modbus通信协议,profibus、FF、CAN总线等几种现场总线知识合集
工业自动化中的网络通信协议
工业自动化中的网络通信协议工业自动化是指利用各种技术手段对工厂或生产线上的各种生产过程进行自动控制和管理的技术体系。
在现代工业生产中，网络通信协议在实现工业自动化过程中起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的工业自动化中使用的网络通信协议。
一、Modbus协议Modbus是一种经典的串行通信协议，被广泛应用于工业自动化领域。
它采用主从结构，通过串口传输数据，将上位机（主站）与下位机（从站）进行连接。
Modbus协议简单易用，适用于控制器之间的通信，如PLC、仪器设备等，具有广泛的兼容性和可扩展性。
二、Profibus协议Profibus是一种常用的工业现场总线通信协议，用于实现自动化系统中各种设备的通信。
它支持多种传输介质，包括RS485、光纤等，适用于不同的工业环境。
Profibus协议具有高速传输、实时性能好等特点，广泛应用于工厂自动化和过程自动化领域。
三、Ethernet/IP协议Ethernet/IP是一种工业以太网通信协议，基于标准的以太网技术，使得工业设备可以通过以太网进行连接和通信。
它支持TCP/IP协议，能够实现工业设备与企业内部网络的集成，为工业自动化提供了更高的灵活性和通用性。
四、CAN协议CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车电子和工业自动化领域的通信协议。
CAN协议采用差分信号传输，具有抗干扰性强、可靠性高等特点。
它适用于多节点分布式控制系统，可以实现设备之间的快速、可靠的通信。
五、Profinet协议Profinet是一种以太网通信协议，是Profibus的以太网扩展。
Profinet协议利用以太网实现工业自动化设备的通信和集成，支持实时通信和无线通信，适用于复杂的工业自动化系统。
六、DeviceNet协议DeviceNet是一种CIP（Common Industrial Protocol）上的一种现场总线通信协议，常用于工业自动化设备的通信。
串口 工业 协议
串口工业协议
串口工业协议，也称为串行通信协议，是指用于工业领域中串行通信传输数据的一种协议。
它规定了数据传输的格式、流程、控制信号等，使不同设备之间可以通过串口进行数据交换和通信。
常见的串口工业协议有以下几种：
1. MODBUS协议：MODBUS协议是一种通用的工业通信协议，用于在串行通信网络中传输数据。
它定义了数据结构、传输方式和通信协议等，常用于PLC、DCS等工业控制设备之间的
通信。
2. Profibus协议：Profibus协议是一种用于现场总线通信的工
业协议，广泛应用于自动化控制系统中。
它支持高速数据传输和多主从结构，可用于连接传感器、执行器等设备。
3. CAN协议：CAN协议是一种用于控制器局域网通信的协议，广泛应用于汽车、工业自动化等领域。
它具有高可靠性、实时性和抗干扰能力，适用于在高噪声环境下进行数据传输。
4. DeviceNet协议：DeviceNet协议是一种用于工业自动化设备间通信的协议，通常在现场总线网络中使用。
它定义了设备之间的数据传输方式和通信规范，可用于连接传感器、电机、阀门等设备。
这些串口工业协议在工业自动化控制系统中起到了重要的作用，提高了设备之间的互联互通和数据传输效率。
6种现场总线概述
6种现场总线简介现场总线：一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、双相串行，多借点的通信总线。
1、P rofibusProfibus是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准prEN 50170的现场总线。
ISO/OSI模型也是它的参考模型。
由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA 组成了Profibus系列。
DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。
FMS意为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。
该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。
它采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其标准第一部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增加了直接数据连接拟合作为用户接口，FMS型只隐去第3～6层，采用了应用层，作为标准的第二部分。
PA型的标准目前还处于制定过程之中，其传输技术遵从IEC1158-2 （1 ）标准，可实现总线供电与本质安全防爆。
Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。
主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。
对多主站系统来说，主站之间采用令牌方式传递信息，得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。
按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。
主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。
