几种典型的总线

4几种典型的现场总线

a、HART

HART是Highway Addressable RemoteTransducer(可寻址远程传感器高速公路)的缩写。1986年由美国ROSEMOUNT公司开发的一套过渡性临时通讯协议。但目前受到了广泛承认,已成为事实上的国际标准。

●HART协议以国际标准化组织(ISO)开放性系统互连模型(OSI)为参照,使用OSI的

1、2、7三层,即物理层、数据链路层、应用层。物理层采用基于Be11202通信标准的FSK 技术,所以可以通过租用电话线进行通信。

●HART协议使用FSK技术在4~ 2mA过程测量模拟信号上叠加一个频率信号。逻辑1为1200Hz,逻辑0为2200Hz,波特率为1200bps。它成功地使模拟和数字双向信号能同时进行而且互不干扰。因此在与智能化仪表通信时,还可使用模拟仪表、记录仪及模拟控制。在不对现场仪表进行改造的情况下,逐步实现数字性能(包括数字过程变量),是一种理想的方案。这是一个由模拟系统向数字系统过渡的协议。

●在应用层规定了3类使命,第一类是通用命令,这是所有设备都能理解、执行的命令; 第二类是一般行为命令,它所提供的功能可以在许多现场设备中实现; 第三类为特殊设备命令,以便在某些设备中实现特殊功能,这类命令可以允许开发此类设备的公司所独有。此外它还为用户提供统一的设备描述语言DDL。

●HART支持点对点、主从应答方式和多点广播方式。

●直接通信距离: 有屏蔽双绞线单台设备3000m,而多台设备互相距离1500m。只使用一个电源时,能连结15个智能化设备。

b、CAN

CAN是Controller Area Network(控制器局域网络)的缩写。这是由德国BOSCH 公司开发的控制局域网络,是一种具有很高可靠性、支持分布式实时控制的串行通信网络。它最初是用于汽车内部大量控制测量仪器、执行机构之间数据交换的一种串行数据通信协议。现在已逐步发展到其他工业部门的控制,其中包括机械制造、数控机床、医疗器械、建筑管理监控、变电站自动化设备的监控等。国际标准化组织ISO/TC22技术委员会已制订了CAN 协议的国际标准ISO/DIS1 1 898(通信速率= 1Mbps),ISO/DIS11519(通信速率=125Kbps)。在现场总线中,目前是唯一被批准为国际标准的现场总线。Intel、Philips、Motorola等芯片厂商均生产CAN总线芯片产品。在我国也有HAPCAN等系列产品推出，国内电力系统厂商自行研制的全分散型变电站综合自动化系统DISA2，DISA3即采用CAN 总线。长沙电业局天顶220kV变电站自动化系统中的ABB RTU560的内部总线亦是采用的CAN总线。

●CAN协议实现ISO/ OSI模型的1、2两层。物理层定义了传送过程中的所有电气特性; 目标层和传输层包括了ISO/OSI定义的数据链路层的所有功能。目标层的功能包括确认哪个信息是要发送的,确认传送层接收到的信息并为之提供接口。传送层的功能包括帧组织、总线仲裁、检错、错误报告、错误处理等。

●CAN可以点对点、一点对多点(成组)及全局广播等几种方式传送和接收数据,可以多主方式工作,网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络其他节点发送信息,可以方便地构成多机备份系统。

●网络上各节点可以定义不同的优先级以满足不同的实时要求,CAN采用非破坏性总线仲裁技术,当两个节点同时向网络上传送信息时,优先级低的节点主动停止数据传送,而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据,有效地避免了总线冲突。

●CANBUS上的节点数,理论值为2000个,实际值是110个。直接通信距离为10km/5Kbps, 40 m/ 1MKbps。传输介质为双绞线和光纤。

●CAN采用短帧结构,受干扰概率低,并采用冗余校验CRC及其他校错措施,保证了极低的信息出错率。而且具有自动关闭总线功能,在错误严重的情况下,可切断它与总线的联系,使总线上的其他操作不受影响。

c、LONWORKS

LONWORKS是局部操作网络,LON是LocalOperation Network的简称。1991年美国ECHERON公司推出该产品。其应用范围几乎包括了测控应用的所有范畴,特别是航空/航天、楼宇自动化、能源管理、变电站测控设备的监控、工厂自动化、工业过程控制、计算机外围设备、电子测量设备等。LONWORKS在我国电力系统中的应用也已相当广泛，如四方公司的CSC2000变电站综合自动化系统即采用LONWORKS总线。在长沙电业局范围内有新开铺、桂花、五一特、井湾子、安沙、镇头等6个110kV变电站应用了该系统。

● LONWORKS的通信协议LONTALK协议遵循ISO/ OSI参考模型,提供了OSI所定义的全部7层服务。这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线。

● LONWORKS的核心是Neuron(神经元)芯片,内含3个8位的CPU:第一个CPU为介质访问控制处理器,实现L ONTALK协议的第一层和第二层; 第二个CPU为网络处理器,实现LONTALK协议的第三层至第六层; 第三个CPU为应用处理器,实现LONTALK协议的第七层,执行用户编写的代码及用户代码所调用的操作系统服务。LON-WORKS的神经元芯片已由Motorola和东芝公司生产。

●提供一套开发工具平台LON Builder和Node Builder。有了这一套工具,用户就可以利用神经元芯片、LONTALK通信协议和LONWORKS收发器很方便也很灵活地开发出自己所需要的系统和产品。

● LONWORKS的直接通信距离为2700m/78Kbps、130 m/1.25Mbps;节点数32000个; 传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤、电缆线等。

d、PROFIBUS

PROFIBUS是Process Field Bus(过程现场总线)的简称。1987年德国联邦科技部集中了13家公司和5个研究所按ISO/ OSI参考模型制订现场总线的德国标准。于1991年4月在DIN19245中发表,并正式成为德国现场总线标准,而后又列入了欧洲标准EN50170。PROFIBUS得到了广泛的支持,仅在德国1996年10月至1997年1月就安装了47000个系统,已广泛应用在加工工业、过程自动化、智能大楼、变电站自动化系统等领域。PROFIBUS在电力系统已获得广泛应用,如SIEMENS公司的SICAM、LSA 变电站自动化系统即采用了PROFIBUS，长沙电业局范围内东塘110kV变电站即应用了LSA综合自动化系统。上海杨树浦电厂及五强溪水电站大坝溢洪闸门集中控制也采用了PROFIBUS。

●PROFIBUS根据ISO/OSI参照模型省略了3至6层,增加了用户层。第一层定义了物理的传输特性; 第二层定义了存取协议;第七层定义了应用功能。PROFIBUS在用户层引入了功能模块(FB)、对象字典(OD)和设备描述语言(DDL),允许用户对设备进行完全的内部操作,从而可以实现设备的互操作性。