工业现场总线标准体系介绍.doc

1.现场总线概述现场总线（Field bus）是多年来快速发展起来一个工业数据总线，它关键处理工业现场智能化仪器仪表、控制器、实施机构等现场设备间数字通信和这些现场控制设备和高级控制系统之间信息传输问题。因为现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出优点，所以受到了很多标准团体和计算机厂商高度重视。它是一个工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。简单说，现场总线就是以数字通信替换了传统4-20mA模拟信号及一般开关量信号传输，是连接智能现场设备和自动化系统全数字、双向、多站通信系统。现场总线应用行业：现场总线产生对工业发展起着很关键作用，对国民经济增加有着很关键影响。现场总线关键应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。现场总线是应用在生产现场和微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信系统也称为开放式全数字化多点通信底层控制网络。 现场总线定义： 现场总线是用于现场仪表和控制室之间一个“全数字化，双向多变量，多点多站通信系统”其本质含义表现在以下六个方面：现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功效模块和开放式互连网络 现场总线优点： 实现了全数字化通信，不一样厂家产品互操作；实现了真正分布式控制(分散式控制)：能够传送多个过程变量同时可将仪表标识符和简单诊疗信息一并传送，能够产生最优异现场仪表，多变量变送器；提升了测试精度；增强了系统自治性。 现场总线特征(1) 全数字化通信(2) 开放型互联网络(3) 互可操作性和互用性(4) 现场设备智能化(5) 系统结构高度分散性(6) 对现场环境适应性现场总线特点及缺点现场控制设备含有通信功效，便于组成工厂底层控制网络。通信标准公开、一致，使系统含有开放性，设备间含有互可操作性。功效块和结构规范化使相同功效设备间含有交换性。控制功效下放到现场，使控制系统结构含有高度分散性。现场总线总线优点现场总线使自控设备和系统步入了信息网络行列，为其应用开拓了更为宽广领域；一对双绞线上可挂接多个控制设备， 便于节省安装费用；节省维护开销；提升了系统可靠性；为用户提供了更为灵活系统集成主动权。现场总线总线缺点网络通信中数据包传输延迟，通信系统瞬时错误和数据包丢失，发送和抵达次序不一致等全部会破坏传统控制系统原本含有确实定性，使得控制系统分析和综合变得更复杂，使控制系统性能受到负面影响。现场总线总线本质不一样机构和不一样人可能对现场总线有着不一样定义，不过通常情况下，大家公认在以下六个方面：现场总线通信网络用于过程自动化和制造自动化现场设备或现场仪表互连现场通信网络。现场总线设备互联依据实际需要使用不一样传输介质把不一样现场设备或现场仪表相互关联。现场总线互操作性用户能够依据本身需求选择不一样厂家或不一样型号产品组成所需控制回路，从而能够自由地集成FCS。现场总线分散功效块FCS 废弃了DCS 输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站功效块分散地分配给现场仪表, 从而组成虚拟控制站，根当地实现了分散控制。现场总线通信线供电通信线供电方法许可现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方法提供用于本质安全环境低功耗现场仪表, 和其配套还有安全栅。现场总线开放式互联网现场总线为开放式互联网络，既能够和同层网络互联，也可和不一样层网络互联，还能够实现网络数据库共享。从以上内容我们能够看到，现场总线表现了分布、开放、互联、高可靠性特点，而这些正是DCS系统缺点。DCS通常是一对一单独传送信号，其所采取模拟信号精度低，易受干扰，在操作室操作员对模拟仪表往往难以调整参数和估计故障，处于“失控”状态，很多仪表厂商自定标准，交换性差，仪表功效也较单一，难以满足现代要求，而且几乎全部控制功效全部在控制站中。FCS则采取一对多双向传输信号，采取数字信号精度高、可靠性强，设备也一直处于操作员远程监控和可控状态，用户能够自由按需选择不一样品牌种类设备互联，智能仪表含有通信、控制和运算等丰富功效，而且控制功效分散到各个智能仪表中去。