其他幾種現(xiàn)場總線詳細(xì)簡介

1、其他幾種現(xiàn)場總線詳細(xì)簡介第10章其他幾種現(xiàn)場總線介紹10.1 DeviceNet總線 10.2 HART總線 10.3 INTERBUS總線 10.4 CC-Link總線 10.5 ControlNet總線 第10章其他幾種現(xiàn)場總線介紹10.6 WorldFIP總線 10.7 P-Net總線10.8 SwiftNet總線10.9 AS-i總線10.1 DeviceNet總線在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)中，不僅要求現(xiàn)場設(shè)備完成本地的控制、監(jiān)視、診斷等任務(wù)，還要能通過網(wǎng)絡(luò)與其他控制設(shè)備及PLC進(jìn)行對等通信，因此現(xiàn)場設(shè)備多設(shè)計成內(nèi)置智能式。美國Rockwell Automation公司于1994年推出了Devi

2、ceNet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)低成本高性能的工業(yè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連。 1.DeviceNet的特點(diǎn)： 1）DeviceNet基于CAN總線技術(shù)可連接開關(guān)、光電傳感器、閥組、電動機(jī)起動器、過程傳感器、變頻調(diào)速設(shè)備、固態(tài)過載保護(hù)裝置、條形碼閱讀器、I/O和人機(jī)界面等。傳輸速率為125-500Kbit/s每個網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)是64個干線長度100-500m 2）DeviceNet使用的通信模式是:生產(chǎn)者/客戶(Producer/Consumer)。該模式允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)同時存取同一源數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)通信效率更高;采用多信道廣播信息發(fā)送方式，各個客戶可在同一時間接收到生產(chǎn)者所發(fā)送的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)利用率更高。“生產(chǎn)者/客戶

3、”模式與傳統(tǒng)的“源/目的”通信模式比較 3)設(shè)備可互換性。 4)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以隨時連接或斷開 5)DeviceNel網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備安裝比傳統(tǒng)的I/O布線更加節(jié)省費(fèi)用 6)利用RS Network for DeviceNet軟件對網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備進(jìn)行配置、測試和管理。2.DeviceNet總線的組織機(jī)構(gòu) “開放式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供貨商協(xié)會” （Open DeviceNet Vendor Association） ，簡稱 “ODVA” 。一個獨(dú)立組織，管理DeviceNet技術(shù)規(guī)范，促進(jìn)DeviceNet在全球的推廣與應(yīng)用。ODVA實(shí)行會員制：供貨商會員 (Vendor Member)和分銷

4、商會員 (Distributor Member)。3. DeviceNet進(jìn)入中國DeviceNet價格低、效率高，特別適用于制造業(yè)、工業(yè)控制、電力系統(tǒng)等行業(yè)的自動化，適合于制造系統(tǒng)的信息化。 2000年2月上海電器科學(xué)研究所與ODVA簽署合作協(xié)議，共同籌建ODVA China。2002年10月8日，DeviceNet現(xiàn)場總線被批準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)。10.2 HART總線Highway Addressable Remote Transducer （“可尋址遠(yuǎn)程傳感高速通道”的開放通信協(xié)議）最早由Rosemount公司開發(fā)并得到80多家著名儀表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金會。特點(diǎn)：在

5、現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中工業(yè)過程控制的過渡性產(chǎn)品。 1. HART的通信模型 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層（1）物理層物理層采用FSK(Frequency Shift Keying)技術(shù)，在4-20mA模擬信號上疊加一個頻率信號。（2）數(shù)據(jù)鏈路層用于按HART通信協(xié)議規(guī)則建立HART信息格式。信息構(gòu)成數(shù)據(jù)字節(jié)結(jié)構(gòu) （3）應(yīng)用層使HART指令付諸實(shí)現(xiàn)，即把通信狀態(tài)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信息。按照它規(guī)定的命令方式工作：通用命令：所有設(shè)備理解、執(zhí)行的命令;一般行為命令：其功能可以在許多現(xiàn)場設(shè)備 (盡管不是全部)中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的現(xiàn)場設(shè)備的功能庫;特殊設(shè)備命令：

