主流现场总线简介
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。
现场总线概述
现场总线概述一、现场总线简介随着操纵、运算机、通信、网络等技术的进展，信息互换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到操纵、治理的各个层次、覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。
信息技术的飞速进展，引发了自动化系统结构的变革，慢慢形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。
现场总线确实是顺应这一形势进展起来的新技术。
现场总线是现今自动化领域技术进展的热点之一，被誉为自动化领域的运算机局域网。
它的显现，标志着工业操纵领域又一个新时期的开始，并将对该领域的进展产生重要阻碍。
现场总线是应用在生产现场、在微型运算机化测量操纵设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层操纵网络。
它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有普遍的应用背景。
现场总线技术将专用于微处置器置入传统的测量操纵仪表，使它们各自具有数字计算和通信能力，采纳可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量操纵仪表连接成的网络系统，并按公布、标准的通信协议，在位于现场的多个微型运算机化测量操纵设备之间和现场仪表与远程监控运算机之间，实现数据传输与信息互换，形成各类适应实际需要的自动操纵系统。
简而言之，它把单个分散的测量操纵设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成能够彼此沟通信息、一起完成自控任务的网络系统与操纵系统。
它给自动化领域带来的转变正如众多分散的运算机被网络连接在一路，使运算机的功能、加入到信息网络的行列。
因此把现场总线技术说成是一个操纵技术新时期的开端并只是分。
利用现场总线技术给用户带来的益处：1节省硬件本钱2设计组态安装调试简便3系统的平安靠得住性好4减少故障停机时刻5用户对系统配置设备选型有最大的自主权6系统保护设备改换和系统扩充方便7完善了企业信息系统为实现企业综合自动化提供了基础二、现场总线的种类在过去的10年内，显现了许多的总线产品，较流行的有：德国Bosch公司设计的CAN 网络（Controller Area Network）,美国Echelon公司设计的LonWorks网络（Local Operation Network），按德国标准生产的Profibus(Profess FieldBus)总线，Rosemount公司设计的Hart （Highway Addressable Remote Transducer）总线，罗克韦尔自动化公司的DeviceNet 和ControlNet等。
几种现场总线介绍
现场总线百科名片现场总线结构图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络，也称现场网络。
也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。
原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。
现场总线简介 它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
按照IEC的解释 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。
定义 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。
主要用于 制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。
典型的现场总线技术 2003年4月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准，规定10种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线 Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线 Type 3 Profibus现场总线 Type 4 P-NET现场总线 Type 5 FF HSE现场总线 Type 6 SwiftNet现场总线 Type 7 World FIP现场总线 Type 8 Interbus现场总线 Type 9 FF H1现场总线 Type 10 PROFInet现场总线现场总线的特点及优点 (1) 全数字化通信 (2) 开放型的互联网络 (3) 互可操作性与互用性 (4) 现场设备的智能化 (5) 系统结构的高度分散性 (6) 对现场环境的适应性现场总线的特点 现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。
什么是现场总线现场总线的本质
什么是现场总线现场总线的本质现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
那么你对现场总线了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是现场总线的内容，希望大家喜欢!现场总线的简介现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它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。
由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
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，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。
现场总线的本质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。
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。
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。
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。
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。
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。
从以上内容我们可以看到，现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点，而这些正是DCS系统的缺点。
DCS通常是一对一单独传送信号，其所采用的模拟信号精度低，易受干扰，位于操作室的操作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障，处于“失控”状态，很多的仪表厂商自定标准，互换性差，仪表的功能也较单一，难以满足现代的要求，而且几乎所有的控制功能都位于控制站中。