由此我们能够看到FCS相对于DCS巨大进步。也正是因为FCS以上特点使得其在设计、安装、投运到正常生产全部含有很大优越性：首先因为分散在前端智能设备能实施较为复杂任务，不再需要单独控制器、计算单元等，节省了硬件投资和使用面积；FCS接线较为简单，而且一条传输线能够挂接多个设备，大大节省了安装费用；因为现场控制设备往往含有自诊疗功效，并能将故障信息发送至控制室，减轻了维护工作；同时，因为用户拥有高度系统集成自主权，能够经过比较灵活选择适宜厂家产品；整体系统可靠性和正确性也大为提升。这一切全部帮助用户实现了减低安装、使用、维护成本，最终达成增加利润目标。现场总线发展趋势从现场总线技术本身来分析，它有两个显著发展趋势：一、是寻求统一现场总线国际标准。二、是Industrial Ethernet走向工业控制网络。EPA即以太网过程自动化技术。统一、开放TCP/IP Ethernet是20多年来发展最成功网络技术 ，过去一直认为，Ethernet（以太网）是为IT领域应用而开发，它和工业网络在实时性、环境适应性、总线馈电等很多方面要求存在差距，在工业自动化领域只能得到有限应用。实际上，这些问题正在快速得四处理，中国对EPA技术（Ethernet for Process Automation）也取得了很大进展。伴随FF HSE成功开发和PROFInet推广应用，能够预见Ethernet技术将会十分快速地进入工业控制系统各级网络。国际上形成工业以太网技术四大阵营：关键用于离散制造控制系统是：1）Modbus-IDA工业以太网2)Ethernet/IP工业以太网3）PROFInet工业以太网关键用于过程控制系统是：4)Foundation Fieldbus HSE工业以太网伴随科学技术快速发展，过程控制领域在过去两个世纪里发生了巨大变革。150多年前出现基于513psi气动信号标准（PCS，Pneumatic Control System气动控制系统），标志着控制理论初步形成，但此时还未有控制室概念；20世纪50年代，伴随基于05V或420mA电流模拟信号模拟过程控制体系被提出并得到广泛应用，标志了电气自动控制时代到来，三大控制论确实立奠定了现代控制基础，设置控制室、控制功效分离模式也一直沿用至今；20世纪70年代，伴随数字计算机介入，产生了“集中控制”中央控制计算机系统，而信号传输系统大部分是仍然沿用420mA模拟信号，很快大家也发觉了伴伴随“集中控制”，该系统存在着易失控、可靠性低缺点，并很快将其发展为分布式控制系统（DCS，Distributed Control System分布式控制系统）；微处理器普遍应用和计算机可靠性提升，使分布式控制系统得到了广泛应用，由多台计算机和部分智能仪表和智能部件实现分布式控制是其最关键特征，而数字传输信号也在逐步替换模拟传输信号。伴随微处理器快速发展和广泛应用，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，产生了以微处理器为关键，使用集成电路替换常规电子线路，实施信息采集、显示、处理、传输和优化控制等功效智能设备。设备之间相互通信、控制，在精度、可操作性和可靠性、可维护性等全部有更高要求。由此，造成了现场总线产生。2.国际标准发展历程1984年美国Inter企业提出一个计算机分布式控制系统-位总线（BITBUS），它关键是将低速面向过程输入输出通道和高速计算机总线多（MULTIBUS）分离，形成了现场总线最初概念。80年代中期，美国Rosemount 企业开发了一个可寻址远程传感器（HART）通信协议。采取在420mA模拟量叠加了一个频率信号，用双绞线实现数字信号传输。HART协议已是现场总线雏形。1985年由Honeywell和Bailey等大企业提议，成立了World FIP制订了FIP协议。1987年，以Siemens，Rosemount，横河等几家著名企业为首也成立了一个专门委员会互操作系统协议（ISP）并制订了PROFIBUS协议。以后美国仪器仪表学会也制订了现场总线标准IEC/ISA SP50。伴随时间推移，世界逐步形成了两个针锋相正确相互竞争现场总线集团：一个是以Siemens、Rosemount，横河为首ISP集团；另一个是由Honeywell、Bailey等企业牵头WorldFIP集团。1994年，两大集团宣告合并，融合成现场总线基金会（Fieldbus Foundation）简称FF。