其他幾種現(xiàn)場總線介紹

1、第十一章其他幾種現(xiàn)場總線介紹第11章其他幾種現(xiàn)場總線介紹11.1 DeviceNet總線 11.2 HART總線 11.3 INTERBUS總線 11.4 CC-Link總線 11.5 ControlNet總線 第11章其他幾種現(xiàn)場總線介紹11.6 WorldFIP總線 11.7 P-Net總線11.8 SwiftNet總線11.9 AS-i總線1 11 1.1 .1 DeviceNetDeviceNet總線總線在現(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(jì)成內(nèi)置智能式內(nèi)置智能式。美國Rockwell

2、Rockwell Automation公司于1994年推出了DeviceNet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)：的特點(diǎn)： 1 1）DeviceNetDeviceNet基于基于CANCAN總線技術(shù)總線技術(shù)可連接開關(guān)、光電傳感器、閥組、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)是64個(gè)干線長度100-500m 2 2）DeviceNetDeviceNet使用的通信模式是使用的通信模式是: :生產(chǎn)者生產(chǎn)者/ /客戶客戶( (Producer/Consum

3、er)Producer/Consumer)。該模式允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)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(gè)客戶可在同一時(shí)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”模式與傳統(tǒng)的“源/目的”通信模式比較 3)3)設(shè)備可互換性。設(shè)備可互換性。 4)4)DeviceNetDeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以隨時(shí)連接網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以隨時(shí)連接或斷開或斷開 5)5)DeviceNelDeviceNel網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備安裝比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備安裝比傳統(tǒng)的I/OI/O布線更加節(jié)省費(fèi)用布線更加節(jié)省費(fèi)用 6)6)利用利用RS Network for DeviceNetR

4、S Network for DeviceNet軟件軟件對網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備進(jìn)行配置、測試和管理。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)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(gè)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)和分銷商會員 (Distributor Member)。3. DeviceNet進(jìn)入中國進(jìn)入中國DeviceNet價(jià)格低、效率高，特別適用于制造業(yè)

5、、工業(yè)控制、電力系統(tǒng)等行業(yè)的自動(dòng)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)。1 11 1.2 .2 HARTHART總線總線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. HAR

6、T的通信模型的通信模型 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層（1 1）物理層）物理層n物理層采用FSK(Frequency Shift Keying)技術(shù)，在4-20mA模擬信號上疊加一個(gè)頻率信號。（2 2）數(shù)據(jù)鏈路層）數(shù)據(jù)鏈路層n用于按HART通信協(xié)議規(guī)則建立HART信息格式。n信息構(gòu)成n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：n通用命令通用命令：所有設(shè)備理解、執(zhí)行的命令;n一般行為命令一般行為命令：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;n特殊設(shè)備命令特殊設(shè)備命令：在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功

7、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(gè)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。1 11 1.3 .3 INTERBUSINTERBUS總線總線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）協(xié)議模型I

8、NTERBUS定義了OSI的協(xié)議模型的1、2、7層。n物理層采用RS-485串行通信標(biāo)準(zhǔn)，在同一個(gè)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。n數(shù)據(jù)鏈路層采用集總幀的數(shù)據(jù)環(huán)型存取方式。n應(yīng)用層定義了網(wǎng)絡(luò)信息的讀、寫及操作命令，同時(shí)檢測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和統(tǒng)計(jì)通信失敗。 2.INTERBUS具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷性和易維護(hù)性性和易維護(hù)性 （1）INTERBUS采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信n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?n全雙工的通信方式相一致的速率0.5Mbit/s保證了數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性；n差分信號傳輸和專門的總線環(huán)路檢查保

9、證了強(qiáng)大的抗干擾性和設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控。（2）強(qiáng)大的診斷功能是INTERBUS區(qū)別于其他總線所獨(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:n準(zhǔn)確的故障地址為快速排除故障提供了保障。n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(shí)也保證了方便的可維護(hù)性。3.INTERBUS用戶組織INTERBUS CLUBINTERBUS 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。INTERB

10、US的技術(shù)發(fā)起人為德國菲尼克斯菲尼克斯公司中國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司工業(yè)自動(dòng)化部。1 11 1.4 .4 CC-LinkCC-Link總線總線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)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)可以將控制和信息數(shù)據(jù)

11、同時(shí)以同時(shí)以l0Mbit/sl0Mbit/s高速傳輸高速傳輸?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是唯一起源于亞洲地區(qū)的總線系統(tǒng)，CC-Link的技術(shù)特點(diǎn)尤其適合亞洲人的思維習(xí)慣。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(gè)常務(wù)理事會員發(fā)起。到2002年3月底，CL

12、PA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(gè)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(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)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(gè)一層網(wǎng)絡(luò)可由1個(gè)主站和64個(gè)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(jì)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

13、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-Link提供循環(huán)傳輸和瞬時(shí)傳輸兩種方式的通信。（4）CC-Link豐富的功能1）自動(dòng)刷新功能、預(yù)約站功能。2)完善的 RAS功能。nRAS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(shí)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

14、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)支持工作和市場協(xié)調(diào)工作。1 11 1.5 .5 ControlNetControlNet總線總線1.ControlNet簡介ControlNetControlNet是一個(gè)高速的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)高速的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，在同一電纜同一電纜上同時(shí)支持同時(shí)支持I/OI/O息息和報(bào)文信息報(bào)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)控制網(wǎng)絡(luò)絡(luò)對控制控制 (Control)、