6、在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命令既可以在基金會中開放使用，又可以為開發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。 2. HART的通信方式HART支持點(diǎn)對點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式。HART支持兩個通信主設(shè)備HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDLHART能利用總線供電，可滿足本安防爆要求。10.3 INTERBUS總線INTERBUS是德國跨國集團(tuán)Phoenix公司推出的較早的現(xiàn)場總線，廣泛地應(yīng)用于汽車工業(yè)、煙草工業(yè)、倉儲及傳送技術(shù)、造紙工業(yè)、包裝工業(yè)和食品工業(yè)等。1996年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN502542000年2月成為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC611581.INTERBUS特點(diǎn)（1）協(xié)議模型INTERBUS定義了OSI的協(xié)議

7、模型的1、2、7層。物理層采用RS-485串行通信標(biāo)準(zhǔn)，在同一個系統(tǒng)中，3種傳輸介質(zhì) (雙絞線電纜、光纖和紅外線)可以根據(jù)需要混合使用。數(shù)據(jù)鏈路層采用集總幀的數(shù)據(jù)環(huán)型存取方式。應(yīng)用層定義了網(wǎng)絡(luò)信息的讀、寫及操作命令，同時檢測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和統(tǒng)計通信失敗。 2.INTERBUS具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷性和易維護(hù)性 （1）INTERBUS采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信低速率、高效率的特點(diǎn)，并且嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛?全雙工的通信方式相0.5Mbit/s的一致速率保證了數(shù)據(jù)通信的實(shí)時性；差分信號傳輸和專門的總線環(huán)路檢查保證了強(qiáng)大的抗干擾性和設(shè)備實(shí)時監(jiān)控。（2）強(qiáng)大的診斷功能是INTERBUS區(qū)別于其

8、他總線所獨(dú)有的。詳細(xì)的故障信息 (故障地址、故障類型和故障歷史記錄)，診斷寄存器提供了用戶程序處理故障信息的工具。特別是:準(zhǔn)確的故障地址為快速排除故障提供了保障。故障歷史記錄為排除難于把握的隨機(jī)干擾提供了可能。（3）強(qiáng)大的診斷功能同時也保證了方便的可維護(hù)性。3.INTERBUS用戶組織INTERBUS CLUBINTERBUS CLUB負(fù)責(zé)向設(shè)備生產(chǎn)廠家提供INTERBUS的接口方案和接口芯片，向其成員提供信息，幫助解決技術(shù)問題及為特定的應(yīng)用找尋合適的lNTERBUS產(chǎn)品。INTERBUS的技術(shù)發(fā)起人為德國菲尼克斯公司中國INTERBUS技術(shù)中心成立于1999年7月，現(xiàn)設(shè)立在南京菲尼克斯電氣公

9、司工業(yè)自動化部。10.4 CC-Link總線1.開放式現(xiàn)場總線CC-Link的背景在1996年11月，以三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司以多廠家設(shè)備環(huán)境、高性能、省配線理念開發(fā)、公布和開放了現(xiàn)場總線CC-Link，第一次正式向市場推出了CC-Link這一全新的多廠商、高性能、省配線的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。CC-Link是Control&Communication Link(控制與通信鏈路系統(tǒng))的簡稱。即:在工控系統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時以l0Mbit/s高速傳輸?shù)默F(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。CC-Link具有性能卓越、應(yīng)用廣泛、使用簡單、節(jié)省成本等突出優(yōu)點(diǎn)。作為開放式現(xiàn)場總線，CC-Link是惟一起源于亞洲地區(qū)的總線系統(tǒng)，C

