現(xiàn)場(chǎng)總線_10種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)以太網(wǎng)

1、 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)10種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)以太網(wǎng)種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)以太網(wǎng)第第1 部分部分 10種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)按照國際電工委員會(huì)按照國際電工委員會(huì)IEC/SC65C的定義，安裝在制的定義，安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室的自動(dòng)控制裝置之造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行和多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場(chǎng)總間的數(shù)字式、串行和多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場(chǎng)總線。線。根據(jù)使用場(chǎng)合和用途不同，現(xiàn)場(chǎng)總線又分為根據(jù)使用場(chǎng)合和用途不同，現(xiàn)場(chǎng)總線又分為H1低速低速現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線和H2高速現(xiàn)場(chǎng)總線。高速現(xiàn)場(chǎng)總線。 IEC/SC65C最初定義的最初定義的H1總線為用于制造

2、或過程區(qū)總線為用于制造或過程區(qū)域的、通過兩根傳輸線向現(xiàn)場(chǎng)裝置供電的低速串行總域的、通過兩根傳輸線向現(xiàn)場(chǎng)裝置供電的低速串行總線；線； H2總線為無需解決兩線制供電、用于裝置間傳送總線為無需解決兩線制供電、用于裝置間傳送信息的高速串行總線。信息的高速串行總線。H1和和H2總線相輔相成構(gòu)成了完整的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)總線相輔相成構(gòu)成了完整的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)信息通信網(wǎng)絡(luò)。信息通信網(wǎng)絡(luò)。Type1 TS61158 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 1998年前，年前，IEC/SC65C只推薦一種類型的現(xiàn)只推薦一種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線，該總線主要采納場(chǎng)總線，該總線主要采納Foundation Fieldbus總總線和線和WorldFI

3、P總線基本技術(shù)，并嚴(yán)格按照總線基本技術(shù)，并嚴(yán)格按照IEC定定義制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。它支持各種工業(yè)領(lǐng)域的信義制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。它支持各種工業(yè)領(lǐng)域的信息處理、監(jiān)視和控制系統(tǒng)，用于過程控制傳感器、息處理、監(jiān)視和控制系統(tǒng)，用于過程控制傳感器、執(zhí)行器和本地控制器之間的低級(jí)通信，可以與工執(zhí)行器和本地控制器之間的低級(jí)通信，可以與工廠自動(dòng)化的廠自動(dòng)化的PLC實(shí)現(xiàn)互連。實(shí)現(xiàn)互連。 Type1通用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) H1主要用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，其速率為主要用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，其速率為31.25Kbps，負(fù)責(zé)兩線制向現(xiàn)場(chǎng)儀表供電，支持帶總線供，負(fù)責(zé)兩線制向現(xiàn)場(chǎng)儀表供電，支持帶總線供電設(shè)備的本質(zhì)安全電設(shè)備的本質(zhì)安全H

4、2面向過程控制級(jí)、監(jiān)控管理級(jí)面向過程控制級(jí)、監(jiān)控管理級(jí)和高速工廠自動(dòng)化的應(yīng)用，其速和高速工廠自動(dòng)化的應(yīng)用，其速率為率為1，2.5和和100Mbps。TYPE 2 Ethernet/IP以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議是一種開放的工業(yè)網(wǎng)以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議是一種開放的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它使用有源星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以將絡(luò)，它使用有源星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以將10Mbps和和100Mbps產(chǎn)品混合使用。該協(xié)議在產(chǎn)品混合使用。該協(xié)議在TCP/UDP/IP之上之上附加控制和信息協(xié)議（附加控制和信息協(xié)議（CIP），提供一個(gè)公共的應(yīng)用），提供一個(gè)公共的應(yīng)用層。層。CIP的控制部分用于實(shí)時(shí)的控制部分用于實(shí)時(shí)I/O報(bào)文，其信息部分用報(bào)文，其信息部分用

