几种常见的现场总线简介
三种工业总线及其中的现场总线
一，工业总线三种基本类型*传感器级总线，即485总线网络*设备级总线，即HART总线网络*现场总线，即FieldBus现场总线网络现场总线定义：现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网现场总线分为以下几种：下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。
1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。
该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。
基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（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的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。
2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。
CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。
CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。
CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通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。
已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
几种典型的现场总线
点对点寻址，多点之间广播式寻址，路 由信息
组帧，数据，编码，CRC错误检查，可 预测CSMA，冲突避免，优先级，冲突检测
特定传输媒介的接口，调制方案，收发 种类
CPU 应用CPU
网络CPU 网络CPU 网络CPU 网络CPU MAC CPU MAC CPU
5.2 LonWorks总线
需编写应用程序
5.2 LonWorks总线
5.2.3 LonTalk协议
LonTalk通信协议是LonWorks技术的核心，它提供了OSI 参考模型的全部7层服务，并固化于Neuron芯片。表5－4 列出的是对应七层OSI参考模型的LonTalk协议为每层提 供的服务。
OSI层 7应用层
6表示层 5会话层 4传输层 3网络层 2链路层 1物理层
LNS构架如图CA应用程序（远程）
LCA对象服务控件
对象服务 和NSS
数据服务
LCA对象服务控件 数据服务
NSI
NSI
图5-6 LNS组件构架
5.2 LonWorks总线
5.2.6 网络管理
LON局部网络技术的控制系统的特点：
➢ 系统具有无中心控制的真正分布式控制节点模式，使控制节点尽量 靠近被控设备。
5.2.4 Neuron C语言
Neuron C是专门为Neuron芯片设计的编程语言。它的一 些主要功能如下：
➢ 一个新的对象类－网络变量NV（Network Variables），它简化了节 点间的数据共享
➢ 一个新的语句类型－when语句，它引入了事件（Events）并定义了 这些事件的当前时间顺序
LonWorks总线是一种基于嵌入式神经元芯片的现场总线 技术，具有强劲的实力。它被广泛应用在楼宇自动化、 家庭自动化、保安系统、办公设备、运输设备、工程过 程控制等领域，低成本和高性能是它的最大优势。
几种典型的现场总线
4几种典型的现场总线介绍4.1 ProfibusPROFIBUS是1987年，德国联邦科技部集中了13家公司的5个研究所的力量，按ISO/OSI参考模型制订的现场总线的德国国家标准，其主要支持者是德国西门子公司，并于1991年4月在DIN19245中发表，正式成为德国标准。
开始只有PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS，1994年又推出了PROFIBUS－PA，它引用了IEC标准的物理层（IEC1158－2,1993年通过），从而可以在有爆炸危险的区域（EX）内连接本质安全型通过总线馈电的现场仪表，这使PROFIBUS更加完善。
PROFIBUS已于1996年3月15日批准为欧洲标准EN50170的第2卷。
①组成：PROFIBUS有三个部分组成：· PROFIBUS-FMS（Field Message Specification）主要是用来解决车间级通用性通讯任务。
可用于大范围和复杂的通讯。
总线周期一般小于100ms。
· PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）这是一种经过优化的高速和便宜的通信总线，它的设计是专门为自动控制系统与分散的I/O设备级之间进行通信使用的。
总线周期一般小于10ms。
图4 Profibus 的组成部分· Profibus-PA（Process Automation）是专门为过程自动化设计的，它可使传感器和执行器按在一根共用的总线上，甚至在本质安全领域也可接上。
根据IEC1158－2标准，PROFIBUS-PA用双线进行总线供电和数据通信。
图4为PROFIBUS组成说明，图5为PROFIBUS的应用范围。
PROFIBUS支持多主站通信（令牌方式）和主－从通信。
图5 Profibus 应用范围②协议结构Profibus协议结构是根据ISO7498国际标准以OSI作为参考模型的。
但省略了3～6层，同时又增加了服务层。
几种典型的现场总线
4几种典型的现场总线介绍4.1 ProfibusPROFIBUS是1987年，德国联邦科技部集中了13家公司的5个研究所的力量，按ISO/OSI参考模型制订的现场总线的德国国家标准，其主要支持者是德国西门子公司，并于1991年4月在DIN19245中发表，正式成为德国标准。
开始只有PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS，1994年又推出了PROFIBUS－PA，它引用了IEC标准的物理层（IEC1158－2,1993年通过），从而可以在有爆炸危险的区域（EX）内连接本质安全型通过总线馈电的现场仪表，这使PROFIBUS更加完善。
PROFIBUS已于1996年3月15日批准为欧洲标准EN50170的第2卷。
①组成：PROFIBUS有三个部分组成：· PROFIBUS-FMS（Field Message Specification）主要是用来解决车间级通用性通讯任务。
可用于大范围和复杂的通讯。
总线周期一般小于100ms。
· PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）这是一种经过优化的高速和便宜的通信总线，它的设计是专门为自动控制系统与分散的I/O设备级之间进行通信使用的。
总线周期一般小于10ms。
