工业现场总线的比较
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。
目前在中国有影响的几种现场总线比较
3．可靠性不易保证：对于大范围的分布式系统，大量的I/O电缆及敷设不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性。
4．可维护性不高：由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊警、记录功能不强。
另一方面也很难完成现场设备的远程参数设定、修改等功能，影响了系统的可维护性。
现场总线技术可以概括为几方面：a. 制定总线通讯协议及技术标准b. 自动化厂商按照标准生产各种自动化类产品，包括控制器、传感器、机构、驱动装置及控制软件c. 实际应用于中，使用一根通讯电缆，将所有现场设备连接到控制器设备及车间级的数字化通讯网络。
二、现场总线技术特点1．系统的开放性由于网络协议公开，各不同厂家的设备之间可实现信息用户可按照自己的需要和考虑，把来自不同供应商的产品组成大小随意的系过现场总线构筑自动化领域的开放互连系统。
2．互可操作性与互用性互可操作性是指互联设备间、系统间的信息传沟通；互用性是指不同生产厂家生产的性能类似的设备可实现相互替换。
3．现场设备的智能化与功能自治性它将传感测量、补偿计、工程量处理制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功可随时诊断设备的运行状态。
4．系统结构的高度分散性现场总线已构成一种新的全分散性控制系统系结构。
从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，系统结构，提高了可靠性。
5．对现场环境的适应性工作在生产现场前端，作为工厂网络底层的现线，是专为现场环境而设计的，可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现供电与通信，并可满安全防爆要求等。
三、现场总线的优点由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统计、安装、投运到正常生产运行及其检修维护，都体现出优越性。
1．节省硬件数量与投资由于现场总线系统中分散在现场的智能设备能执行多种传感控制报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单节器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离等功能单复杂接线，还可以用工控PC机作为操作站，从而节省了大笔硬件投资，并可控制室的占地面积。
各类工业总线对比
各类工业总线对比EtherCAT（以太网控制自动化技术）就是一个以以太网为基础得开放架构得现场总线系统，EterCAT名称中得CAT为ControlAutomation Technology（控制自动化技术）首字母得缩写。
最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。
EtherCAT为系统得实时性能与拓扑得灵活性树立了新得标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线得使用成本。
EtherCAT得特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，与功能性安全协议(SIL3)。
EtherCAT EtherCAT技术突破了其她以太网解决方案得系统限制：通过该项技术，无需接收以太网数据包，将其解码，之后再将过程数据复制到各个设备。
EtherCAT从站设备在报文经过其节点时处理以太网帧：嵌入在每个从站中得FMMU（现场总线存储管理单元）在帧经过该节点时读取相应得编址数据，并同时将报文传输到下一个设备。
同样，输入数据也就是在报文经过时插入至报文中。
整个过程中，报文只有几纳秒得时间延迟。
主站方面也非常经济，商用得标准网卡（NIC）或任何主板集成得以太网控制器可以用作硬件接口。
这些接口得共性就就是数据通过DMA（直接内存读取）传输至PC，即网络读取时无需占用CPU资源。
协议EtherCAT协议在以太网帧内采用官方指定得以太类型。
采用这种以太类型即可允许在以太网帧内直接传输控制数据，而无需重新定义标准以太网帧。
该以太网帧可由多种子报文组成，每个子报文服务于逻辑过程映像区得特定内存区，该区域最大可达4GB。
数据序列就是独立于物理顺序得，所以以太网端子模块得编址可以随意排序。
从站之间得广播，多播与通讯也可得以实现。
当EtherCAT 组件与主站控制器运行在同一个子网，或者在控制软件直接读取以太网控制器时，可以使用以太网帧直接传输数据。
然而，EtherCAT不仅限于单个子网得应用。
EtherCAT UDP将EtherCAT协议封装为UDP/IP 数据报文，这就意味着，任何以太网协议堆栈得控制均可编址到EtherCAT系统之中，甚至通讯还可以通过路由器跨接到其它子网中。
五种现场总线比较
PROFIBUS（过程现场总线）
