总线的概念 根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会（ISA）的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。现场总线技术以其鲜明的特点和优点很快进入各个领域 2.现场总线控制系统的结构及其特点 国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：同一数据链路上过程控制单元（PCU）、 PLC等与数字1/ O设备互连；现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取，它是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（即现场级设备）与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。现场总线控制系统主要包括一些实际应用的设备，如PLC、扫描器、电源、输入输出站、终端电阻等。现场总线控制模式具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点，是工业自动化发展的趋势。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，较著名的有基金年现场总线FF、CAN现场总线、PROFIBUS现场总线、HART现场总线、LONWORKS现场总线等。 3.现场总线协议 （1）基金会总线（FF) FF现场总线基金会是一个国际性的组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。该总线使用框架式以太网（Shelf Ethernet）技术，传输速率从100Mbps到1Gbps或更高。完全支持IEC 61158现场总线的各项功能，并允许基于以太网的装置通过一种连接装置与H1装置相连接。连接到一个连接装置上的H1装置无须主系统的干予就可以进行对等层通信。连接到一个连接装置上的H1装置同样无须主系统的干预也可以与另一个连接装置上的H1装置直接进行通信。 石油、天然气、石油化工、化工领域的项目数占FF总线全部项目数的44.9%，说明石化领域目前是FF总线最主要的应用领域。
fieldbus协议
竭诚为您提供优质文档/双击可除 fieldbus协议 篇一：几种主要现场总线协议的特点 几种主要现场总线协议的特点 绿洲驿站20xx-3-119:36:35 现场总线在发展的最初，各个公司都提出自己的现场总线的协议，如ab公司的 devicenet,tuRck公司的sensoplex,honeywell公司的sds，phoenix公司的interbus-s，以及seriplex,asi等。经过十几年的发展，现场总线的协议逐渐趋于统一，针对制造业自动化，devicenet在北美和日本用的比较普遍，pRoFibus-dp在欧洲用的比较普遍。针对过程自动化，pRoFibus-pa和FoundationFieldbus占据大部分市场。其他的总线协议如asi、interbus-s、sensoplex在某些特殊的领域也有一些市场，下面分别介绍各种总线的一些特点。 1、pRoFibus，最快的总线，世界范围的标准。 pRoFibus是在1987年，由德国科技部集中了13家公司和5家科研机构的力量，按照iso/osi参照模型制订的现场总线的德国国家标准。最近，在欧洲通过投票，成为欧洲的
标准en50170。主要由拥有400多个公司成员的pRoFibus用户组织（pno）进行管理。 pRoFibus由三部分组成，即pRoFibus-Fms，pRoFibus-dp 及pRoFibus-pa。其中，Fms主要用于非控制信息的传输，pa主要用于过程自动化的信号采集及控制。pRoFibus-dp是制造业自动化主要应用的协议内容，是满足用户快速通讯的最佳方案，每秒可传输12兆位。扫描1000个i/o点的时间少于1ms。 pRoFibus是世界范围的标准，取得了很大的成功：至少1，000，000套设备投入运行，超过600家成员公司，超过1100种pRoFibus产品。 2、devicenet通用型、低价位的总线 devicenet（设备网）是一种低价位的总线，它可连接自动化生产系统中广泛的工业设备。在制造业领域，设备网遍及全球，尤其是北美和日本。最初是由ab公司设计，现在已经发展成为一种开放式的现场总线的协议，其管理组织odVa由全球多家公司组成，提供设备网的产品，支持设备网规范的进一步开发。devicenet能够降低设备的安装费用和时间。控制系统中的接近开关、光电开关和阀门等可通过电缆、插件、站等产品进行长距离通讯。并且能够提高设备级的诊断能力。相对于pRoFibus-dp，devicenet具有更强大的通讯功能，支持除了主-从方式之外的，多种通讯方式，
工业自动化领域各种总线协议规范接口.doc