15、組態(tài)組態(tài)(Configura tion)、采 集采 集 ( C o l l e c t ) 等 信 息 的 完 全 支 持 ，ControlNetControlNet基于生產(chǎn)者生產(chǎn)者/ /消費(fèi)者消費(fèi)者網(wǎng)絡(luò)模型網(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 1、2 2、3 3、4 4、7 7層層。既考慮了網(wǎng)絡(luò)的效率網(wǎng)絡(luò)的效率和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度復(fù)雜程度，沒有像LonWorks那樣采用完整的7層;又兼顧到協(xié)議技術(shù)的向前兼容性向前兼容性和功能完整性功能完整性，與一般現(xiàn)場總線相比增加了網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。對于和異種

16、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)大范圍的組網(wǎng)。2.ControlNet International簡介1997年7月由羅克韋爾等羅克韋爾等22家公司聯(lián)合發(fā)起成立了控制網(wǎng)國際組織 (ControlNet lnternational-CI)。CICI負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)ControlNetControlNet技術(shù)規(guī)范的管理和發(fā)展技術(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 11 1.6 .6 WorldFIPWorldFIP1.WorldFIP

17、 的產(chǎn)生的產(chǎn)生WorldFIPWorldFIP總部設(shè)在法國總部設(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)。WorldFIPWorldFIP廣泛用于發(fā)電與輸配電發(fā)電與輸配電、制造自制造自動(dòng)化動(dòng)化、鐵路運(yùn)輸鐵路運(yùn)輸、地鐵地鐵等自動(dòng)化領(lǐng)域。2.WorldFIP的特點(diǎn)的特點(diǎn)具有單一的總線結(jié)構(gòu)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)沒有任何網(wǎng)橋或網(wǎng)關(guān)。低速與高低速與高速部分的銜接用軟件的辦法來解決速部分的銜接用軟件的辦法來解決。WorldFIPWorldFIP與FFFF可以實(shí)現(xiàn) “透明聯(lián)接”，并對FF的

18、Hl進(jìn)行了技術(shù)的拓展:如速率等。在與與IEC61158IEC61158第一類型聯(lián)接第一類型聯(lián)接方面，WorldFIP做得最好，該方面它己經(jīng)走在世界前列。1 11 1.7 .7 P-NetP-NetP-Net現(xiàn)場總線由丹麥丹麥Process-DataProcess-Data A/SA/S公公司司提出，主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)、飼養(yǎng)、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)、飼養(yǎng)、林業(yè)、食品林業(yè)、食品等行業(yè)。現(xiàn)已成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的第一部分、IEC61158類型4。P-NetP-Net采用了ISO/OSI模型的物理層物理層、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)器服務(wù)器和應(yīng)用層應(yīng)用層。P-Net的特點(diǎn)的特點(diǎn)P-Net是一

19、種多主控器主從式多主控器主從式總線P-Net總線只提供了一種傳輸速率只提供了一種傳輸速率，它可以同時(shí)應(yīng)用在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的幾個(gè)層次上，而各層次的運(yùn)輸速率保持一致各層次的運(yùn)輸速率保持一致。P-Net總線訪問采用一種一種“虛擬令牌傳遞虛擬令牌傳遞”的的方式方式，總線訪問權(quán)通過虛擬令牌在主站之間循環(huán)傳遞。P-Net不采用專用芯片不采用專用芯片11.8 SwiftNet11.8 SwiftNet1.應(yīng)用和協(xié)議結(jié)構(gòu)應(yīng)用和協(xié)議結(jié)構(gòu)SwiftNet是 SHIPSTAR SHIPSTAR 協(xié)會協(xié)會 應(yīng)波音公司的要求開發(fā)的一種現(xiàn)場總線。主要用于航空和航天等領(lǐng)域用于航空和航天等領(lǐng)域。結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 實(shí) 時(shí) 性

20、 高結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 實(shí) 時(shí) 性 高 的總線，它的ISO/OSI參考模型只有物理層物理層和數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層層，沒有定義應(yīng)用層。，沒有定義應(yīng)用層。2.2.特點(diǎn)特點(diǎn)SwiftNet有著很高的掃描頻率很高的掃描頻率，是一種同步同步現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場總線。SwiftNet將總線上所有節(jié)點(diǎn)的局域時(shí)間鎖定局域時(shí)間鎖定，以實(shí)現(xiàn)報(bào)警同步實(shí)現(xiàn)報(bào)警同步，并可杜絕差拍所引起的偽杜絕差拍所引起的偽信號信號?？偩€時(shí)間同步也將有效減少隨機(jī)因素對總線的影響。SwiftNet允許模擬模擬I/OI/O和離散離散I/OI/O以非常高速非常高速度共享一條總線。度共享一條總線。1 11 1.9 .9 AS-iAS-i總線總線AS-iAS-i(Actuator Sensor - interface)是執(zhí)行器執(zhí)行器- -傳感器傳感器接口接口在控制器控制器(主站、Master)和傳感器傳感器/ /執(zhí)行執(zhí)行器器(從站、Slave)之間雙向交換雙向交換信息、主主從結(jié)構(gòu)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)設(shè)備級的底層通信網(wǎng)絡(luò)11.9.1 AS-i國際協(xié)會AS-iAS-i總線總線由11家公司聯(lián)合資助和規(guī)劃、德國科德國科技部技部的支持。AS-iAS-i國際協(xié)會國際協(xié)會(AS-Internat