5、于報(bào)文交換。于報(bào)文交換。ControlNet和和Ethernet/IP都使用該協(xié)都使用該協(xié)議通信，分享相同的對(duì)象庫、對(duì)象和設(shè)備行規(guī)，使得議通信，分享相同的對(duì)象庫、對(duì)象和設(shè)備行規(guī)，使得多個(gè)供應(yīng)商的設(shè)備能在上述整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)即插即用。多個(gè)供應(yīng)商的設(shè)備能在上述整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)即插即用。對(duì)象的定義是嚴(yán)格的，在同一種網(wǎng)絡(luò)上支持實(shí)時(shí)報(bào)文、對(duì)象的定義是嚴(yán)格的，在同一種網(wǎng)絡(luò)上支持實(shí)時(shí)報(bào)文、組態(tài)和診斷。為了提高工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性能，組態(tài)和診斷。為了提高工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性能，ODVA（開放的（開放的DeviceNet供應(yīng)商協(xié)會(huì)）于供應(yīng)商協(xié)會(huì)）于2003年年8月公布月公布IEEE1588“用于用于Ethernet/I

6、P實(shí)時(shí)控制應(yīng)用實(shí)時(shí)控制應(yīng)用的時(shí)鐘同步的時(shí)鐘同步”標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 Type2 ControlNet和Ethernet/IP現(xiàn)場(chǎng)總線 Type2 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) TYPE 3TYPE 4通信方式采用虛擬令牌（通信方式采用虛擬令牌（Virtual Token）傳遞方式。）傳遞方式。只有主站可以擁有令牌，主站在擁有令牌時(shí)，可以向只有主站可以擁有令牌，主站在擁有令牌時(shí)，可以向從站發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求，從站在從站發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求，從站在390 s內(nèi)訪問總線，以保內(nèi)訪問總線，以保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)立即返回一個(gè)響應(yīng)，從而完成一次存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)立即返回一個(gè)響應(yīng)，從而完成一次通信循環(huán)。數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)順序是符合通信循環(huán)

7、。數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)順序是符合FIFO機(jī)機(jī)制的每個(gè)節(jié)點(diǎn)含有一個(gè)通用的單芯片微處理器，可以制的每個(gè)節(jié)點(diǎn)含有一個(gè)通用的單芯片微處理器，可以完成測(cè)量、標(biāo)定、轉(zhuǎn)換和應(yīng)用功能。完成測(cè)量、標(biāo)定、轉(zhuǎn)換和應(yīng)用功能。P-NET總線的物總線的物理層采用理層采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)，使用屏蔽雙絞線通信電纜，標(biāo)準(zhǔn)，使用屏蔽雙絞線通信電纜，當(dāng)通信頻率為當(dāng)通信頻率為76.8KHz時(shí)，傳輸距離可達(dá)到時(shí)，傳輸距離可達(dá)到1.2km。P-NET采用采用NRZ異步傳輸方式。異步傳輸方式。節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)（Node）：節(jié)點(diǎn)是指連結(jié)到總線上的設(shè)備。）：節(jié)點(diǎn)是指連結(jié)到總線上的設(shè)備。P-NET協(xié)議的節(jié)點(diǎn)包括三種類型：主站、從站協(xié)議的節(jié)點(diǎn)包括三種類型

8、：主站、從站和網(wǎng)關(guān)。和網(wǎng)關(guān)。主站（主站（Master）：在）：在P-NET協(xié)議中是惟一可以擁有令牌，并發(fā)出請(qǐng)求信息的節(jié)點(diǎn)，主站對(duì)總線協(xié)議中是惟一可以擁有令牌，并發(fā)出請(qǐng)求信息的節(jié)點(diǎn)，主站對(duì)總線的訪問是主動(dòng)的。在主站獲得總線令牌后允許在一定的時(shí)間內(nèi)訪問總線，擁有一次令牌只能發(fā)的訪問是主動(dòng)的。在主站獲得總線令牌后允許在一定的時(shí)間內(nèi)訪問總線，擁有一次令牌只能發(fā)送一次請(qǐng)求，主站在使用完令牌后即將令牌傳給下一個(gè)主站。送一次請(qǐng)求，主站在使用完令牌后即將令牌傳給下一個(gè)主站。從站（從站（Slave）：在收到主站的請(qǐng)求后，在一定的時(shí)間內(nèi)返回相應(yīng)的響應(yīng)，從站不能擁有令牌，）：在收到主站的請(qǐng)求后，在一定的時(shí)間內(nèi)返回相