10、C-Link的技術(shù)特點(diǎn)尤其適合亞洲人的思維習(xí)慣。2000年11月，CC-Link協(xié)會(CC-Link Partner Association簡稱CLPA)在日本成立。主要負(fù)責(zé)CC-Link在全球的普及和推進(jìn)工作。CLPA由“Woodhead”、“Contec”、“Digital”、“NEC”、“松下電工”和 “三菱電機(jī)”等6個常務(wù)理事會員發(fā)起。到2002年3月底，CLPA在全球擁有952家會員公司。包括浙大中控、中科軟大等幾家中國大陸地區(qū)的會員公司。2.CC-Link的卓越性能一般工業(yè)控制領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)分為3到4個層次：上位的管理層、控制層和部件層。部件層：設(shè)備層和傳感器層CC-Link是一個以設(shè)

11、備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時也可以覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感器層。（1）CC-Link的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般情況下，CC-Link整個一層網(wǎng)絡(luò)可由1個主站和64個子站組成，它采用總線方式通過屏蔽雙絞線進(jìn)行連接。網(wǎng)絡(luò)中的主站由三菱電機(jī)FX系列以上的PLC或計算機(jī)擔(dān)當(dāng)。子站可以是遠(yuǎn)程I/O模塊、特殊功能模塊、帶有CPU的PLC本地站、人機(jī)界面、變頻器、伺服系統(tǒng)、機(jī)器人以及各種測量儀表、閥門、數(shù)控系統(tǒng)等現(xiàn)場儀表設(shè)備。（2）CC-Link的傳輸速度CC-Link具有高速的數(shù)據(jù)傳輸速度，最高可以達(dá)到l0Mbit/s，其數(shù)據(jù)傳輸速度隨距離的增長而逐漸減慢。（3）CC-Link實(shí)現(xiàn)高速大容量的數(shù)據(jù)傳輸CC-Lin

12、k提供循環(huán)傳輸和瞬時傳輸兩種方式的通信。（4）CC-Link豐富的功能1）自動刷新功能、預(yù)約站功能。2)完善的 RAS功能。RAS是 Reliability(可靠性)、Availabilily(有效性)、Serviceability(可維護(hù)性)的縮寫。3)互操作性和即插即用功能。4)循環(huán)傳送和瞬時傳送功能。5)優(yōu)異抗噪性能和兼容性。6)工程簡化。3.CC-Link推廣組織CLPACLPA負(fù)責(zé)全球范圍內(nèi)CC-Link的推廣和普及工作。為了在中國普及CC-Link技術(shù)，專門設(shè)立了CC-Link推廣中心，負(fù)責(zé)CC-Link在中國大陸和香港地區(qū)的推廣和普及工作，并對加人CC-Link協(xié)議的成員進(jìn)行技術(shù)

13、支持工作和市場協(xié)調(diào)工作。10.5 ControlNet總線1.ControlNet簡介ControlNet是一個高速的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，在同一電纜上同時支持I/O息和報文信息(包括程序、組態(tài)、診斷等信息)，集中體現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)對控制 (Control)、組態(tài)(Configuration)、采集 (Collect)等信息的完全支持，ControlNet基于生產(chǎn)者/消費(fèi)者這一先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)模型，該模型為網(wǎng)絡(luò)提供更高有效性、一致性和柔韌性。2.ControlNet協(xié)議結(jié)構(gòu)參照了OSI7層協(xié)議模型，并參照了其中的1、2、3、4、7層。既考慮了網(wǎng)絡(luò)的效率和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度，沒有像LonWorks那樣采用完整的7層;

14、又兼顧到協(xié)議技術(shù)的向前兼容性和功能完整性，與一般現(xiàn)場總線相比增加了網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。這對于和異種網(wǎng)絡(luò)的互連和網(wǎng)絡(luò)的橋接功能提供了支持，更有利于大范圍的組網(wǎng)。2.ControlNet International簡介1997年7月由羅克韋爾等22家公司聯(lián)合發(fā)起成立了控制網(wǎng)國際組織 (ControlNet lnternational-CI)。CI是一個為用戶和供貨廠商服務(wù)的非盈利性的獨(dú)立組織，它負(fù)責(zé)ControlNet技術(shù)規(guī)范的管理和發(fā)展，并通過開發(fā)測試軟件提供產(chǎn)品的一致性測試，出版ControlNet產(chǎn)品目錄，進(jìn)行ControlNet技術(shù)培訓(xùn)等，促進(jìn)世界范圍內(nèi)ControlNet技術(shù)的推廣和應(yīng)用。1