图4 Profibus 的组成部分· Profibus-PA（Process Automation）是专门为过程自动化设计的，它可使传感器和执行器按在一根共用的总线上，甚至在本质安全领域也可接上。
根据IEC1158－2标准，PROFIBUS-PA用双线进行总线供电和数据通信。
图4为PROFIBUS组成说明，图5为PROFIBUS的应用范围。
PROFIBUS支持多主站通信（令牌方式）和主－从通信。
图5 Profibus 应用范围②协议结构Profibus协议结构是根据ISO7498国际标准以OSI作为参考模型的。
但省略了3～6层，同时又增加了服务层。
5类现场总线技术
5类现场总线技术现场总线是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
本文小编介绍五类常见的现场总线。
1、CAN总线CAN总线最早是由德国Bosch公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。
其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，并且广泛应用于离散控制领域。
它也是基于OSI模型，但进行了优化，采用了其中的物理层、数据链路层、应用层，提高了实时性。
其节点有优先级设定，支持点对点、一点对多点、广播模式通信。
各节点可随时发送消息。
传输介质为双绞线，通信速率与总线长度有关。
CAN总线采用短消息报文，每一帧有效字节数为8个;当节点出错时，可自动关闭，抗干扰能力强，可靠性高。
2、HART总线HART协议是由Rosemount公司于1986年提出的通信协议。
它是用于现场智能仪表和控制室设备间通信的一种协议。
它包括ISO/OSI模型的物理层、数据链路层和应用层。
HART 通信可以有点对点或多点连接模式。
这种协议是可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，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程中的过渡产品，因而在当前的过渡时期具有较强市场竞争力，在智能仪表市场上占有很大的份额。
3、基金会现场总线FF基金会现场总线FF是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的一种技术。
其前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地150家公司制定的World FIP 协议。
这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。
基金会现场总线分为H1和高速H2两种通信速率。
现场总线有哪几种-现场总线优缺点
现场总线有哪几种?现场总线优缺点常见的现场总线有：PROFIBUS、EtherCA T、Lightbus、Interbus、CANopen、ControlNet、SERCOS interface、Ethernet、PROFINET、USB、Modbus、RS232/RS485、CC-Link、AS-Interface、LON、EIB、SNMP、QOS、CAN、MECHATROLINK。
总线优点：现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的领域;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;提高了系统的可靠性;为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。
总线缺点：网络通信中数据包的传输延迟，通信系统的瞬时错误和数据包丢失，发送与到达次序的不一致等都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析与综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。
总线本质不同的机构和不同的人可能对现场总线有着不同的定义，不过通常情况下，大家公认在以下六个方面：1、通信网络用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。
2、设备互联依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。
3、互操作性用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路，从而可以自由地集成FCS。
4、分散功能块FCS废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站，彻底地实现了分散控制。
5、通信线供电通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量，这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表，与其配套的还有安全栅。
6、开放式互联网现场总线为开放式互联网络，既可以与同层网络互联，也可与不同层网络互联，还可以实现网络数据库的共享。
八大类现场总线的阐述
八大类现场总线的阐述1、基金会现场总线(FoundationFieldbus 简称FF)这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP 协议于1994年9月合并的。
该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。
基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型(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的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。
2、CAN(ControllerAreaNetwork控制器局域网)最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。
CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。
CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。
CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通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。
目前已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
3、Lonworks它由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。
它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。