9、應(yīng)的響應(yīng)，從站不能擁有令牌，對(duì)總線的訪問是被動(dòng)的，只有在被某個(gè)主站訪問時(shí)才能占用總線返回響應(yīng)。對(duì)總線的訪問是被動(dòng)的，只有在被某個(gè)主站訪問時(shí)才能占用總線返回響應(yīng)。網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)關(guān)（Gateway）:是連接兩個(gè)或更多段總線的設(shè)備。是連接兩個(gè)或更多段總線的設(shè)備。P-NET是多段多網(wǎng)絡(luò)總線，段與段之間以是多段多網(wǎng)絡(luò)總線，段與段之間以網(wǎng)關(guān)相連。網(wǎng)關(guān)即起到隔離總線段的作用，又在段與段之間進(jìn)行信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)不同總線段網(wǎng)關(guān)相連。網(wǎng)關(guān)即起到隔離總線段的作用，又在段與段之間進(jìn)行信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)不同總線段之間的通信。之間的通信。虛擬令牌：虛擬令牌：P-NET通信協(xié)議遵循虛擬令牌制傳遞方式。所謂虛擬令牌就是在各主站訪問總

10、線時(shí)，通信協(xié)議遵循虛擬令牌制傳遞方式。所謂虛擬令牌就是在各主站訪問總線時(shí)，并沒有實(shí)際的令牌在各個(gè)主站之間傳遞，傳輸?shù)囊粠畔⒅胁⒉话钆谱止?jié)。各主站對(duì)總線并沒有實(shí)際的令牌在各個(gè)主站之間傳遞，傳輸?shù)囊粠畔⒅胁⒉话钆谱止?jié)。各主站對(duì)總線的訪問遵循一定的時(shí)間機(jī)制，這是通過空閑總線位周期計(jì)數(shù)器和總線訪問計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的。的訪問遵循一定的時(shí)間機(jī)制，這是通過空閑總線位周期計(jì)數(shù)器和總線訪問計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的?？臻e總線位周期計(jì)數(shù)器（空閑總線位周期計(jì)數(shù)器（Idle Bus Bit Period Counter）：空閑總線位周期計(jì)數(shù)器是用來計(jì)算總線）：空閑總線位周期計(jì)數(shù)器是用來計(jì)算總線上沒有主站訪問的周期數(shù)的，它

11、總是從上沒有主站訪問的周期數(shù)的，它總是從40開始增加，遇到一個(gè)空閑位周期，則開始增加，遇到一個(gè)空閑位周期，則“空閑總線位周空閑總線位周期計(jì)數(shù)器期計(jì)數(shù)器”增加增加10，遇到主站訪問總線，遇到主站訪問總線，“空閑總線位周期計(jì)數(shù)器空閑總線位周期計(jì)數(shù)器” 重新從重新從40開始計(jì)。開始計(jì)。總線訪問計(jì)數(shù)器（總線訪問計(jì)數(shù)器（Bus Access Counter）：總線訪問計(jì)數(shù)器是用來紀(jì)錄訪問總線的主站的站號(hào)，）：總線訪問計(jì)數(shù)器是用來紀(jì)錄訪問總線的主站的站號(hào)，并且利用該站號(hào)來實(shí)現(xiàn)總線的同步。每次令牌從一個(gè)主站傳給另一個(gè)主站時(shí)并且利用該站號(hào)來實(shí)現(xiàn)總線的同步。每次令牌從一個(gè)主站傳給另一個(gè)主站時(shí)“總線訪問計(jì)數(shù)器總線

12、訪問計(jì)數(shù)器”都要加都要加1，訪問總線的主站的站號(hào)要與總線訪問計(jì)數(shù)器的值相等，否則會(huì)出現(xiàn)總線不同步錯(cuò)誤。，訪問總線的主站的站號(hào)要與總線訪問計(jì)數(shù)器的值相等，否則會(huì)出現(xiàn)總線不同步錯(cuò)誤。Tpye5 FF HSE現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 1998年，美國年，美國Fieldbus Foundation（FF）基金會(huì)決定采用）基金會(huì)決定采用高速以太網(wǎng)（高速以太網(wǎng)（High Speed Ethernet，HSE）技術(shù)開發(fā)）技術(shù)開發(fā)H2現(xiàn)場(chǎng)總現(xiàn)場(chǎng)總線，作為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)控制級(jí)以上通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，它與線，作為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)控制級(jí)以上通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，它與H 1 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 整 合 構(gòu) 成 信 息 集 成 開 放

