INTERBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其發(fā)展
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1. INTERBUS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與規(guī)范：
INTERBUS是數(shù)字的串行通信系統(tǒng)，用于控制系統(tǒng)（如何編程序控制器）與工業(yè)傳感器和執(zhí)行器類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信。INTERBUS總線使用中央主――從訪問(wèn)方式和樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于所連接的主站系統(tǒng)應(yīng)用與從站應(yīng)用程序之間數(shù)據(jù)的交換，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示于圖1。INTERBUS協(xié)議給用戶提供了兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道：過(guò)程數(shù)據(jù)通道和參數(shù)通道。組合兩種通道形成混合的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)。從主站開(kāi)始的網(wǎng)段是第一網(wǎng)段（一組從站），同時(shí)該網(wǎng)段可通過(guò)總結(jié)耦合器擴(kuò)展更多網(wǎng)段。從站和總線耦合器不帶地址，它們的地址是由其在環(huán)中的位置決定。
圖1 INTERBUS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
對(duì)于INTERBUS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)是由互相連接的總線段構(gòu)成。INTERBUS總線可分為三種不同的總線段，即遠(yuǎn)程總線段、本地總線段和Interbus環(huán)路段。每個(gè)遠(yuǎn)程總線段開(kāi)始于一個(gè)遠(yuǎn)程總線終端模塊，一個(gè)遠(yuǎn)程總線的最大長(zhǎng)度為400米（銅纜），整個(gè)INTERBUS系統(tǒng)的總長(zhǎng)可達(dá)12.8公里。如果遠(yuǎn)程總線需要供電，則稱為安裝遠(yuǎn)程總線，即傳輸數(shù)據(jù)，也傳輸電源；每個(gè)遠(yuǎn)程總線終端模塊都引出一個(gè)由本地總線模塊組成的本地總線段，本地總線主要用在控制柜內(nèi)，并給變送器和執(zhí)行器提供附加電源；Interbus環(huán)路段是可以直接應(yīng)用于IP65現(xiàn)場(chǎng)的本地總線段，它采用兩芯無(wú)屏蔽導(dǎo)線，總線供電。一個(gè)環(huán)路可帶63個(gè)模塊，總長(zhǎng)為200米。根據(jù)用戶的不同要求，利用以上不同的Interbus總線段可以構(gòu)成能夠滿足各種實(shí)際需要的現(xiàn)場(chǎng)總索線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。INTERBUS系統(tǒng)規(guī)范見(jiàn)表1。
表1 典型INTERBUS系統(tǒng)規(guī)范
從表中可以看出INTERBUS數(shù)據(jù)的安全性得到充分保護(hù)。
2、INTERBUS協(xié)議：
INTERBUS通信協(xié)議完全遵照ISO/0SI開(kāi)放系統(tǒng)互連模型，并符合IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線三層參考模型。INTERBUS參考模型包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，其中，為了提高傳輸效率，數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）、由媒體訪問(wèn)控制（MAC）、基本鏈路層（BLL）和外圍設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路（PDL）等三個(gè)子層構(gòu)成，該數(shù)據(jù)鏈路層產(chǎn)生了等時(shí)(Isochrones)、集總幀(Summation frame)傳輸協(xié)議，具體見(jiàn)圖2。
圖2 集總幀傳輸協(xié)議
INTERBUS總線系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)據(jù)環(huán)結(jié)構(gòu)。主站開(kāi)始第一個(gè)網(wǎng)段，從站被連接到網(wǎng)段。數(shù)據(jù)從主站傳送到所有從站，從站從前面的設(shè)備接收數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)傳送給下一個(gè)設(shè)備，從站將集總幀送給它的輸入數(shù)據(jù)取出，在該處插入其將要傳出的數(shù)據(jù)，旁路通過(guò)其它數(shù)據(jù)。對(duì)總線上每個(gè)從站來(lái)說(shuō)，根據(jù)它在幀中的數(shù)據(jù)寬度確定一個(gè)固定的時(shí)間片。數(shù)據(jù)包順序按照連接從站的物理順序。周期數(shù)據(jù)（過(guò)程數(shù)據(jù)和非周期數(shù)據(jù)（參數(shù)數(shù)據(jù)）同時(shí)傳輸。從站的參數(shù)數(shù)據(jù)在集總幀中使用固定長(zhǎng)度為2、4和個(gè)八位位組，較長(zhǎng)的報(bào)文（PDU）由數(shù)據(jù)鏈路層分割，這就是INTERBUS總線專有的PCP (Peripherals Communication Protocol) 外圍設(shè)備通信協(xié)議，PCP最后再把所有的信息片段組合起來(lái)，形成一個(gè)完整的信息。
從圖2的幀格式可以看出，一個(gè)傳輸周期由主站啟動(dòng)并以一定的數(shù)據(jù)序列開(kāi)始，這包括跟在輸出數(shù)據(jù)后的LBW回送字。集總幀輸出后所有輸出數(shù)據(jù)都正確地送入相應(yīng)的設(shè)備中。過(guò)程數(shù)據(jù)后繼的32位長(zhǎng)的幀校驗(yàn)序列FCS用于校驗(yàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，它由一個(gè)16位CRC多項(xiàng)式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
由于采用集總幀傳輸數(shù)據(jù)，INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的通信效率大大高于其它現(xiàn)場(chǎng)總線。表2列出各種現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸效率的對(duì)比情況，這種對(duì)比是以32個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)為例，其中包括20個(gè)8位輸入設(shè)備和12個(gè)8位輸出設(shè)備。
表2 各種現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸效率的比較
評(píng)論