• 它采用了ＯＳＩ模型的物理层、数据链路层。Ｆ ＭＳ还采用了应用层。传输速率为９．６ｋｂｐ ｓ－１２Ｍｂｐｓ，最大传输距离在１２Ｍｂｐ ｓ时为１００ｍ１．５Ｍｂｐｓ时为４００ｍ， 可用中继器延长至１０ｋｍ其传输介质可以是双 绞线，也可以是光缆。最多可挂接１２７站点。 可实现总线供电与本质安全防爆。 • ＰＲＯＦＩＢＵＳ支持主从方式、纯主方式、多 主多从通信方式。主站对总线具有控制权，主站 间通过传递令牌来传递对总线的控制权。取得控 制权的主站，可向从站发送、获取信息。
车间级通信、 工业、楼 宇自动化
流程控制
一般
Siemens Honeywell,Rosemo unt,ABB,Foxb oro,横河，山 武等 Echelon
FF
较贵
LonWorks
支持OSI七层协议，实际应用较多， 楼宇自动化， 开发平台完善，协议芯片内 工业，能 核由国外厂商垄断 源 采用短帧，抗干扰能力强，速度 较慢，协议芯片内核由国外 厂商垄断
ＩＮＴＥＲＢＵＳ总线
• ＩＮＴＥＲＢＵＳ总线包括远程总线网络 和本地总线网络，两种网络传送相同的信 号但电平不同。远程总线网络用于远距离 传送数据采用ＲＳ－４８５传输，网络 本向不供电，远程网络采用全双工方式进 行通讯，通讯速率为５００ｋ／ｓ。本地 总线网络连接到远程网络上，网络上的总 线终端ＢＴ（ＢＵＳ Ｔｅｒｍｉｎａｌ） 上的ＢＫ模块负责将远程网络数据转换为 本地网络数据。
PROFIBUS（过程现场总线）
• ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ：用于分散外设间的高 速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。 • ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＭＳ（Fieldbus Message Specification）意为现场信息规范，适用于纺织、 楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。 • ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＰＡ（Process Automation）：用于过程自动化的总线类型，它 遵从ＩＥＣ１１５８－２标准。该项技术是西门 子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出 的。
工业以太网与CAN总线的比较
工业以太网与CAN现场总线的比较方健摘要：工业以太网和现场总线是工业控制现场中的两大主要网络通信形式。
本文分别简要介绍了工业以太网和CAN总线的内容，并对两者在优缺点、通信协议、在工业信息化网络的应用和通信方案进行了分析和比较。
关键词：CAN现场总线；工业以太网；通信协议；工业控制；通信方案A comparison between industrial Ethernet and CAN busFang Jian(Hubei Normal University school of mechanical electrical and control engineeringHubei, Huangshi,453002)Abstract:Both industrial ethernet and fieldbus are the two primary forms of network communication in the field of industrial control.In this paper ,the content of industrial ethernet and fieldbus are both briefly introduced.And It presents the analysis and comparison between the industrial Ethernet and the fieldbus on relative merits, communication protocol , Industrial information network and communication scheme.Key words:CAN bus;industrial ethernet; communication protocol;industrial control1、引言现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统。
几种现场总线技术的简介与比较
安徽大学论文题目：几种现场总线技术的简介与比较专业班级学号姓名指导教师几种现场总线技术的简介与比较摘要：技术是目前正在兴起的一种全新的控制技术。
该文概述了什么是现场总线，并且着重对当前在中国有影响的几种典型的现场总线做了详细的介绍和对比，以利于现场总线技术的推广应用。
关键词：现场总线概述比较WorldFIP、FF、PROFIBUS、CAN第一章现场总线概述现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。
它是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
第二章几种现场总线简介与比较自80年代末以来，有几种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的应用领域显示了自己的优势。
它们具有各自的特点，也显示了较强的生命力。