13、 的 體 系 結(jié) 構(gòu) ?，F(xiàn) 場(chǎng) 總 線 整 合 構(gòu) 成 信 息 集 成 開 放 的 體 系 結(jié) 構(gòu) 。 HSE網(wǎng)絡(luò)遵循標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)規(guī)范，并根據(jù)過程控制的需要適網(wǎng)絡(luò)遵循標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)規(guī)范，并根據(jù)過程控制的需要適當(dāng)增加了一些功能，但這些增加的功能可以在標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)增加了一些功能，但這些增加的功能可以在標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet結(jié)結(jié)構(gòu)框架內(nèi)無縫地進(jìn)行操作，因而構(gòu)框架內(nèi)無縫地進(jìn)行操作，因而FF HSE總線可以使用當(dāng)前流行總線可以使用當(dāng)前流行的商用（的商用（COTS）以太網(wǎng)設(shè)備。）以太網(wǎng)設(shè)備。100Mbps以太網(wǎng)拓?fù)涫且蕴W(wǎng)拓?fù)涫遣捎媒粨Q采用交換機(jī)形成星形連接機(jī)形成星形連接，這種交換機(jī)具有防火墻功能，以阻斷特殊類

14、型，這種交換機(jī)具有防火墻功能，以阻斷特殊類型的信息出入網(wǎng)絡(luò)。的信息出入網(wǎng)絡(luò)。HSE使用標(biāo)準(zhǔn)的使用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.3信號(hào)傳輸，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)傳輸，標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet接線和通信媒體。設(shè)備和交換機(jī)之間距離，使用雙絞線接線和通信媒體。設(shè)備和交換機(jī)之間距離，使用雙絞線為為100米，光纜可達(dá)米，光纜可達(dá)2千米。千米。HSE使用連接裝置（使用連接裝置（LD）連接）連接H1子子系統(tǒng)，系統(tǒng)，LD執(zhí)行網(wǎng)橋功能，它允許就地連在執(zhí)行網(wǎng)橋功能，它允許就地連在H1網(wǎng)絡(luò)上的各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)網(wǎng)絡(luò)上的各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等通信。備，以完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等通信。HSE支持冗余通信，網(wǎng)絡(luò)上的任何支持冗余通信，網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備都能作冗

15、余配置。設(shè)備都能作冗余配置。 Type5 FF HSE現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu) FFB是柔性功能模塊，用于進(jìn)行復(fù)雜的批處理和混合控制應(yīng)用，支持?jǐn)?shù)據(jù)采集的監(jiān)控，子是柔性功能模塊，用于進(jìn)行復(fù)雜的批處理和混合控制應(yīng)用，支持?jǐn)?shù)據(jù)采集的監(jiān)控，子系統(tǒng)接口、事件順序、多路數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)接口、事件順序、多路數(shù)據(jù)采集、PLC與其它協(xié)議通信的網(wǎng)間連結(jié)器。與其它協(xié)議通信的網(wǎng)間連結(jié)器。TYPE 6Type6 SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線由美國現(xiàn)場(chǎng)總線由美國SHIP STAR協(xié)會(huì)主持制定，得協(xié)會(huì)主持制定，得到美國波音公司的支持，主要用于航空和航天等領(lǐng)域。該總線到美國波音公司的支持，主要用于航空和航天等領(lǐng)域。該總線是