主站可采取对所有站点广播（不要求应答）或有选择地向一组站点广播。
Profibus的传输速率为96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps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个站点。
现场总线协议有哪些
现场总线协议有哪些篇一：几种常见的现场总线简介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ISO OSI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T ype1现场总线的一个子集（Subset）。
2.2 Type 2 ControlNetControlNet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/Consumer model）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 ProfibusProfibus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（T oken-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Process Data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。
现场总线中的专用名词解释
现场总线中的专用名词解释现场总线是一种用于自动化系统中的通信协议，它允许各个设备在同一网络上进行数据交换和通信。
在现场总线系统中，有许多专用名词需要解释，这些名词涵盖了现场总线的各个方面，包括通信协议、设备类型、数据传输和系统配置等。
下面将逐一解释这些专用名词的含义和作用。
1. 总线结构在现场总线系统中，存在不同的总线结构，常见的有主从结构和对等结构。
主从结构中，一个设备被指定为总线主控，其他设备则是从设备，在主设备的控制下进行通信。
而对等结构中，各个设备之间平等地进行通信，没有特定的主控设备。
2. 协议现场总线系统使用特定的通信协议进行数据传输和设备控制。
常见的现场总线协议包括Modbus、Profibus、CAN等。
这些协议规定了数据传输的格式、通信方式和错误处理等细节，保证了各个设备之间的无缝通信。
3. 传感器传感器是现场总线系统中的重要组成部分，用于感知环境中的物理量并将其转换成电信号。
常见的传感器类型有温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
通过连接到现场总线，传感器可以将采集到的数据发送给控制设备进行处理和分析。
4. 执行器执行器是现场总线系统中用于执行控制命令的设备，常见的类型有电动阀门、电动马达等。
通过现场总线，控制设备可以向执行器发送指令，实现对执行器的远程控制。
5. 通信速率现场总线的通信速率是指设备之间进行数据传输时的传输速度。
不同的现场总线系统支持的通信速率有所不同，常见的通信速率包括9600bps、115200bps等。
通信速率的选择应根据具体的应用需求和系统性能来确定，以保证稳定可靠的数据传输。
6. 系统配置现场总线系统的配置包括网络拓扑结构、设备连接方式和参数设置等。
网络拓扑结构可以是线性、树形、环形等不同形式，根据实际应用场景和设备布置进行合理选择。
设备连接方式可以是串行连接、并行连接或混合连接等。
参数设置包括设备地址、通信速率、超时时间等，设置合理的参数可以提高系统的通信效率和可靠性。
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。
工控系统主流工业控制协议介绍
工控系统主流工业控制协议介绍工控系统是指用于监控和控制工业生产过程的自动化系统。
主流的工业控制协议有许多种类，下面我将介绍几种常见的工业控制协议。
1. Modbus协议，Modbus是一种串行通信协议，用于在工控系统中传输数据。
它是一种开放的通信协议，被广泛应用于工业自动化领域。
Modbus协议包括Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP/IP等不同的变种，适用于不同的通信介质和网络环境。
2. Profibus协议，Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议。
它能够实现实时数据交换和设备控制，广泛应用于工业控制系统中。
Profibus协议包括Profibus DP（分布式外围设备）和Profibus PA（过程自动化）两种不同的变种，分别适用于不同的应用场景。
3. Ethernet/IP协议，Ethernet/IP是一种基于以太网的工业控制协议，它将工业控制和以太网技术相结合，实现了工控系统和企业网络的无缝连接。
Ethernet/IP协议广泛应用于工业自动化设备和控制系统之间的数据通信和设备控制。
4. Profinet协议，Profinet是一种用于工业自动化领域的以太网通信协议，它能够实现实时数据交换和设备控制，支持高性能的工业应用。
Profinet协议结合了以太网和实时通信技术，适用于各种工业控制和自动化应用场景。
除了上述介绍的几种主流工业控制协议外，还有许多其他的工业通信协议，如CANopen、DeviceNet、Modbus-RTU等，它们都在工业控制系统中发挥着重要的作用。
这些协议各有特点，适用于不同的应用场景，工程师需要根据具体的控制要求和系统架构选择合适的协议来实现工业控制和数据通信。