对于现场总线技术发展和制订标准，基金委员会取得以下共识：共同制订遵照IEC/ISA SP50协议标准；约定现场总线技术发展阶段。1999年底IECTC65(负责工业测量和控制第65标准化委员会)经过了8种类型现场总线作为IEC61158国际标准。 4月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准，要求10种类型现场总线：TS61158现场总线、ControlNet和Ethernet/IP现场总线、Profibus现场总线、P-NET现场总线、FF HSE现场总线、SwiftNet现场总线、 World FIP现场总线、 Interbus现场总线、FF H1现场总线、PROFInet现场总线。中国工业总线EPA，G-link,Symotion和NCUC-BUS现场总线总线现实状况因为各个国家各个企业利益之争，即使早在1984年国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）就着手开始制订现场总线标准，至今统一标准仍未完成。很多企业也推出其各自现场总线技术，但相互开放性和互操作性还难以统一。现场总线总线并存世界上存在着大约四十余种现场总线，如法国FIP，英国ERA，德国西门子企业SiemensProfiBus，挪威FINT，Echelon企业LONWorks，PhenixContact企业InterBus，RoberBosch企业CAN，Rosemount企业HART，CarloGavazzi企业Dupline，丹麦ProcessData企业P-net，PeterHans企业F-Mux，和ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国DeviceNet和ControlNet等等。这些现场总线大全部用于过程自动化、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域，大约不到十种总线占有80%左右市场。工业总线网络可归为三类：485网络、HART网络、FieldBus现场总线网络。485网络：RS485/MODBUS是现在流行一个工业组网方法，其特点是实施简单方便，而且支持RS485仪表又尤其多。仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS，原因很简单， RS485转换接口不仅廉价而且种类繁多。最少在低端市场上，RS485/MODBUS仍将是最关键工业组网方法。HART网络：HART是由艾默生提出一个过渡性总线标准，关键特征是在4-20毫安电流信号上面叠加数字信号，但该协议并未真正开放，要加入她基金会才能拿到协议，而加入基金会要一定费用。HART技术关键被国外几家大企业垄断，近些年中国也有企业在做，但还没有达成国外企业水平。有很多智能仪表带有HART圆卡，支持HART通讯功效。但从中国情况来看，还没有真正用到这部分功效来进行设备联网监控，最多只是利用手操器对其进行参数设定。从长远来看，因为HART通信速率低、组网困难等原因，HART仪表应用将呈下滑趋势。FieldBus现场总线网络：现场总线是当今自动化领域热点技术之一，被誉为自动化领域计算机局域网。它出现标志着自动化控制技术又一个新时代开始。现场总线是连接控制现场仪表和控制室内控制装置数字化、串行、多站通信网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式全数字化通信。现场总线技术成为国际上自动化和仪器仪表发展热点，它出现使传统控制系统结构产生了革命性改变，使自控系统朝着“智能化、数字化、信息化、网络化、分散化”方向深入前进，形成新型网络通信全分布式控制系统现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。然而，现场总线还没有形成真正统一标准，ProfiBus、CANbus、CC-Link等多个标准并行存在，而且全部有自己生存空间。何时统一，遥遥无期。支持现场总线仪表种类还比较少，可供选择余地小，价格又偏高，用量也较小。现场总线注意事项现场总线逐步在工业现场推广，不少设备不仅含有传统仪表功效，而且还含有现场总线功效、在DCS中，现场总线被广泛应用。现场总线在使用中需要注意以下多个问题：1）通信距离。现场总线通信距离通常有一定要求，比如，PROFIBUS/DP在12Mbps速率时，采取标准电缆，能够达成200m，假如采取187.5kbps速率，能够达成1 000m。