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/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 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－Net

P-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。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。FF HSE 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Type 1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Phoenix Contact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。