幾種總線通信介質訪問控制方式
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現(xiàn)場總線是應用在生產(chǎn)現(xiàn)場，在微機化測量控制設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個開放通信網(wǎng)絡，又是一種全分布控制系統(tǒng)。自80年代以來，有幾種現(xiàn)場總線技術已逐漸形成，在一些特定的應用領域顯示了各自的優(yōu)勢。
對用戶而言，如何選擇適合自己需要的現(xiàn)場總線，來滿足工業(yè)控制中的實時要求。這需要了解每種現(xiàn)場總線的特點，尤其是數(shù)據(jù)鏈路層的通信介質訪問控制方式。
按照對時間確定性的支持，現(xiàn)場總線通信介質訪問控制方式主要分為兩大類：一類采用事件觸發(fā)方式，它不直接支持時間確定性，多數(shù)采用隨機載波監(jiān)聽方式(CSMA)，具有代表性的有CAN和LON等；另一類采用時間觸發(fā)方式，它直接支持時間確定性，
通常采用令牌方式，它又可以進一步分為：(1)集中式令牌，具有代表性的有WorldFIP和FF等；(2)分布式令牌，具有代表性的有PROFFBUS等；(3)虛擬令牌，具有代表性的有P-NET等。
為此，本文針對目前比較流行的，且通信介質訪問控制方式具有代表性的4種現(xiàn)場總線——LON、CAN、PBOFIBUS和FF進行簡單的介紹，特別是對其通信介質訪問控制方式進行了較詳細的描述。
2、 LON(LocalE Operation Networks)
美國Echelon公司于1991年推出的局部操作網(wǎng)絡，在組建分布式監(jiān)控網(wǎng)絡方面具有優(yōu)越性。LON技術適合于低層次工業(yè)網(wǎng)絡，在住宅、樓宇管理、暖通、水處理、食品加工、機器控制與監(jiān)視等領域被廣泛接受。
LONWORKS采用的LonTalk通信協(xié)議遵循ISO／OSI的全部7層模型。LonTalk協(xié)議被封裝在稱之為Neuron神經(jīng)芯片中得以實現(xiàn)。Neuron神經(jīng)芯片是IONWORKS的核心，內含3個8位CPC，分別為介質訪問控制處理器，網(wǎng)絡處理器和應用處理器?？梢姡琋euon神經(jīng)芯片不僅作為LON總線的通信處理器，也作為采集和控制的通用處理器。
LON支持多種拓撲結構，如總線型、星型、環(huán)型、混合型等，和多種傳輸介質，如雙絞線、電力線、無線電波、紅外線、光纖、同軸電纜和電源線等。可以根據(jù)不同的現(xiàn)場環(huán)境選擇不同的收發(fā)器和介質。采用雙絞線時，通信速率為78kbps／2700m/每段以節(jié)點，1．25Mbps／130m/每段64個節(jié)點。Motomla已開發(fā)出IS-78本安物理通道，使LON網(wǎng)絡可以延伸到危險區(qū)域。
LON的通信介質訪問控制方式為帶預測P-堅持CSMA。當節(jié)點有信息要發(fā)送而試圖占用通道時，首先在一個固定的周期Beta 1檢測通道是否處于網(wǎng)絡空閑。為了支持優(yōu)先級，還要增加優(yōu)先級時間片，優(yōu)先級越高的所加的時間片越少。隨后再根據(jù)網(wǎng)絡積壓參數(shù)BL產(chǎn)生一個隨機等待時間片W’，W’為0到W之間的隨機數(shù)，W＝BL*16。當延時結束時，網(wǎng)絡仍空聞，節(jié)點以概率p=1／W發(fā)送報文。此種方式在負載較輕時使介質訪問延遲最小化，而在負載較重時使沖突最小化，但不能消除沖突。圖2-1為LON的優(yōu)先級帶預測P-堅持CSMA概念示意圖。
LON有完整的7層協(xié)議，具備了局域網(wǎng)的基本功能，與異型網(wǎng)的兼容性比現(xiàn)存的任何現(xiàn)場總線都好。它還提供了與LAN的接口，從而實現(xiàn)二者的有機結合。同時，LON屬于網(wǎng)絡型系統(tǒng)，不適合于有大量數(shù)據(jù)需要采集，進行頻繁處理的快速工業(yè)控制系統(tǒng)。
LON通過具有通信與控制功能的Neuron神經(jīng)芯片、收發(fā)器、電源、傳感器和控制設備構成的網(wǎng)絡節(jié)點，采用專用的編程工具Neuron C，利用所提供的開發(fā)工具：LonBuilder、NodeBuilder和LVS技術，可以快速、方便地開發(fā)節(jié)點和聯(lián)網(wǎng)。
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