工业自动化领域各种总线+协议 +规范 +接口 工业自动化总标识特点简介说明线/ 协议 / 接 口的名称 ASI 用于下位控制级的传感器/ 执行器总线 ? AS-interface用于将传感器和执行器连接至上位控制层，布 线简单、经济。 AS interface符合国际标准EN 50295和IEC 62026-2 标准。 ? 【整理】ASI 接口 / 协议/ 规范 AS-Interface（AS-i =执行器/传感器接口）? 是用于连接执行器和传感器的现场总线通讯方案。 BACnet==楼宇自动控制网络数据通讯协议Building Automation Control Network 【整理】工业自动化之 楼宇自动化之通讯协 议： BACnet ? CANopen 用于执行器/ 传感器领域的多主站总线? 对总线带宽的有效利用使得 CANopen能够在数据传输速率相
对较低的情况下实现较短的系统响应时间。CAN 总线的主要 优点有：数据安全性高，能够保留多主站能力。 ? CC-Link主要针对亚洲市场的现场总线 CC-Link （ Control & Communication Link，控制与通信链路） 是一种开放式总线系统，用于控制级和现场总线级之间的通讯， 应用范围主要为亚洲地区。 ? ControlNet标准化现场总线 ControlNet是一种开放式标准现场总线系统。该总线协议允许 循环数据和非循环数据同时通过总线进行交换，而两者之间互 不影响。 DALI 楼宇自动化领域的通讯标准? DALI 标准（ IEC60929）是一种跨越厂商的协议，其目的是在照 明应用中确保电子镇流器的互用性。这个新标准用于替代1-10V 调光器接口。 ? 数字可寻址照明接口（ DALI，Digital Addressable Lighting Interface）是一种楼宇自动化标准，用于电子镇流器的数字【整理】工业自动化总线之楼宇自动化之照明接口： DALI
现场总线技术的现状及其发展前景
现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：+++ 班级：电气112 班 学号：11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年11 月17 日
现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。 1.2现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时
几种主要现场总线协议的特点
几种主要现场总线协议的特点 现场总线在发展的最初，各个公司都提出自己的现场总线的协议，如AB公司的DeviceNet,TURCK公司的Sensoplex,Honeywell公司的SDS，Phoenix公司的InterBus-S，以及Seriplex,ASI等。经过十几年的发展，现场总线的协议逐渐趋于统一，针对制造业自动化，DeviceNet在北美和日本用的比较普遍，PROFIBUS-DP在欧洲用的比较普遍。针对过程自动化，PROFIBUS-PA和Foundation Fieldbus占据大部分市场。其他的总线协议如ASI、InterBus-S、Sensoplex在某些特殊的领域也有一些市场，下面分别介绍各种总线的一些特点。 1、PROFIBUS，最快的总线，世界范围的标准。 PROFIBUS是在1987年，由德国科技部集中了13家公司和5家科研机构的力量，按照ISO/OSI 参照模型制订的现场总线的德国国家标准。最近，在欧洲通过投票，成为欧洲的标准EN50170。主要由拥有400多个公司成员的PROFIBUS用户组织（PNO）进行管理。 PROFIBUS由三部分组成，即PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP及PROFIBUS-PA。其中，FMS 主要用于非控制信息的传输，PA主要用于过程自动化的信号采集及控制。PROFIBUS-DP是制造业自动化主要应用的协议内容，是满足用户快速通讯的最佳方案，每秒可传输12兆位。扫描1000个I/O点的时间少于1ms。 PROFIBUS是世界范围的标准，取得了很大的成功：至少1，000，000套设备投入运行，超过600家成员公司，超过1100种PROFIBUS产品。 2、DeviceNet通用型、低价位的总线 DeviceNet（设备网）是一种低价位的总线，它可连接自动化生产系统中广泛的工业设备。在制造业领域，设备网遍及全球，尤其是北美和日本。最初是由AB公司设计，现在已经发展成为一种开放式的现场总线的协议，其管理组织ODVA由全球多家公司组成，提供设备网的产品，支持设备网规范的进一步开发。DeviceNet能够降低设备的安装费用和时间。控制系统中的接近开关、光电开关和阀门等可通过电缆、插件、站等产品进行长距离通讯。并且能够提高设备级的诊断能力。相对于PROFIBUS-DP，DeviceNet具有更强大的通讯功能，支持除了主-从方式之外的，多种通讯方式，可以更灵活地应用于控制系统中。 3、Foundation Fieldbus