通信距离有两层含义，第一个，是两个节点之间不经过中继器能够实现距离，通常来说，距离和通信速率成反比；另一个，是整个网络最远两个节点之间距离。往往在厂家介绍材料中对于这类描述不够清楚，在实际使用中，必需考虑整个网络范围，电磁波信号在电缆中传输是需要时间，尤其在些高速现场总线中，假如增大距离，就必需对部分通信参数进行修改；2）线缆选择。现场环境决定现场总线通信速度和通信介质。通常而言，现场总线采取电信号传输数据，在传输过程中不可避免地收到周围电磁环境影响。大多数现场总线采取屏蔽双绞线。必需注意是，不一样种类现场总线要求屏蔽双绞线可能是不一样。现场总线开发者通常要求一个特制线缆，在正确使用这种线缆条件下才能实现要求速率和传输距离。在电磁条件极度恶劣条件下，光缆是合理选择，不然局部干扰，可能影响整个现场总线网络工作；3）隔离。通常来说，现场总线电信号和设备内部是电气隔离。现场总线电缆分布在车间各个角落，一旦发生高电压串入，会造成整个网段全部设备总线收发器损坏。假如不加以隔离，高电压信号会继续将设备内部其它电路损坏，造成严重后果；4）屏蔽。现场总线采取屏蔽电缆外层必需在一点良好接地，假如高频干扰严重，能够采取多点电容接地，不允很多点直接接地，避免产生地回路电流；5）连接器。现场总线通常没有对连接器做严格要求，不过假如处理不妥，会影响整个系统通信。比如，现场总线通常采取总线型菊花链连接方法，在连接每一个设备时，必需注意怎样不影响在现有通信条件下，实现设备插入和摘除，这对连接器就有一定要求；6）终端匹配。现场总线信号和全部电磁波信号一样含有反射现象，在总线每一个网段两个终端，全部应该采取电阻匹配，第一个作用能够吸收放射，第二个作用是在总线两端实现正确电平，确保通信。所以，现场总线技术是控制、计算机、通讯技术交叉和集成，它出现和快速发展表现了控制领域对降低成本、提升可靠性、增强可维护性和提升数据采集智能化要求。现场总线应用领域每种总线大全部有其应用领域，比如FF、PROFIBUS-PA适适用于石油、化工、医药、冶金等行业过程控制领域；LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet适适用于楼宇、交通运输、农业等领域；DeviceNet、PROFIBUS-DP适适用于加工制造业，而这些划分也不是绝正确，每种现场总线全部力图将其应用领域扩大，相互渗透。现场总线背景大多数现场总线全部有一个或多个大型跨国企业为背景并成立对应国际组织，力图扩大自己影响、得到更多市场份额。比如PROFIBUS以Siemens企业为关键支持，并成立了PROFIBUS国际用户组织。WorldFIP以Alstom企业为关键后台，成立了WorldFIP国际用户组织。现场总线地域标准为了加强自己竞争能力，很多总线全部争取成为国家或地域标准，比如PROFIBUS已成为德国家标准准，WorldFIP已成为法国家标准准等。现场总线制造商为了扩大自己产品使用范围，很多设备制造商往往参与不止一个甚至多个总线组织。现场总线协调因为竞争猛烈，而且还没有哪一个或多个总线能一统市场，很多关键企业全部力图开发接口技术，使自己总线能和其它总线相连，在国际标准中也出现了协调共存局面。工业自动化技术应用于各行各业，要求也千变万化，使用一个现场总线技术也极难满足全部行业技术要求；现场总线不一样于计算机网络，大家将见面对一个多个总线技术标准共存现实世界。技术发展很大程度上受到市场规律、商业利益制约；技术标准不仅是一个技术规范，也是一个商业利益妥协产物。而现场总线关键技术之一是相互互操作性，实现现场总线技术统一是全部用户愿望。现场总线市场态势现场总线技术是控制、计算机、通讯技术交叉和集成，几乎涵盖了全部连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼宇自动化、家庭自动化等等。现场总线技术发展表现为两个方面：一个是低速现场总线领域不停发展和完善；另一个是高速现场总线技术发展。而现场总线产品关键是低速总线产品，应用于运行速率较低领域，对网络性能要求不是很高。从实际应用情况看，大多数现场总线，全部能很好地实现速率要求较低过程控制。所以，在速率要求较低控制领域，谁全部极难统一整个市场。因为FF基金会几乎集中了世界上关键自动化仪表制造商，其全球影响力日益增加，但其在中国市场营销力度似乎不足，市场份额不是很高，LonWorks形成了全方面分工合作体系，在中国有部分实质性进展，在楼宇自动化、家庭自动化、智能通信产品等方面，LonWorks则含有独特优势。