16、一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性高的總線，協(xié)議僅包括物理層和數(shù)據(jù)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性高的總線，協(xié)議僅包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。鏈路層。SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線采用分層總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)總線采用分層總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 物理層傳送速率為物理層傳送速率為5Mbps，此時(shí)每秒傳送，此時(shí)每秒傳送105個(gè)不同的報(bào)文。個(gè)不同的報(bào)文?？偩€使用總線使用TDMA（Slotted time division multiple access）槽）槽路時(shí)間片多路送取方式，提供專用高速、低抖動(dòng)同步通道和按路時(shí)間片多路送取方式，提供專用高速、低抖動(dòng)同步通道和按要求指定的通道。專用通道適用于自動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的分配或交換；要求指定的通道。專用

17、通道適用于自動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的分配或交換；按要求指定的通道則適用于非調(diào)度報(bào)文。按要求指定的通道則適用于非調(diào)度報(bào)文。TDMA方式是將總線方式是將總線上的時(shí)間分割為相等長(zhǎng)度間隔，稱作槽路，只有當(dāng)總線上的站上的時(shí)間分割為相等長(zhǎng)度間隔，稱作槽路，只有當(dāng)總線上的站分配到槽路時(shí)，它才能監(jiān)聽和發(fā)送。每個(gè)站還能根據(jù)所占的比分配到槽路時(shí)，它才能監(jiān)聽和發(fā)送。每個(gè)站還能根據(jù)所占的比例，協(xié)調(diào)總線訪問、數(shù)據(jù)傳輸和接收數(shù)據(jù)。例，協(xié)調(diào)總線訪問、數(shù)據(jù)傳輸和接收數(shù)據(jù)。 Type 6 SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu) TYPE 7WorldFIP協(xié)議是協(xié)議是EN50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)的第三部分，物理層采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)的第三部分

18、，物理層采用IEC61158.2標(biāo)準(zhǔn)，其產(chǎn)品在法國占有標(biāo)準(zhǔn)，其產(chǎn)品在法國占有60%市場(chǎng)，在歐洲占有大約市場(chǎng)，在歐洲占有大約25%份額，它廣泛應(yīng)用于發(fā)電與輸配電、加工自動(dòng)化、鐵路運(yùn)輸、份額，它廣泛應(yīng)用于發(fā)電與輸配電、加工自動(dòng)化、鐵路運(yùn)輸、地鐵和過程自動(dòng)化領(lǐng)域。地鐵和過程自動(dòng)化領(lǐng)域。WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)分為三級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)分為三級(jí)，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制級(jí)和監(jiān)控級(jí)。級(jí)和監(jiān)控級(jí)。它能滿足用戶各種需要，適合于各種類型的應(yīng)用結(jié)它能滿足用戶各種需要，適合于各種類型的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，集中型、分散型和主站構(gòu)，集中型、分散型和主站/從站型。用單一的從站型。用單一的WorldFIP總

19、線滿總線滿足過程控制、工廠制造加工和各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需要。為了適應(yīng)低足過程控制、工廠制造加工和各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需要。為了適應(yīng)低成本的要求，開發(fā)了低成本的成本的要求，開發(fā)了低成本的Device WorldFIP（DWF）總線，）總線，它是設(shè)備一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種惡劣環(huán)境，并具它是設(shè)備一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種惡劣環(huán)境，并具有本質(zhì)安全防爆性能，可以實(shí)現(xiàn)多主站與從主站的通信。有本質(zhì)安全防爆性能，可以實(shí)現(xiàn)多主站與從主站的通信。 Type7 WroldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu) DWF:為適應(yīng)低成本要求，開發(fā)了低成本的為適應(yīng)低成本要求，開發(fā)了低成本的Device World

20、FIP（DWF）總線，它是設(shè)）總線，它是設(shè)備一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種惡劣環(huán)境，具有本安放爆性能，可實(shí)現(xiàn)多備一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種惡劣環(huán)境，具有本安放爆性能，可實(shí)現(xiàn)多主站與從站的通信。主站與從站的通信。TYPE 8 Type8 INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線由德國現(xiàn)場(chǎng)總線由德國Phoenix Contact 公司公司開發(fā)，開發(fā)，INTERBUS Club俱樂部支持。俱樂部支持。INTERBUS在全球有在全球有1000多家總線設(shè)備生產(chǎn)商，提供多家總線設(shè)備生產(chǎn)商，提供2500多種產(chǎn)品，到目前為止，多種產(chǎn)品，到目前為止，INTERBUS在全球自動(dòng)化領(lǐng)域已有在全球自動(dòng)化領(lǐng)域已有50多萬套