常用现场总线种类介绍
常用现场总线种类介绍现场总线是一种用于工业现场的数字通讯网络，它可以连接各种智能设备，如传感器、控制器、执行器等，实现数据交换和控制功能。
现场总线有很多种类型，根据不同的应用领域、通讯协议和物理层标准，可以分为以下几类FF现场总线：一种专门用于过程自动化的现场总线，采用面向内容的编址方案和非破坏性的仲裁机制，支持多主站和分布式控制。
LonWorks现场总线：一种基于神经元芯片的分布式智能控制网络，最初用于楼宇自动化，后来扩展到工业自动化、数据采集、SCADA系统等领域。
Profibus现场总线：一种德国推出的现场总线标准，包括DP型、FMS 型和PA型三种子类型，分别适用于加工自动化、一般自动化和过程自动化。
CAN总线：一种最早用于汽车电子控制系统的现场总线，具有高速、高可靠、高性价比的特点，后来应用到工业自动化、医疗设备、航空航天等领域。
Devicenet：一种基于CAN技术的低成本、高性能的通讯网络，可以将各种工业设备连接到网络上，消除了硬接线的成本和复杂度，提供了设备级诊断功能。
HART总线：一种兼容4~20mA模拟信号的数字通讯标准，采用FSK频移键控信号，在模拟信号上叠加数字信号进行双向通讯，数据传输率为1.2kbps。
— 1 —CC-Link现场总线：一种由三菱电机为主导推出的现场总线，可以将控制和信息数据同时以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。
P-NET现场总线：一种由丹麦公司开发的现场总线，采用多重主站和多重网络结构，支持多重通信方式，适用于过程自动化、制造业自动化等领域。
WorldFIP现场总线：一种法国推出的现场总线，采用单一总线结构来适应不同应用领域的需求，不同应用领域采用不同的总线速率，支持多种通信方式和双总线结构。
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几种常见的现场总线简介从1984年IEC开始制订现场总线国际标准至今，经过16年的努力和有关各方的协商妥协，最终，采用包括8种类型现场总线的IEC6lI58标准，并于1999年底的投票中得以通过。
2.1 Type l IEC技术报告（即FF H1）FF H1现场总线的网络协议是按照ISOOSI参考模型建立的，它由物理层、数据链路层、应用层，以及考虑到现场装置的控制功能和具体应用而增加的用户层组成。
基金会现场总线（FF）是Type1现场总线的一个子集（Subset）。
2.2 Type 2 ControlNet
ControlNet现场总线得到美国Rockwell公司支持。
它采用了一种新的通信模式：生产者/客户（Producer/Consumermodel）模式。
这种模式允许网络上的所有节点，同时从单个数据源存取相同的数据。
这种模式最主要的特点是增强了系统的功能，提高了效率和实现精确的同步。
2.3 Type 3 Profibus
Profibus得到德国Siemens公司支持。
Profibus数据链路层总线存取有两种方式，即令牌环（Token-Ring）方式和主站/从站（Master/Slave）方式。
Profibus系列由3个兼容部分组成，即Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA。
Profibus-DP适用于设备级控制系统与分散I/O之间高速通信，它使用物理层、数据链路层以及用户接口。
Profibus-FMS适用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。
Profibus-PA专为过程自动化设计，它能够将变送器和执行器连接到一根公共总线，符合IEC61158.2物理层规范，
使用两根线可以完成供电和数据通信，并实现本质安全。
2.4 Type 4 P －NetP-Net得到丹麦ProcessData公司支持。
P-Net为带多网络和多端口功能的多主总线，允许在几个总线区直接寻址，无需递阶网络结构，是一种多网络结构。
通信采用虚拟令牌（Virtual-Token）传递方式。
该总线物理层基于RS-485标准，使用屏蔽双绞线电缆，传输距离l.2km。
2.5 Type 5 FF HSE
FF HSE即原FF H2，美国Fisher-Rosemount公司支持。
FFHSE 现场总线使用框架式以太网（Shelf-Ethernet）技术，传输速率从100Mb/s到1Gb/s或更高。
HSE完全支持Type1现场总线的各项功能，并允许基于以太网的装置通过一种连接装置与H1装置相连接。
HSE总线成功地采用CSMA/CD链路控制协议和TCP/IP传输协议，并使用了高速以太网IEEE 802.3 11标准的最新技术。
2.6 Type 6 SwiftNet
SwiftNet得到美国波音公司支持。
SwiftNet现场总线是一种结构简单、实时性强的总线，协议仅包括物理层和数据链路层，在标准中没有定义应用层。
2.7 Type 7 WorldFIP
WorldFIP得到法国AlStom公司支持。
WorldFIP现场总线分为3级，即过程级、控制级和监控级。
它能满足用户的各种需要，适合于各种类型的应用结构，集中型、分散型和主站/从站型。
2.8 Type 8 Interbus
InterbuS得到德国PhoenixContact公司支持。
Interbus现场总线可构成主/从式和环型拓扑网络，传输速率为500kb/S，采用RS－485屏蔽双绞线电缆。
Interbus总线对单主机的远程1/O具有良好的诊断能力。
三、现场总线模型3.1 现场总线模型ISA和IEC共同提出了粗略的现场总线框架模型，它是国际标准化组织ISO开放系统互连（OSI）模型的简化型。
OSI模型原本有互相独立的7层：物理层、数据链路层、网络层、传送层、会话层、表示层和应用层，规定了每一层的功能及其对于上一层的服务。
现场总线模型采用了其中的第1、2、7层，没有“网络”层到“表示”层（即第3～6层）,又增加了一个用户层，作为第8层。
所以，该模型的4个功能层分别是：物理层、数据链路层、应用层和用户层。
与OSI参考模型的相应层次相比，现场总线标准的物理层、链路层与其有相同的含义。
从应用层看，现场总线有很大特色。
物理层：该层规定了现场总线的传输介质、传输速率、每条线路可接仪表数量、最大传输距离、电源、连接方式及信号类型等。
数据链路层：该层规定了物理层和应用层间的接口，其中包括：数据结构、传输差错控制、多主站使用的规范化等。
该层将通过帧数据检验保证信息传输的正确性及完整性。
应用层：它向用户提供了一个简单的接口，其中定义了读、写、解释或执行一个信息或一条命令的方法。
其中很大部分是定义信息的语法。
此外，应用层还定义了信息传输的方式，如：周期式、立即响应式、一次性方式及使用者请求方式等。
用户层：该层定义了过程控制的基本内容。
其中，包括现场总线内部信息的存取方法及信息在网内同一节点或不同节
点的其它设备间的传送方法。
现场总线结构的基础是功能块，由各功能块完成数据采集、控制或输出。
每个功能块都包含一个算法功能和运算中所需的数据库以及由用户定义的该功能块的唯一标识符。