对现场总线技术的发展已经发挥并将会继续发挥较大作用。
其中，WorldFIP、FF、PROFIBUS、CAN等几种现场总线技术比较有影响，下面对它们一一简介与比较。
1．WorldFIPWorldFIP现场总线是以法国几家跨国公司为主开发的，是法国标准和欧洲标准。
WorldFIP组织目前有100多个会员单。
它们在共同研究、开发这项技术的同时，也将这项技术推广到了各个应用领域。
经过十多年的应用与改进，WorldFIP已经是一项完全成熟的技术，具有品种齐全的通信产品和开发工具。
WorldFIP现场总线目前已被广泛应用于发电与输配电、楼宇自动化、机械过程、机车、铁路运输、航运和造船、地铁、食品与饮料工业、核工业、化工、航空与航天、汽车制造等多个自动化控制领域。
WorldFIP在技术上有很多特点与优势，如下：a.实用性。
WorldFIP采用IEC物理层标准，支持电缆冗余,大部分协议固化在硬件上，稳定性强；它的生产者/使用者模式和总线仲裁器的调度方式保证了在一条总线上传递大量信息的同时，不会干扰时限变量的通信。
各类工业总线对比
各类工业总线对比EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EterCAT名称中的CAT为ControlAutomation Technology（控制自动化技术）首字母的缩写。
最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。
EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。
EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。
EtherCAT EtherCAT技术突破了其他以太网解决方案的系统限制：通过该项技术，无需接收以太网数据包，将其解码，之后再将过程数据复制到各个设备。
EtherCAT从站设备在报文经过其节点时处理以太网帧：嵌入在每个从站中的FMMU（现场总线存储管理单元）在帧经过该节点时读取相应的编址数据，并同时将报文传输到下一个设备。
同样，输入数据也是在报文经过时插入至报文中。
整个过程中，报文只有几纳秒的时间延迟。
主站方面也非常经济，商用的标准网卡（NIC）或任何主板集成的以太网控制器可以用作硬件接口。
这些接口的共性就是数据通过DMA（直接内存读取）传输至PC，即网络读取时无需占用CPU资源。
协议EtherCAT协议在以太网帧内采用官方指定的以太类型。
采用这种以太类型即可允许在以太网帧内直接传输控制数据，而无需重新定义标准以太网帧。
该以太网帧可由多种子报文组成，每个子报文服务于逻辑过程映像区的特定内存区，该区域最大可达4GB。
数据序列是独立于物理顺序的，所以以太网端子模块的编址可以随意排序。
从站之间的广播，多播和通讯也可得以实现。
当EtherCAT组件与主站控制器运行在同一个子网，或者在控制软件直接读取以太网控制器时，可以使用以太网帧直接传输数据。
然而，EtherCAT不仅限于单个子网的应用。
EtherCAT UDP将EtherCAT协议封装为UDP/IP数据报文，这就意味着，任何以太网协议堆栈的控制均可编址到EtherCAT系统之中，甚至通讯还可以通过路由器跨接到其它子网中。
工业总线优劣对比研究报告
工业总线优劣对比探究报告摘要：本探究通过对工业总线的优劣对比进行深度分析，包括Modbus、Profibus、CAN、Ethernet等常见工业总线协议的比较。
通过对各个协议的功能特点、适用范围、性能指标、传输速率、可靠性等方面的评估，得出了每种协议的优点和不足之处。
探究结果表明，在实际工业应用中选择合适的工业总线协议对于提高工业自动化系统的可靠性和效率至关重要。
一、引言工业总线是在工业自动化领域中用于实现设备之间通信和数据传输的关键技术。
不同的工业总线协议具有不同的特点和适用范围，如何选择合适的工业总线协议对于提升工业自动化系统的性能起到了至关重要的作用。
二、Modbus协议Modbus协议是一种串行通信协议，常用于工业控制领域。
它具有简易易实现、通信稳定可靠等优点。
但是，Modbus协议在传输速率和带宽方面存在一定的限制，不适用于大规模的数据传输和高速通信。
三、Profibus协议Profibus协议是一种数字串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域。
它具有传输速度快、抗干扰能力强等优点。
然而，Profibus协议的设备和网络配置较为复杂，需要专业的技术人员进行维护和管理。
四、CAN协议CAN协议是一种广泛应用于汽车、航空航天和工业自动化等领域的现场总线协议。
它具有传输速率高、可靠性强等优点。
然而，CAN协议的实现复杂度较高，对硬件和软件的要求也相对较高。
五、Ethernet协议Ethernet协议是一种广泛应用于计算机网络中的通信协议。
它具有带宽大、传输距离长等优点。
然而，Ethernet协议在实时性和可靠性方面相对较差，在工业自动化领域应用受到了限制。
六、对比分析通过对以上四种协议的比较分析，可以得出以下结论：1. 在传输速率方面，Ethernet协议明显优于其他三种协议，但在实时性和可靠性方面相对较差。
2. 在实时性和可靠性方面，CAN协议和Profibus协议相对更为卓越。
3. 在硬件和软件的实现复杂度方面，CAN协议的要求相对较高。