在离散制造加工领域，因为行业应用特点和历史原因，Profibus和CAN经在这一领域形成了自己优势，含有较强竞争力。中国厂商规模相对较小，研发能力较差，更多是依靠技术供给商支持，比较轻易受现场总线技术供给商 (芯片制造商等)对中国支持和市场推广力度影响。而且，还有一个不可忽略一点就是在构建自动化管理系统时，选择上位机，比如组态软件对总线设备支持程度，有些监控组态软件，比如紫金桥监控组态软件或InTouch等对部分主流总线设备比如Lonworks、PROFIBUS、CAN等有着良好支持，经过DDE、OPC或直接连接等方法进行通讯，采集数据。这么能够方便用户选择，而部分组态软件则支持种类较少，是用户选择范围也随之降低。3.常见现场总线介绍OPC工业标准OPC(OLE for Process Control, 用于过程控制OLE)是一个工业标准，管理这个标准国际组织是OPC基金会，OPC基金会现有会员已超出220家。遍布全球，包含世界上全部关键自动化控制系统、仪器仪表及过程控制系统企业。 基于微软OLE(现在Active X)、COM (部件对象模型)和DCOM (分布式部件对象模型)技术。OPC包含一整套接口、属性和方法标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。 OPC全称是OLE for Process Control，它出现为基于Windows应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去，为了存取现场设备数据信息，每一个应用软件开发商全部需要编写专用接口函数。因为现场设备种类繁多，且产品不停升级，往往给用户和软件开发商带来了巨大工作负担。通常这么也不能满足工作实际需要，系统集成商和开发商急切需要一个含有高效性、可靠性、开放性、可互操作性即插即用设备驱动程序。在这种情况下，OPC标准应运而生。OPC标准以微软企业OLE技术为基础，它制订是经过提供一套标准OLE/COM接口完成，在OPC技术中使用是OLE 2技术，OLE标准允很多台微机之间交换文档、图形等对象。工业以太网总线因为自动化技术从单机控制发展到工厂自动化FA，发展到系统自动化。工厂自动化信息网络可分为以下三层结构：工厂管理级、车间监控级、现场设备级，而现场总线是工厂底层设备之间通信网络。这里先介绍一下以太网，本文特指工业以太网，工业以太网是作为办公室自动化领域衍生工业网络协议，按习惯关键指IEEE 802.3协议，假如深入采取TCP/IP协议族，则采取“以太网+TCP/IP”来表示，其技术特点关键适合信息管理、信息处理系统，并在IT业得到了巨大成功。在工厂管理级、车间监控级信息集成领域中，工业以太网已经有不少成功案例，在设备层对实时性没有严格要求场所也有很多应用。因为现场总线种类繁多，标准不一，大家全部期望以太网技术能介入设备低层，广泛替换现有现场总线技术，施耐德企业就是该想法主动提倡者和实践者，已经有一批工业级产品问世和实际应用。以太网还不能够真正处理实时性和确定性问题，大部分现场层仍然会首选现场总线技术。因为技术局限和各个厂家利益之争，这么一个多个工业总线技术并存，以太网技术不停渗透现实状况还会维持一段时间。用户能够依据技术要求和实际情况来选择所需处理方案CANCAN(Control Area Network控制器局域网)由德国BOSCH企业推出用于汽车内部测量和实施部门之间数据通信。中国在三表系统及楼宇自控系统中得到应用。最早由德国BOSCH企业推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等企业支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN信号传输采取短帧结构，传输时间短，含有自动关闭功效，含有较强抗干扰能力。CAN支持多主工作方法，并采取了非破坏性总线仲裁技术，经过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。已经有多家企业开发了符合CAN协议通信芯片。FF H1基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）这是以美国Fisher-Rousemount企业为首联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家企业制订ISP协议和以Honeywell企业为首联合欧洲等地150余家企业制订WorldFIP协议于1994年9月合并。