21、應(yīng)用系統(tǒng)得到廣多萬套應(yīng)用系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。泛應(yīng)用。 INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是一種開放的串行總線，可以構(gòu)成各現(xiàn)場(chǎng)總線是一種開放的串行總線，可以構(gòu)成各種拓?fù)湫问?，并允許有種拓?fù)湫问?，并允許有16級(jí)嵌套連接方式。該總線最多可掛級(jí)嵌套連接方式。該總線最多可掛512個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，設(shè)備之間的最大距離個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，設(shè)備之間的最大距離400米，無需中繼器網(wǎng)米，無需中繼器網(wǎng)絡(luò)的最大距離為絡(luò)的最大距離為12.8公里。公里。INTERBUS總線包括遠(yuǎn)程總線和本總線包括遠(yuǎn)程總線和本地總線，遠(yuǎn)程總線用于遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)，采用地總線，遠(yuǎn)程總線用于遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)，采用RS-485傳輸，傳輸，網(wǎng)絡(luò)本身不供電，通信速率為網(wǎng)絡(luò)本身不

22、供電，通信速率為500Kbps和和2Mbps。 INTERBUS有自己獨(dú)特的環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路使用標(biāo)準(zhǔn)電纜同有自己獨(dú)特的環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路使用標(biāo)準(zhǔn)電纜同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電源。環(huán)路可以連接模擬、數(shù)字設(shè)備甚至復(fù)雜的時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電源。環(huán)路可以連接模擬、數(shù)字設(shè)備甚至復(fù)雜的傳感器傳感器/執(zhí)行器，也允許直接接入智能終端儀表。執(zhí)行器，也允許直接接入智能終端儀表。 Type8 INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu) Type9 FF H1現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 H1現(xiàn)場(chǎng)總線是由現(xiàn)場(chǎng)總線是由FF現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)負(fù)責(zé)制定的?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)負(fù)責(zé)制定的。FF基金會(huì)成員由基金會(huì)成員由世界著名的儀表制造商和用戶組成，其成員生產(chǎn)的變送器、世界著名的

23、儀表制造商和用戶組成，其成員生產(chǎn)的變送器、DCS、執(zhí)行器、流量?jī)x表占世界市場(chǎng)的執(zhí)行器、流量?jī)x表占世界市場(chǎng)的90%，它們對(duì)過程控制現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)網(wǎng)，它們對(duì)過程控制現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的功能需求了解透徹，在過程控制方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，提出絡(luò)的功能需求了解透徹，在過程控制方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，提出的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為全面。的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為全面。Type9現(xiàn)場(chǎng)總線是現(xiàn)場(chǎng)總線是Type1現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線的子集。的子集。FF H1現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層以及考慮到現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層以及考慮到現(xiàn)場(chǎng)裝置的控制功能和具體應(yīng)用而增加的用戶層組成。場(chǎng)裝置的控制功能和具體應(yīng)用而增加

24、的用戶層組成。H1總線支持多總線支持多種傳輸媒體：雙絞線、電纜、光纜和無線媒體。傳輸速率為種傳輸媒體：雙絞線、電纜、光纜和無線媒體。傳輸速率為31.25Kbps，通信距離最大為，通信距離最大為1 900米。該總線支持總線供電和本米。該總線支持總線供電和本質(zhì)安全。質(zhì)安全。 Type10 PROFI net現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 PNO組織于組織于2001年年8月發(fā)表了月發(fā)表了PROFInet規(guī)范。規(guī)范。PROFInet將工將工廠自動(dòng)化和企業(yè)信息管理層廠自動(dòng)化和企業(yè)信息管理層IT技術(shù)有機(jī)地融為一體，同時(shí)又完技術(shù)有機(jī)地融為一體，同時(shí)又完全保留了全保留了Profibus現(xiàn)有的開放性?，F(xiàn)有的開放性。 PROF

