縱橫交錯(cuò)-九大最流行現(xiàn)場(chǎng)總線“叱咤”工控領(lǐng)域

　　2、LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線

　　LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線是美國(guó)Echelon公司1992年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)，最初主要用于樓宇自動(dòng)化，但很快發(fā)展到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)。LonWorks 技術(shù)為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可互操作的控制網(wǎng)絡(luò)提供了一套完整、開放、成品化的解決途徑。LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片（NeuronChip）。該芯片 內(nèi)部裝有3個(gè)微處理器：MAC處理器完成介質(zhì)訪問控制;網(wǎng)絡(luò)處理器完成OSI的3～6層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;應(yīng)用處理器完成用戶現(xiàn)場(chǎng)控制應(yīng)用。它們之間通過(guò)公用存儲(chǔ) 器傳遞數(shù)據(jù)。在控制單元中需要采集和控制功能，為此，神經(jīng)元芯片特設(shè)置11個(gè)I/O口。這些I/O口可根據(jù)需求不同來(lái)靈活配置與外圍設(shè)備的接口，如 RS232、并口、定時(shí)/計(jì)數(shù)、間隔處理、位I/O等。

　　LonWorks提供的不僅僅是一套高性能的神經(jīng)元芯片，更重要的是，它提供了 一套完整的開發(fā)平臺(tái)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的通信不僅要將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送、接收，更多的是數(shù)據(jù)的打包、拆包、流量處理、出錯(cuò)處理。這使控制工程師不得不在數(shù)據(jù)通信上投 入大量精力。LonWorks在這方面提供了非常友好的服務(wù)，提供了一套完整的建網(wǎng)工具——LonBuild。

　　首先，它提供了一套C語(yǔ)言的編譯器，從而大大減少了開發(fā)時(shí)間。在這個(gè)編譯器中，提供了對(duì)11個(gè)I/O非常詳盡的庫(kù)函數(shù)。在通信方面，它也提出了一個(gè)全新 的概念——網(wǎng)絡(luò)變量。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量，網(wǎng)絡(luò)上的通信只需將相關(guān)節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)變量連接一下即可。網(wǎng)絡(luò)變量是應(yīng)用程序定義的一個(gè)特殊靜態(tài)變量，可以是ANSIC 所定義的各種類型，也可以是自定義類型，還可以規(guī)定優(yōu)先級(jí)、響應(yīng)方式等。網(wǎng)絡(luò)變量被定義為輸入或輸出，當(dāng)定義為輸出的網(wǎng)絡(luò)變量被賦予新值時(shí)，與該輸出變量 相連的輸入網(wǎng)絡(luò)變量就會(huì)被立刻賦予同樣的新值。

　　另外，LonBuild還集成開發(fā)環(huán)境和編譯于一體，具備C調(diào)試器，可在多個(gè)仿真器上調(diào)試應(yīng)用程序，并具備網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和通信分析的功能。

　　自80年代末以來(lái)，多種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已逐漸形成其影響并在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了自己的優(yōu)勢(shì)。它們各有優(yōu)勢(shì)，顯示出較強(qiáng)的生命力。例如基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 （FF）是在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。PROFIBUS是德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場(chǎng)總線 標(biāo)準(zhǔn)。該系列有DP．FMS．PA三種型號(hào)，其中DP型適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域；FMS型適用于紡織．樓宇自動(dòng)化，可編程控制器．低壓開關(guān)等；PA型則用于 過(guò)程自動(dòng)化。CAN最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。HART最早由ROSEmount公司開發(fā)并行到80多家 著名儀表公司的支持，是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的通信。由于它們?cè)诟髯苑秶鷥?nèi)各自為政，不可避免地限制了整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展，不利于整個(gè)系統(tǒng)的系 統(tǒng)集成，而我公司開發(fā)出的Lonworks產(chǎn)品，分別在釀酒．電力．建筑．工業(yè)自動(dòng)化和化工行業(yè)中應(yīng)用并取得良好的效果。