该总线在过程自动化领域得到了广泛应用，含有良好发展前景。基金会现场总线采取国际标准化组织ISO开放化系统互联OSI简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF物理媒介传输信号采取曼切斯特编码。(1)IEC技术汇报(即FFH1)。现场总线基金会(FF) 成立以来进展比较快, 推进了现场总线研究和产品开发。在现场总线物理层已获国际电工委员会IEC 同意情况下, 于1996 年一季度完成了物理层低速总线H1 最终工作。在此期间安装了示范系统, 进入工厂试运行和取证, 如美国休斯敦(Hou ston)Mon san to Chocolate Bayou 工厂安装了Siemens、Yokogawa (横河)、Fisher、Smar、Foxboro、Rosemount、E+H 和Micro Motion 等企业产品。低速总线H1 已进入实用阶段, 能够供给标准化产品。 FF H2基金会现场总线 (即原FFH2,Fisher-Rosemount等企业支持)FF 推出高速现场总线H2关键用于制造自动化，但一直未获IEC 同意。其替换方案是选择100Mbps 速率高速以太网（HSE）物理层、数据链路层协议，能够使用经济以太网芯片，支持电路、集线器、中继器和电缆，并将FF H1 功效应用于以太网，即为FF HSE。FF H1 经网桥可直接挂接高速以太网。 ProfibusProfibus(德国西门子等企业支持)。 过程现场总线PROFIBUS是德国家标准准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）现场总线标准。由PROFIBUS-DP、PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适适用于加工自动化领域。FMS适适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化总线类型，服从IEC11582标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等多个传输方法。PROFIBUS传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m，可采取中继器延长至10km，传输介质为双绞线或光缆，最多可挂接127个站点。是德国国家标准DINl9245和欧洲标准EN50170现场总线标准，DP型用于分散外设间高速数据传输适合于加工自动化领域应用。1986年, 德国开始制订过程现场总线(Process Field Bus) 标准, 简称PROFIBUS。1990 年, 完成PROFIBUS标准制订, 在德国家标准准D IN 19245 中对其进行了叙述。1994年,PROFIBUS用户组织又推出了用于过程自动化现场总线PROFIBUS-PA(Process Automat ion)，经过总线供电, 提供本质安全。Profinet(德国西门子等企业支持)。基于tcp/ip 过程现场总线LONWORKSLonworks也叫LON(Locai Operating Network)是一个得到广泛应用现场总线，由美国Echelon企业推出它采取了ISQOSI模型全部七层通讯协议，采取面对象设计方法，经过网络变量把网络通信设计简化为参数设计，在智能建筑中得到广泛应用；它由美国Echelon企业推出，并由Motorola、Toshiba企业共同提倡。它采取ISO/OSI模型全部7层通讯协议，采取面向对象设计方法，经过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多个通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络。Lonworks技术采取LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）芯片中，并得以实现。采取Lonworks技术和神经元芯片产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。