FCS则采取一对多双向传输信号，采用的数字信号精度高、可靠性强，设备也始终处于操作员的远程监控和可控状态，用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联，智能仪表具有通信、控制和运算等丰富的功能，而且控制功能分散到各个智能仪表中去。
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。
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 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/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 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（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。
5种现场总线
5种现场总线CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。
在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。
由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。
为适应―减少线束的数量‖、―通过多个LAN，进行大量数据的高速通信‖的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。
此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。
它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
CAN属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言, 基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：首先,CAN控制器工作于多主方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据,且CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。
而利用RS-485只能构成主从式结构系统,通信方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差;其次,CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CAN L与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。
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。
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。
浅论主流现场总线的兼容通信
浅论主流现场总线的兼容通信主流现场总线技术是现代工业控制系统中使用最广泛的一种技术。
主流现场总线技术的出现是为了解决现代工业控制系统中的通信问题。
主流现场总线技术具有通信效率高、可靠性强等优点，被广泛使用。
但是由于不同制造商的设备存在差异，导致不同的设备采用不同的通信协议，这就给设备的交互使用带来了困难。
兼容通信是一种将不同制造商的设备进行衔接并使其之间能够相互通信的技术。
采用兼容通信技术能够解决设备协议不一致的问题，使设备之间能够进行数据交互。
下面我们就来浅论主流现场总线技术的兼容通信。
1.主流现场总线技术主流现场总线技术是工业自动化所使用的一种内容丰富、通用性强、范围广泛、具有良好可靠性和成熟性的现场总线通讯技术。
主流现场总线技术主要包括Profibus、CAN、DeviceNet和Ethernet等。
Profibus是一个国际标准的现场总线技术，它是一种开放式的通讯系统，包括Profibus-DP、Profibus-PA和Profibus-FMS等几种类型。
Profibus在面向制造自动化的现场设备和零部件上广泛应用。
CAN是一种分布式的总线系统，它在自动化、汽车、机械控制和诊断等领域得到了广泛应用。
CAN总线支持多种通讯协议，包括CANopen、DeviceNet和J1939等通讯协议。
DeviceNet是Rockwell公司推荐的一个现场总线，它的实现是基于Can总线技术的，它被应用在现场设备和控制器之间的连接和通讯。
Ethernet是一种广泛使用的局域网技术，它可以通过标准的以太网协议来实现数据通信。
它在现场总线上的应用主要是EtherCAT和Modbus-TCP等。
2.主流现场总线技术的兼容通信在实际工业生产环境中，不同制造商的设备多采用不同的通信协议，这就导致了不同设备之间的通信问题。
因此，在现场总线处理过程中，必然需要考虑设备之间的互联问题，也就是设备之间的协议转换问题。
在兼容通信技术的实现过程中，通过使用网关技术、转换器技术等手段，将不同协议的数据进行转换，并转换为可由其他设备识别的数据格式，从而达到设备之间的兼容性。
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。
— 2 —。
第三讲 主要的现场总线简介
SUPCON Automation主要现场总线与现场总线控制系统冯冬芹浙江浙大中控技术有限公司浙江大学工业自动化国家工程研究中心浙大中控主要内容•现场总线的产生与发展过程•主要的现场总线及其系统•用户在现场总线选型时的考虑SUPCON Automation第一部分现场总线的产生与发展现状浙大中控现场总线技术产生的背景•现场总线技术产生于二十世纪八十年代•是为满足日益急迫的企业综合自动化的需求–开放性–通用性–可靠性•智能仪表为现场总线的出现奠定了基础SUPCON Automation浙大中控近年来成为控制领域的研究热点•现场总线技术开发之热是近年之举•信息时代各项技术发展对测控系统提出的要求–计算机技术–网络与通信技术–自动控制技术–信息（IT ）技术•网络化、信息化给自控技术的发展提供的机遇•各国投入巨额资金与人力在开发这一技术，形成了企业、国家、国际标准–欧洲、北美、亚洲、中国浙大中控现场总线标准各种各样•由于刚开始没有一个统一的国际标准，各企业和企业集团相继开发自己的总线产品，制定现场总线标准，形成了百花齐放的现状•据不完全统计，目前市场上形形式式的现场总线有200多种•号称为开放标准的也有二、三十种•现场总线国际标准IEC61158包含了八种类型，据说可能还要增加到十二种类型SUPCON Automation浙大中控现场总线国际组织的演变历史ISA （自1984年）IEC （自1985年）ISP 基金会（1992）现场总线基金会（FF ）（1994）WorldFIP 北美（1993）SP-50IEC 61158法国（1987年）德国（1986年）Profibus FIPRosemount 、Siemens 等公司基于ProfibusHoneywell 、Bailey 等公司基于FIP浙大中控现场总线的发展中充满了竞争•现场总线的发展过程中充满了竞争–经济因素：每种总线都有一个或多个公司且多是大型跨国公司为背景，公司的利益与总线的发展息息相关–原先投入较大的现场总线技术不甘轻言放弃–政治因素：总线之间的竞争还涉及国家、地区间的竞争•1998年前，现场总线以制定单一国际标准为目的–FF 成为最有可能成为国际标准的总线–FF 成为国际标准的努力受到多方阻力•最后通过妥协，现场总线技术出现了协调共存、共同发展的局面SUPCON Automation浙大中控市场上主要的现场总线标准•P-Net •Profibus •WorldFIP•Foundation Fieldbus （包括HSE ）•ControlNet •Interbus •SwiftNet •AS-I •CC-Link•还有HART 、LonWorks 、Modbus….