　　隨著我國(guó)社會(huì) 主義現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)在智能化領(lǐng)域的需求日益劇增。而國(guó)際上現(xiàn)有的其他類現(xiàn)場(chǎng)總線所存在的固有局限性，使得它們?cè)趹?yīng)用時(shí)受到這樣那樣的約 束。LON總線則綜合了當(dāng)今現(xiàn)場(chǎng)總線的多種功能，同時(shí)具備了局域網(wǎng)的一些特點(diǎn)，使得它被廣泛地應(yīng)用于航空/航天，農(nóng)業(yè)控制、計(jì)算機(jī)/外圍設(shè)備、診斷/監(jiān) 控、電子測(cè)量設(shè)備、測(cè)試設(shè)備、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事/防衛(wèi)、辦公室設(shè)備系統(tǒng)、機(jī)器人、安全警衛(wèi)、保密、運(yùn)動(dòng)/游藝、電話通信、運(yùn)輸設(shè)備等領(lǐng)域。其通用性表明，它 不是針對(duì)某一個(gè)特殊領(lǐng)域的總線，而是具有可將不同領(lǐng)域的控制系統(tǒng)綜合成一個(gè)以LONWORKS為基礎(chǔ)的更復(fù)雜系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　　3、Profibu現(xiàn)場(chǎng)總線

　　Profibus是作為德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲 標(biāo)準(zhǔn)prEN50170的現(xiàn)場(chǎng)總線。ISO/OSI模型也是它的參考模型。由Profibus-Dp、Profibus-FMS、Profibus-PA 組成了Profibus系列。DP型用于分散外設(shè)間的高速傳輸，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。FMS意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控 制器、低壓開關(guān)等一般自動(dòng)化，而PA型則是用于過(guò)程自動(dòng)化的總線類型，它遵從IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)技術(shù)是由西門子公司為主的十幾家德國(guó)公司、研究 所共同推出的。它采用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，由這兩部分形成了其標(biāo)準(zhǔn)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，F(xiàn)MS型只隱去第3～6層，采用了應(yīng)用層，作為標(biāo)準(zhǔn)的第二部分。PA型的標(biāo)準(zhǔn)目前還處于制定過(guò)程之中，其傳輸技術(shù)遵從IEC1158-2（1）標(biāo) 準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)總線供電與本質(zhì)安全防爆。

　　Porfibus支持主—從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。主站具有對(duì)總線的控制權(quán)，可主動(dòng)發(fā)送信息。對(duì)多主站系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主站之間 采用令牌方式傳遞信息，得到令牌的站點(diǎn)可在一個(gè)事先規(guī)定的時(shí)間內(nèi)擁有總線控制權(quán)，共事先規(guī)定好令牌在各主站中循環(huán)一周的最長(zhǎng)時(shí)間。按Profibus的通 信規(guī)范，令牌在主站之間按地址編號(hào)順序，沿上行方向進(jìn)行傳遞。主站在得到控制權(quán)時(shí)，可以按主—從方式，向從站發(fā)送或索取信息，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。主站可采取 對(duì)所有站點(diǎn)廣播（不要求應(yīng)答）或有選擇地向一組站點(diǎn)廣播。Profibus的傳輸速率為96～12kbps最大傳輸距離在12kbps時(shí)為 1000m，15Mbps時(shí)為400m，可用中繼器延長(zhǎng)至10km。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接127個(gè)站點(diǎn)。

　　4、CAN現(xiàn)場(chǎng)總線

　　CAN是控制網(wǎng)絡(luò)ControlAreaNetwork的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用在離散 控制領(lǐng)域。CAN協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連模型基礎(chǔ)上的，不過(guò)，其模型結(jié)構(gòu)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(yīng)用 層。其信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/kbps，可掛接設(shè)備最多可達(dá)110個(gè)。

　　CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線 的聯(lián)系，使總線上的其它節(jié)點(diǎn)及其通信不受影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN支持多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均在任意時(shí)刻主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，支持 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)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(shù)，當(dāng)出現(xiàn)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級(jí) 低的節(jié)點(diǎn)則主動(dòng)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82527，Motorola公司的 MC68HC05X4，Philips公司的82C250等。還有插在PC機(jī)上的CAN總線接口卡，具有接口簡(jiǎn)單、編程方便、開發(fā)系統(tǒng)價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

　　5、Devicenet現(xiàn)場(chǎng)總線

　　Devicenet是一種低成本的通訊總線。它將工業(yè)設(shè)備（如：限位開關(guān)，光電傳感器，閥組，馬達(dá)啟動(dòng)器，過(guò)程傳感器，條形碼讀取器，變頻驅(qū)動(dòng)器，面板顯示器和操作員接口）連接到網(wǎng)絡(luò)，從而消除了昂貴的

　　硬接線成本。直接互連性改善了設(shè)備間的通訊，并同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，這是通過(guò)硬接線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的。