25、Inet現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)支持開放的、面向?qū)ο蟮耐ㄐ?，這種通信建立在現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)支持開放的、面向?qū)ο蟮耐ㄐ?，這種通信建立在普遍使用的普遍使用的Ethernet TCP/IP基礎(chǔ)上，優(yōu)化的通信機(jī)制還可以滿足實(shí)時(shí)通信的基礎(chǔ)上，優(yōu)化的通信機(jī)制還可以滿足實(shí)時(shí)通信的要求?；趯?duì)象應(yīng)用的要求?；趯?duì)象應(yīng)用的DCOM通信協(xié)議是通過該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建立的。以對(duì)象的形通信協(xié)議是通過該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建立的。以對(duì)象的形式表示的式表示的PROFInet組件根據(jù)對(duì)象協(xié)議交換其自動(dòng)化數(shù)據(jù)。自動(dòng)化對(duì)象即組件根據(jù)對(duì)象協(xié)議交換其自動(dòng)化數(shù)據(jù)。自動(dòng)化對(duì)象即COM對(duì)象作為對(duì)象作為PDU以以DCOM協(xié)議定義的形式出現(xiàn)在通信總線上。連接對(duì)象活動(dòng)控

26、協(xié)議定義的形式出現(xiàn)在通信總線上。連接對(duì)象活動(dòng)控制（制（ACCO）確保已組態(tài)的互相連接的設(shè)備間通信關(guān)系的建立和數(shù)據(jù)交換。傳）確保已組態(tài)的互相連接的設(shè)備間通信關(guān)系的建立和數(shù)據(jù)交換。傳輸本身是由事件控制的，輸本身是由事件控制的，ACCO也負(fù)責(zé)故障后的恢復(fù)，包括質(zhì)量代碼和時(shí)間標(biāo)也負(fù)責(zé)故障后的恢復(fù)，包括質(zhì)量代碼和時(shí)間標(biāo)記的傳輸、連接的監(jiān)視、連接丟失后的再建立以及相互連接性的測(cè)試和診記的傳輸、連接的監(jiān)視、連接丟失后的再建立以及相互連接性的測(cè)試和診斷。斷。 Profibus可以通過代理服務(wù)器可以通過代理服務(wù)器(Proxy)很容易地實(shí)現(xiàn)與其它現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的集很容易地實(shí)現(xiàn)與其它現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的集成，在該方案中，通

27、過代理服務(wù)器將通用的成，在該方案中，通過代理服務(wù)器將通用的Profibus網(wǎng)絡(luò)連接到工業(yè)以太網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)連接到工業(yè)以太網(wǎng)；通過以太網(wǎng)通過以太網(wǎng)TCP/IP訪問訪問Profibus設(shè)備是由設(shè)備是由Proxy使用遠(yuǎn)方程序調(diào)用（使用遠(yuǎn)方程序調(diào)用（RPC）和）和Microsoft DCOM進(jìn)行處理的。進(jìn)行處理的。 Type10 PROFInet 現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu) 第第2 部分部分 工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng) 20 20世紀(jì)世紀(jì)8080年代中期發(fā)展起來的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)年代中期發(fā)展起來的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) ,由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)乃至政治等方面的因素沒有統(tǒng)一的由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)乃至政治等方面的因素沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。正因

28、為如此，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展與普及，正因?yàn)槿绱?，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展與普及，以太網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用以太網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用 將以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方將以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)面的優(yōu)勢(shì) 一一 、應(yīng)用廣泛、價(jià)格低廉、多種傳輸介質(zhì)可選、應(yīng)用廣泛、價(jià)格低廉、多種傳輸介質(zhì)可選、高速度、易于組網(wǎng)高速度、易于組網(wǎng)。 二、易于和二、易于和Internet連接。連接。 三、可以使現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很好三、可以使現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很好地融合而形成相互促進(jìn)的局面。地融合而形成相互促進(jìn)的局面。 1. 以太網(wǎng)以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)和特征的優(yōu)勢(shì)和特征 2.3. 以太網(wǎng)應(yīng)用于工