浙大中控主要的现场总线比较总线类型 技术特点主要应用场合价格支持公司FF功能强大，本安，实时性好，总线供电；但协议复杂，实际应用少流程控制较贵Honeywell ，Rosemount ，ABB,Foxboro,横河,山武等WorldFIP 有较强的抗干扰能力，实时性好，稳定性好工业过程控制 一般 Alstone Profibus PA本安，总线供电，实际应用较多；但支持的传输介质较少，传输方式单一过程自动化较贵 Siemens ProfibusDP/FMS 速度较快，组态配置灵活车间级通讯、工业、楼宇自动化一般SiemensInterBus开放性好，与PLC 的兼容性好，协议芯片内核由国外厂商垄断过程控制 较便宜独立的网络供应商支持P-NET系统简单，便宜，再开发简易，扩展性好；但响应较慢，支持厂商较少 农业、养殖业、食品加工业便宜PROCES-DATA A/SSwiftNET 安全性好，速度快 航空较贵 BoeingCAN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汽车检测、控制较便宜Philips, siemens,Honeywell 等LonWorks支持OSI 七层协议，实际应用较多，开发平台完善，协议芯片内核由国外厂商垄断楼宇自动化、工业、能源 较便宜EchelonSUPCON Automation浙大中控开关量信号红外色谱扫描仪器传感器分析仪器单回路控制器驱动装置微驱动装置控制阀门马达启动器接触器电磁阀ASI数据宽度：位字节数据流SeriplexCAN BaseNetworksINTER -BUSPROFI-BUS-DPPROFIBUSP-NETLON WorksFIPFOUNDATION Fieldbus 各种现场总线的应用领域浙大中控22%25%20%21%8%22%2%8%48%24%0%10%20%30%40%50%Profibus AS-I DeviceNetControlNetEtherNetFFHART等1998年2003年预测22%25%20%21%8%22%2%8%48%24%0%10%20%30%40%50%Profibus AS-I DeviceNetControlNet EtherNet FF HART 等1998年2003年预测数据来自美国VDC 公司所作调查各类现场总线的市场占有情况SUPCON Automation浙大中控第二部分主流现场总线技术与现场总线系统简介浙大中控ISO/OSI 参考模型应用层表示层会话层数据链路层物理层传输层OSI 模型7654321应用层表示层会话层数据链路层物理层传输层网络层传输介质SUPCON Automation浙大中控•HART 协议：Highway Addressable Remote Transducer （可寻址远程传感器数据公路），是由Rosemount 公司提出的用于现场智能仪表和控制室设备间通讯的一个过渡性协议。
工控领域最流行的九大现场总线
工控领域最流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
1、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA（北美部分，不包括欧洲）和ISPFoundation 于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。
这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作组以强大的支持。
这个组织目前有l00多成员单位，包括了全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。
1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会（CFC）。
致力于这项技术在中国的推广应用。
FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。
但是正由于FF是 1992年9月成立的，是以FisherRosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIPNA两大组织合并而成的，因此这个组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用。
现场总线基金会自成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用。
一个开放式的总线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。
否则，这个协议的开放性就没有意义了。
在无线和远程I/O管理方面，现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范。
新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的一部分，面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块。
该模块可以显示有线HART及无线HART设备。
此外，该规范还描述了通过基金会高速以太网（HSE）传输基本HART命令协议接触HART设备进行配置和资产管理的理想方法。
几种流行的现场总线
目前比较流行的几种现场总线CAN（控制器局域网络）控制器局域网络CAN（Controller Area Network）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*性高。
LonWorks（局域操作网络）局域操作网络（Local operating network）LonWorks是美国ＥＣＨＥＬＯＮ公司开发，并与Ｍｏｔｏｒｏｌａ和东芝公司共同倡导的现场总线技术。
它采用了ＯＳＩ参考模型全部的七层协议结构。
ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术的核心是具备通信和控制功能的Ｎｅｕｒｏｎ芯片。
Ｎｅｕｒｏｎ芯片实现完整的ＬｏｎＷｏｒｋｓ的ＬｏｎＴａｌｋ通信协议。
其上集成有三个８位ＣＰＵ。
一个ＣＰＵ完成ＯＳＩ模型第一和第二层的功能，称为介质访问处理器。
一个ＣＰＵ是应用处理器，运行操作系统与用户代码。
还有一个ＣＰＵ为网络处理器，作为前两者的中介，它进行网络变量寻址、更新、路径选择、网络通信管理等。
由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。
ＬｏｎＷｏｒｋｓ支持多种物理介质并支持多种拓扑结构，组网方式灵活，其ＩＳ－７８本安物理通道使得它可以应用于危险区域。
ＬｏｎＷｏｒｋｓ应用范围主要包括楼宇自动化、工业控制等，在组建分布式监控网络方面有较优越的性能。
PROFIBUS（过程现场总线）过程现场总线PROFIBUS（Process Field BUS）是德国国家ＤＩＮ１９２４５和欧洲标准ＥＮ５０１７０的现场总线标准。
由ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ，ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＭＳ，ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＰＡ组成了ＰＲＯＦＩＢＵＳ系列。
常用现场总线种类介绍
常用现场总线种类介绍标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]常用现场总线种类介绍1、PROFIBUS Profibus 作为一种快速总线，被广泛应用于分布式外围组件(PROFIBUS-DP)。
除了 PROFIBUS-DP 和 FMS 以外，Beckhoff 还支持驱动器通讯标准PROFIBUS MC。
过程现场总线2、EtherCAT EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology，用于控制和自动化技术的以太网)是一种用于工业自动化的实时以太网解决方案，性能优越，使用简便。
3、Lightbus 这种经过验证的 Beckhoff 光纤总线系统具有极为优秀的抗 EMI 性能，易于安装，数据流快速、循环且具有确定性。
4、Interbus Interbus 易于配置，通讯快速而可靠。
主/从系统的移位寄存器协议可提供高效循环通讯。
5、CANopen 通过有效利用总线带宽，CANopen 可在即使相对较低的数据传输速率时也能实现较短的系统响应时间。
秉承了 CAN 的传统优点，例如数据安全性高且具备多主站能力。
6、ControlNet ControlNet 是一种开放式标准现场总线系统。
该总线协议允许循环数据和非循环数据通过总线同时进行交换，而两者之间互不影响。
7、SERCOS interface SERCOS 最初作为用于驱动器的快速光纤总线系统研发。
采用Beckhoff SERCOS 总线耦合器，I/O 设备可以实现高速率数据传输和较短的循环时间。
8、Ethernet以太网是办公环境中的主流标准。
在Beckhoff 以太网产品中，也秉承并发扬了以太网的优点，例如数据传输速率高，与现有网络的简便集成以及广泛的服务和接口等。
9、PROFINET PROFINET 是一种由 PNO(PROFIBUS 用户组织)针对开放式工业以太网制定的标准：国际上订立的一种针对通讯的 IT 标准(如 TCP/IP 协议)。
几种现场总线介绍
现场总线百科名片现场总线结构图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络，也称现场网络。
也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。
原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。
现场总线简介 它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
按照IEC的解释 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。
定义 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。
主要用于 制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。
典型的现场总线技术 2003年4月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准，规定10种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线 Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线 Type 3 Profibus现场总线 Type 4 P-NET现场总线 Type 5 FF HSE现场总线 Type 6 SwiftNet现场总线 Type 7 World FIP现场总线 Type 8 Interbus现场总线 Type 9 FF H1现场总线 Type 10 PROFInet现场总线现场总线的特点及优点 (1) 全数字化通信 (2) 开放型的互联网络 (3) 互可操作性与互用性 (4) 现场设备的智能化 (5) 系统结构的高度分散性 (6) 对现场环境的适应性现场总线的特点 现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。
6-2 现场总线介绍
SwiftNet现场总线 World FIP现场总线 INTERBUS现场总线
FF H1现场总线 PROFINET现场总线
发起的公司
原来的技术报告 美国Rockwell公司 德国Siemens公司 丹麦Process Data公司 美国Fisher Rosemount公司
美国波音公司 法国Alstom公司 德国Phoenix Contact公司 现场总线基金会 德国Siemens公司
3. 主流现场总线
类型编号
Type 11 Type 12 Type 13 Type 14 Type 15 Type 16 Type 17 Type 18 Type 19 Type 20
现场总线含：基于RS-485的串行通信网络和采用交换技术，以TCP/IP协议为基础工业以太网。 工业以太网已经成为现场总线的主流。
3. 主流现场总线
3. 主流现场总线 IEC61158是现场总线的国际标准和国际规范。 经过15年斗争产生第一版。
第一版(容纳了8种互 不兼容的总线协议)
1999年
第二版 ….年
现场总线介绍
1.现场总线的诞生
现场总线的诞生
现场总线是20世纪80年代中后期在工业控制中逐步发展起来的。随着微处理器技术的发 展，其功能不断增强，而成本不断下降。计算机技术飞速发展，同时计算机网络技术也迅速 发展起来了。计算机技术的发展为现场总线的诞生奠定了技术基础。
另一方面，智能仪表也出现在工业控制中。在原模拟仪表的基础上增加具有计算功能的微 处理器芯片，在输出的4～20mA直流信号上叠加了数字信号，使现场输入输出设备与控制 器之间的模拟信号转变为数字信号。智能仪表的出现为现场总线的诞生奠定了应用基础。。
工控领域最流行的九大现场总线
工控领域最流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
1、FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA（北美部分，不包括欧洲）和ISPFoundation 于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。
这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作组以强大的支持。
这个组织目前有l00多成员单位，包括了全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。
1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会（CFC）。
致力于这项技术在中国的推广应用。
FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。