综上所述，工业控制协议在工控系统中扮演着至关重要的角色，它们的选择和应用对于工业自动化的发展和实现生产过程的高效控制具有重要意义。
现场总线知识点范文
现场总线知识点范文现场总线（Fieldbus）是工业自动化领域中的一种通信协议和技术，用于连接现场设备和控制系统，实现实时数据传输和控制命令传递。
本文将介绍现场总线的基本原理、应用领域、通信方式以及一些常用的现场总线协议。
一、现场总线的基本原理现场总线的基本原理是将传感器、执行器和控制器等现场设备通过一种共享的总线连接起来，形成一个分布式控制系统。
这些设备可以通过总线实时地传输数据，控制命令和参数设置等信息。
现场总线的基本组成部分包括总线通信介质、总线控制器、现场设备和连接器等。
总线通信介质可以是双绞线、光纤或者无线传输等，根据具体的应用场景选择。
总线控制器负责协调数据传输和通信方式的管理。
现场设备包括传感器、执行器和控制器等，通过总线与总线控制器进行通信。
连接器用于连接总线和现场设备、总线和总线控制器之间的通信。
二、现场总线的应用领域现场总线广泛应用于工业自动化领域，例如工厂自动化、能源管理、交通控制、楼宇自动化等。
以工厂自动化为例，现场总线可以用于连接传感器和控制器，实现对生产过程的监控和控制。
通过实时传输数据，可以及时捕捉到异常情况，提高生产效率和质量。
三、现场总线的通信方式现场总线的通信方式一般采用主从式通信或者对等式通信。
主从式通信中，总线控制器作为主节点，向从节点传输数据和指令，从节点负责接收和执行命令。
对等式通信中，各节点之间可以彼此之间传输数据和指令，实现分布式的控制和管理。
四、常用的现场总线协议1. Modbus：Modbus是一种常用的串行通信协议，支持点对点和多点通信，主要应用于工业自动化和建筑自动化等领域。
2. Profibus：Profibus是一种常用的现场总线协议，适用于不同的应用场景，例如过程自动化、离散自动化和制造自动化等。
3. DeviceNet：DeviceNet是一种基于CAN总线的现场总线协议，主要用于工厂自动化和机械控制等领域。
4. EtherNet/IP：EtherNet/IP是一种基于以太网的现场总线协议，实现了工业以太网的实时通信和控制功能，适用于工厂自动化和过程控制等应用场景。
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在工业的发展中，现场总线起着非常重要的作用，主要应用于石油、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。
今天小编就给大家介绍一下modbus通信协议，profibus、FF、CAN总线等几种现场总线。
Modbus通信协议
Modbus的起源和发展
Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。
为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口）组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。
在中国，Modbus已经成为国家标准
GB/T19582-2008。
据不完全统计：截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。
为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口）组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。
在中国，Modbus已经成为国家标准
GB/T19582-2008。
据不完全统计：截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。
Modbus的应用
应用于电子控制器上的一种通用语言。
通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。
当在同一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。
此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。
许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用。
Modbus的特点
标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。
目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。
Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。
Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。
用户使用容易，厂商开发简单。
FF现场总线
什么是FF现场总线？
基金会现场总线，即FoudationFieldbus，简称FF。
它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。
FF现场总线的特点
基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。
H1的传输速率为3125Kbps,通信距离可达1900m (可加中继器延长),可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。