29、業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù) (1) (1) 工業(yè)以太網(wǎng)通信的實(shí)時(shí)性工業(yè)以太網(wǎng)通信的實(shí)時(shí)性長(zhǎng)期以來，長(zhǎng)期以來，EthernetEthernet通信響應(yīng)的通信響應(yīng)的“不確定性不確定性”是它在工是它在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中應(yīng)用的致命弱點(diǎn)和主要障礙之一。業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中應(yīng)用的致命弱點(diǎn)和主要障礙之一。經(jīng)研究表明，經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)，工業(yè)以太網(wǎng)的響應(yīng)時(shí)間小經(jīng)研究表明，經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)，工業(yè)以太網(wǎng)的響應(yīng)時(shí)間小于于4ms4ms，可滿足幾乎所有工業(yè)過程控制要求。，可滿足幾乎所有工業(yè)過程控制要求。但隨著以太網(wǎng)帶寬的迅速增加（但隨著以太網(wǎng)帶寬的迅速增加（10/100/1000Mbs10/100/1000Mbs），

30、沖），沖突幾率大大減小，加之相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)突幾率大大減小，加之相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性不斷提高，也使以太網(wǎng)逐漸趨于確定性時(shí)性不斷提高，也使以太網(wǎng)逐漸趨于確定性 3.2 3.2 工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)生存性工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)生存性 所謂網(wǎng)絡(luò)生存性，是指以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)所謂網(wǎng)絡(luò)生存性，是指以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制時(shí)，必須具備較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)可用性。場(chǎng)控制時(shí)，必須具備較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)可用性。即任何一個(gè)系統(tǒng)組件發(fā)生故障，不管它是硬即任何一個(gè)系統(tǒng)組件發(fā)生故障，不管它是硬件還是軟件，都會(huì)導(dǎo)致操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、控件還是軟件，都會(huì)導(dǎo)致操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、控制器和應(yīng)用程序乃至于整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，則制器和應(yīng)用程序乃至

31、于整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，則說明該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)生存能力非常弱。說明該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)生存能力非常弱。 工業(yè)以太網(wǎng)的生存性或高可用性包括以下工業(yè)以太網(wǎng)的生存性或高可用性包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：幾個(gè)方面的內(nèi)容： （1）可靠性）可靠性 （2）可恢復(fù)性）可恢復(fù)性 （3）可管理性）可管理性 3.3 3.3 工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全 以太網(wǎng)和以太網(wǎng)和TCP/IP的優(yōu)勢(shì)在于其在商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于其在商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用以及良好的開放性，可是與傳統(tǒng)的的廣泛應(yīng)用以及良好的開放性，可是與傳統(tǒng)的專用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，也更容易受到自身技術(shù)缺專用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，也更容易受到自身技術(shù)缺點(diǎn)和人為的攻擊。點(diǎn)和人為的攻擊。 HT201

32、2功能框圖 加密技術(shù)加密技術(shù) 鑒別交換技術(shù)鑒別交換技術(shù) 訪問控制技術(shù)訪問控制技術(shù) 3.4 3.4 關(guān)于關(guān)于EthernetEthernet“e e”網(wǎng)到底網(wǎng)到底 與目前的現(xiàn)場(chǎng)總線相比，以太網(wǎng)具有以與目前的現(xiàn)場(chǎng)總線相比，以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：下優(yōu)點(diǎn)： （1）應(yīng)用廣泛）應(yīng)用廣泛 （2）成本低廉）成本低廉 （3）通信速率高）通信速率高 （4）可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ螅┛沙掷m(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?4. 幾種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)簡(jiǎn)介（1）工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求允許對(duì)事件進(jìn)行實(shí)時(shí)相應(yīng)的事件驅(qū)動(dòng)通信很高的可用性很高的數(shù)據(jù)完整性在有電磁干擾和電位差的情況下能正常工作使用工廠內(nèi)專用的傳輸線網(wǎng)絡(luò)通信的高實(shí)時(shí)性：數(shù)據(jù)處理就像發(fā)生在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)刻，其響應(yīng)沒有大的延時(shí)。（2）工業(yè)以太網(wǎng)與實(shí)時(shí)以太網(wǎng)）工業(yè)以太網(wǎng)與實(shí)時(shí)以太網(wǎng)將用于工業(yè)控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)統(tǒng)