但是正由于FF是 1992年9月成立的，是以FisherRosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIPNA两大组织合并而成的，因此这个组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用。
现场总线基金会自成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用。
一个开放式的总线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。
否则，这个协议的开放性就没有意义了。
在无线和远程I/O管理方面，现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范。
新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的一部分，面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块。
该模块可以显示有线HART及无线HART设备。
此外，该规范还描述了通过基金会高速以太网（HSE）传输基本HART命令协议接触HART设备进行配置和资产管理的理想方法。
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主流现场总线简介
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。
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。
支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络。
Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）的芯片中，并得以实现。
采用Lonworks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
4、DeviceNet
DeviceNet是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案，有着开放的网络标准。
DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了设备间的通信而且提供了相当重要的设备级阵地功能。
DebiceNet基于CAN技术，传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络的最大节点为64个，其通信模式为：生产者/客户（Producer/Consumer），采用多信道广播信息发送方式。
位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网上的其他设备，而且其设备的安装布线成本也较低。
DeviceNet总线的组织结构是Open
DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供应商协会，简称“ODVA”）。
5、PROFIBUS
PROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。
由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。
DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。
FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。
PA用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158－2标准。
PROFIBUS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。
PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m，可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。
6、HART
HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，最早由Rosemount公司开发。
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的过渡产品。
其通信模型采用物理层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方式和多点广播方式。
由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的通信接口芯片。
HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
7、CC-Link
CC-Link是Control&Communication Link（控制与通信链路系统）的缩写，在1996年11月，由三菱电机为主导的多家公司推出，其增长势头迅猛，在亚洲占有较大份额。
在其系统中，可以将控制和信息数据同是以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。
其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性。
CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。
2005年7月CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。
8、WorldFIP
WorkdFIP的北美部分与ISP合并为FF以后，WorldFIP的欧洲部分仍保持独立，总部设在法国。
其在欧洲市场占有重要地位，特别是在法国占有率大约为60%。
WorldFIP的特点是具有单一的总线结构来适用不同的应用领域的需求，而且没有任何网关或网桥，用软件的办法来解决高速和低速的衔接。
WorldFIP与FFHSE可以实现“透明联接”，并对FF的H1进行了技术拓展，如速率等。
在与IEC61158第一类型的连接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。
9、INTERBUS
INTERBUS是德国Phoenix公司推出的较早的现场总线，2000年2月成为国际标准IEC61158。
INTERBUS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，具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。
其采用集总帧型的数据环通信，具有低速度、高效率的特点，并严格保证了数据传输的同步性和周期性；该总线
的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色。
INTERBUS广泛地应用到汽车、烟草、仓储、造纸、包装、食品等工业，成为国际现场总线的领先者。
此外较有影响的现场总线还有丹麦公司Process-Data A/S 提出的P-Net，该总线主要应用于农业、林业、水利、食品等行业；SwiftNet现场总线主要使用在航空航天等领域，还有一些其他的现场总线这里就不再赘述了。