15、0.6 WoHdFIP1.WorldFIP 的產(chǎn)生WorldFIP的北美部分與ISP合并成為FF以后，WorldFIP的歐洲部分仍保持獨(dú)立，總部設(shè)在法國，該協(xié)議符合法國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的第三部分(PROFIBUS為第二部分，P-Net為第一部分)。WorldFIP廣泛用于發(fā)電與輸配電、制造自動化、鐵路運(yùn)輸、地鐵等自動化領(lǐng)域。2.WorldFIP的特點(diǎn)具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且沒有任何網(wǎng)橋或網(wǎng)關(guān)。低速與高速部分的銜接用軟件的辦法來解決。WorldFIP與FFHSE可以實(shí)現(xiàn) “透明聯(lián)接”，并對FF的Hl進(jìn)行了技術(shù)的拓展:如速率等。在與IEC61158第一類型聯(lián)

16、接方面，WorldFIP做得最好，該方面它己經(jīng)走在世界前列。10.7 P-NetP-Net現(xiàn)場總線由丹麥Process-Data A/S公司提出，主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)、飼養(yǎng)、林業(yè)、食品等行業(yè)?，F(xiàn)已成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的第一部分、IEC61158類型4。P-Net采用了ISO/OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)器和應(yīng)用層。P-Net的特點(diǎn)P-Net是一種多主控器主從式總線P-Net總線只提供了一種傳輸速率，它可以同時應(yīng)用在工廠自動化系統(tǒng)的幾個層次上，而各層次的運(yùn)輸速率保持一致。P-Net總線訪問采用一種“虛擬令牌傳遞”的方式，總線訪問權(quán)通過虛擬令牌在主站之間循環(huán)傳遞。P-Net不

17、采用專用芯片10.8 SwiftNet1.應(yīng)用和協(xié)議結(jié)構(gòu)SwiftNet是SHIPSTAR協(xié)會應(yīng)波音公司的要求開發(fā)的一種現(xiàn)場總線。它主要用于航空和航天等領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)時性高的總線，它的ISO/OSI參考模型只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，沒有定義應(yīng)用層。2.特點(diǎn)SwiftNet有著很高的掃描頻率，是一種同步現(xiàn)場總線。SwiftNet將總線上所有節(jié)點(diǎn)的局域時間鎖定，以實(shí)現(xiàn)報警同步，并可杜絕差拍所引起的偽信號。總線時間同步也將有效減少隨機(jī)因素對總線的影響。SwiftNet允許模擬I/O和離散I/O以非常高速度共享一條總線。10.9 AS-i總線AS-i(Actuator Sensor - interf

18、ace)是執(zhí)行器-傳感器接口在控制器(主站、Master)和傳感器/執(zhí)行器(從站、Slave)之間雙向交換信息、主從結(jié)構(gòu)的總線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線下面設(shè)備級的底層通信網(wǎng)絡(luò)10.9.1 AS-i國際協(xié)會AS-i總線由11家公司聯(lián)合資助和規(guī)劃、德國科技部的支持。AS-i國際協(xié)會(AS-International Association)規(guī)劃AS-i部件的開發(fā)和系統(tǒng)的定義，進(jìn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化的工作，組織產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)測試和軟件認(rèn)證，以保證AS-i產(chǎn)品的開放性和互操作性。10.9.2 AS-I與PROFlBUS-DP現(xiàn)場總線的連接一個AS-i總線中的主站最多可以帶31個從站，從站的地址為5位，可以有32個地址，但“0”地址留作地址自動分配時的特殊用途。一個AS-i的主站又可以通過網(wǎng)關(guān) (Gateway)和PROFlBUS-DP現(xiàn)場總線連接，作為它的一個從站。10.9.3 AS-i總線的使用AS-i總線