H2的传输速率为1Mbps和 2.5Mbps两种，其通信距离为750m和500m。
物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。
其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码，每位发送数据的中心位
置或是正跳变，或是负跳变。
正跳变代表0，负跳变代表1，从而使串行数据位流中具有足够的定位信息，以保持发送双方的时间同步。
接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态，也可根据数据的中心位置精确定位。
PROFIBUS
PROFIBUS的由来
PROFIBUS是过程现场总线（Process Field Bus ）的缩写，Profibus是联邦德国于九十年代初制定的国家工业现场总线协议标准，代号
DIN19245，由十三家工业企业及五家研究所经过两年多的时间完成。
1996年经欧洲电工委员会批准被列为欧洲标准EN50170。
根据欧洲标准化规则，EN50170于当年自动地在法律上得到欧洲所有国家标准化机构的认可。
德国注销了原有的PROFIBUS国家标准DIN19245，以EN50170取而代之。
从现在起，欧洲所有公开的招标都是在EN50170的基础上进行
的.EN50170在保护投资方面为生产厂家和用户提供了一个最高的标准。
PROFIBUS 提供一个从传感器直至管理层的透明网络。
正因为如此，PROFIBUS 可以在许多方面——从汽车工业、机器制造业、食品工业、运输业直到环保工程等，获得应用。
PROFIBUS的特点
最大传输信息长度为255B，最大数据长度为244B，典型长度为
120B。
网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。
传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6Kb/s到12Mb/s不等。
站点数取决于信号特性，如对屏蔽双绞线，每段为32个站点（无转发器），最多127个站点带转发器。
传输介质为屏蔽/非屏蔽双绞线或光纤。
当用双绞线时，传输距离最长可达9.6km，用光纤时，最大传输长度为90km。
传输技术为DP和FMS的RS-485传输、PA的IEC1158-2传输和光纤传输。
采用单一的总线方位协议，包括主站之间的令牌传递与从站之间的主从方式。
数据传输服务包括循环和非循环两类。
PROFIBUS的应用
现场设备层
车间监控层
如一个车间三条生产线主控制器之间的连接，完成车间级设备监控。
车间级监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。
通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。
车间级监控通常要设立车间监控室，在操作员工作站及打印设备上。
车间级监控网络可采用Profibus-FMS，它是一个多主网络，在这一级，数据传输速度不是最重要的，而是要能够传送大容量信息。
工厂管理层
车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。
车间管理网作为主网的一个子网，通过交换机、网桥或路由器等连接到厂区骨干网上，将车间数据集成到工厂管理层。
CAN总线
CAN总线的由来
CAN是德国BOSCH及几个半导体集成电路制造商开发出来的，起初是专为汽车工业所设计的，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信，目前，己推广应用于离散领域，并已由ISO/TC22技术委员会批准为国际标准IS011898(通信速率1 Mbps)和IS011519 (通信速率1251cbps )。
CAN总线技术特点
采用的通信传输介质为双绞线，通信速率最高可达1 Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/50kbps。
可挂接设备最多可达110个。
CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧有效字节数最长为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。
CAN支持多主站工作方式。
网络上任何节点均可在任何时间主动向其它节点发送信息，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接受/发送数据。
它采用总线仲裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输信息时，优先级高的节点可继续发送数据，而优先级低的节点则主动停止发送，从而避免了总线冲突。
CAN总线的应用
CAN总线在工控领域主要使用低速-容错CAN即ISO11898-3标准，在汽车领域常使用500Kbps的高速CAN。
某进口车型拥有，车身、舒适、多媒体等多个控制网络，其中车身控制使用CAN网络，舒适使用LIN网络，多媒体使用MOST网络，以CAN 网为主网，控制发动机、变速箱、ABS等车身安全模块，并将转速、车速、油温等共享至全车，实现汽车智能化控制，如高速时自动锁闭车门，安全气囊弹出时，自动开启车门等功能。
CAN系统又分为高速和低速，高速CAN系统采用硬线是动力型，速度：500kbps，控制ECU、ABS等；低速CAN是舒适型，速度：
125Kbps，主要控制仪表、防盗等。