CC-LinkCC-Link是Control&Communication Link（控制和通信链路系统）缩写，在1996年11月，由三菱电机为主导多家企业推出，其增加势头迅猛，在亚洲占有较大份额。在其系统中，能够将控制和信息数据同是以10Mbit/s高速传送至现场网络，含有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅处理了工业现场配线复杂问题，同时含有优异抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主网络，同时也可覆盖较高层次控制层和较低层次传感层。7月CC-Link被中国国家标准委员会同意为中国国家标准指导性技术文件。WorldFIP(法国Alstom等企业支持)1993年, 由Honeywell、Bailey 等企业牵头, 成立Wo rldF IP, 约有120 多个企业加盟, 以法国家标准准FIP (Factory Instrum entation Protocol) 为基础制订现场总线标准。WorldFIP北美部分和ISP合并为FF以后，WorldFIP欧洲部分仍保持独立，总部设在法国。其在欧洲市场占相关键地位，尤其是在法国拥有率大约为60%。WorldFIP特点是含有单一总线结构来适用不一样应用领域需求，而且没有任何网关或网桥，用软件措施来处理高速和低速衔接。WorldFIP和FFHSE能够实现“透明联接”，并对FFH1进行了技术拓展，如速率等。在和IEC61158第一类型连接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。SwiftNet另外较有影响现场总线还有SwiftNet现场总线关键使用在航空航天等领域，SymotionSymotion是一个用于运动控制实时工业总线，基于10/100M以太网物理层，应用层使用canopen及精简协议。可应用于运动控制器，电机驱动器，PLC，编码器光栅尺和其它工业现场实施器互连。symotion总线提供安全、开放、低成本及高性能应用。-InterbusInterbus 是德国Phenix Contact 企业建立一个企业标准而Control Net 和Swiftnet 分别以美国洛克威尔Rockwell 和波音大型跨国企业作为背景和依靠。 INTERBUS是德国Phoenix企业推出较早现场总线，2月成为国际标准IEC61158。INTERBUS采取国际标准化组织ISO开放化系统互联OSI简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，含有强大可靠性、可诊疗性和易维护性。其采取集总帧型数据环通信，含有低速度、高效率特点，并严格确保了数据传输同时性和周期性；该总线实时性、抗干扰性和可维护性也很出色。INTERBUS广泛地应用到汽车、烟草、仓储、造纸、包装、食品等工业，成为国际现场总线领先者。P-Net(3)P-Net(丹麦Process Data企业支持)。最初由丹麦Process Data 企业开发1984年推出1997 年组建成美国物理学会国际P-NET 用户组织会员有近百家总部在丹麦采取欧洲标准EN-50170(1) 由物理层数据链路层应用层组成屏蔽双绞线作传输介质最多为125 节点其中主站可多达32个虚拟令牌传送NRZ 码进行异步通信关键用于农业浇灌和水厂自动化。丹麦企业Process-Data A/S 提出P-Net，该总线关键应用于农业、林业、水利、食品等行业；HART 现场总线类型HART（可寻址远程传感器数据通路）HART是Highway Addressable Remote Transducer缩写，最早由Rosemount企业开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过渡产品。其通信模型采取物理层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方法和多点广播方法。因为它采取模拟数字信号混和，难以开发通用通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆要求，并可用于由手持编程器和管理系统主机作为主设备双主设备系统。DeviceNetDeviceNet是一个低成本通信连接也是一个简单网络处理方案，有着开放网络标准。DeviceNet含有直接互联性不仅改善了设备间通信而且提供了相当关键设备级阵地功效。DeviceNet基于CAN技术，传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络最大节点为64个，其通信模式为：生产者/用户（Producer/Consumer），采取多信道广播信息发送方法。在DeviceNet网络上设备能够自由连接或断开，不影响网上其它设备，而且其设备安装布线成本也较低。DeviceNet总线组织结构是Open DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供给商协会，简称“ODVA”）。4现场总线控制组成现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成，而通信部分硬、软件是它最有特色部分。现场总线控制系统它软件是系统关键组成部分，控制系统软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。经过组态软件，完成功效块之间连接，选定功效块参数，进行网络组态。在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。现场总线测量系统其特点为多变量高性能测量，使测量仪表含有计算能力等更多功效，因为采取数字信号，含有高分辨率，正确性高、抗干扰、抗畸变能力强，同时还含有仪表设备状态信息，能够对处理过程进行调整。设备管理系统能够提供设备本身及过程诊疗信息、管理信息、设备运行状态信息（包含智能仪表）、厂商提供设备制造信息。比如FisherRosemoune企业，推出AMS管理系统，它安装在主计算机内，由它完成管理功效，能够组成一个现场设备综合管理系统信息库，在此基础上实现设备可靠性分析和估计性维护。将被动管理模式改变为可估计性管理维护模式AMS软件是以现场服务器为平台T型结构，在现场服务器上支撑模块化，功效丰富应用软件为用户提供一个图形化界面。总线系统计算机服务模式以用户机/服务器模式是较为流行网络计算机服务模式。服务器表示数据源（提供者），应用用户机则表示数据使用者，它从数据源获取数据，并深入进行处理。客房机运行在PC机或工作站上。服务器运行在小型机或大型机上，它使用双方智能、资源、数据来完成任务。数据库它能有组织、动态存放大量相关数据和应用程序，实现数据充足共享、交叉访问，含有高度独立性。工业设备在运行过程中参数连续改变，数据量大，操作和控制实时性要求很高。所以就形成了一个能够互访操作分布关系及实时性数据库系统，市面上成熟供选择如关系数据库中Oracle，sybas，Informix，SQL Server；实时数据库中Infoplus，PI，ONSPEC等。网络系统硬件和软件网络系统硬件有：系统管理主机、服务器、网关、协议变换器、集线器，用户计算机等及底层智能化仪表。网络系统软件有网络操作软件如：NetWarc，LAN Mangger，Vines，服务器操作软件如Lenix，os/2，Window NT。应用软件数据库、通信协议、网络管理协议等。1 5总线硬件接口形状对于多种总线接口是什么形状，现整理以下：RS232/RS485一般九针D9串口ProfiBus九针串口：其中，带有光线接口是这么：ProfiNet和以太网ProfiNet，接口也是网口CANopen黄色，对称两排5孔，共10孔端子。不过仿佛一边是方孔，另一边是圆孔：CC-Link和之前DeviceNet，CANopen接口一样：黄色，对称两排5孔，共10孔端子。不过仿佛一边是方孔，另一边是圆孔。USBUSB口，此处有两种，一个是Type A？，一个是Type B？另外也在别处：WAGO产品目录中看到还有其它协议：Modubus/TCP：仿佛和Modbus不算同一个协议-算是两种实现？IEC 60870-5CALKNXBACnetLONWorksEnOcean：【整理】工业自动化之楼宇自动化之无线协议：EnOcean7.还看到个VIB：【详见】VIB8.又看到一个：Telecontrol9.上述不一样协议接口对比，这里愈加集中：EtherCAT看着就是一般网口。LightBus看着像某种电源接口：InterBus也是9针串口：DeviceNet和CANopen接口一样：黄色，对称两排5孔，共10孔端子。不过仿佛一边是方孔，另一边是圆孔。ControlNet算是三层圆孔？ModBus也是常见9针串口Fipio也是常见9针串口SERCOS III是两个，和那种音频，耳机接口类似接口Ethernet一般以太网口