现场总线_10种现场总线标准与工业以太网
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虚拟令牌：P-NET通信协议遵循虚拟令牌制传递方式。所谓虚拟令牌就是在各主站访问总线时， 并没有实际的令牌在各个主站之间传递，传输的一帧信息中并不包含令牌字节。各主站对总线 的访问遵循一定的时间机制，这是通过空闲总线位周期计数器和总线访问计数器来实现的。
空闲总线位周期计数器（Idle Bus Bit Period Counter）：空闲总线位周期计数器是用来计算总线 上没有主站访问的周期数的，它总是从40开始增加，遇到一个空闲位周期，则“空闲总线位周 期计数器”增加10，遇到主站访问总线，“空闲总线位周期计数器” 重新从40开始计。
从站（Slave）：在收到主站的请求后，在一定的时间内返回相应的响应，从站不能拥有令牌， 对总线的访问是被动的，只有在被某个主站访问时才能占用总线返回响应。
网关（Gateway）:是连接两个或更多段总线的设备。P-NET是多段多网络总线，段与段之间以 网关相连。网关即起到隔离总线段的作用，又在段与段之间进行信息的传递，实现不同总线段 之间的通信。
➢ IEC/SC65C最初定义的H1总线为用于制造或过程区 域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总 线； H2总线为无需解决两线制供电、用于装置间传送 信息的高速串行总线。
➢H1和H2总线相辅相成构成了完整的工业自动化系统 信息通信网络。
Type1 TS61158 现场总线
1998年前，IEC/SC65C只推荐一种类型的现 场总线，该总线主要采纳Foundation Fieldbus总 线和WorldFIP总线基本技术，并严格按照IEC定 义制定现场总线标准。它支持各种工业领域的信 息处理、监视和控制系统，用于过程控制传感器、 执行器和本地控制器之间的低级通信，可以与工 厂自动化的PLC实现互连。
Type1通用现场总线网络结构
H2面向过程控制级、监控管理级 和高速工厂自动化的应用，其速 率为1，2.5和100Mbps。
H1主要用于现场级，其速率为31.25Kbps，负责两线制向现场仪表供电，支持带总线供 电设备的本质安全
TYPE 2
Type2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线
总线访问计数器（Bus Access Counter）：总线访问计数器是用来纪录访问总线的主站的站号， 并且利用该站号来实现总线的同步。每次令牌从一个主站传给另一个主站时“总线访问计数器” 都要加1，访问总线的主站的站号要与总线访问计数器的值相等，否则会出现总线不同步错误。
Tpye5 FF HSE现场总线
节点（Node）：节点是指连结到总线上的设备。P-NET协议的节点包括三种类型：主站、从站 和网关。
主站（Master）：在P-NET协议中是惟一可以拥有令牌，并发出请求信息的节点，主站对总线 的访问是主动的。在主站获得总线令牌后允许在一定的时间内访问总线，拥有一次令牌只能发 送一次请求，主站在使用完令牌后即将令牌传给下一个主站。
Ethernet/IP以太网工业协议是一种开放的工业网 络，它使用有源星形拓扑结构，可以将10Mbps和 100Mbps产品混合使用。该协议在TCP/UDP/IP之上 附加控制和信息协议（CIP），提供一个公共的应用 层。CIP的控制部分用于实时I/O报文，其信息部分用 于报文交换。ControlNet和Ethernet/IP都使用该协 议通信，分享相同的对象库、对象和设备行规，使得 多个供应商的设备能在上述整个网络中实现即插即用。 对象的定义是严格的，在同一种网络上支持实时报文、 组态和诊断。为了提高工业以太网的实时性能， ODVA（开放的DeviceNet供应商协会）于2003年8 月公布IEEE1588“用于Ethernet/IP实时控制应用
现场总线控制系统
10种现场总线标准与工业以太网
第1 部分 10种现场总线标准
➢按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，安装在制 造或过程区域的现场装置与控制室的自动控制装置之 间的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总 线。
➢根据使用场合和用途不同，现场总线又分为H1低速 现场总线和H2高速现场总线。
的时钟同步”标准。
Type2 现场总线系统体系结构
TYPE 3
Βιβλιοθήκη Baidu
TYPE 4
通信方式采用虚拟令牌（—Virtual Token）传递方式。 只有主站可以拥有令牌，主站在拥有令牌时，可以向 从站发出一个请求，从站在390s内访问总线，以保 存在内存中的数据立即返回一个响应，从而完成一次 通信循环。数据在内存中的存储顺序是符合FIFO机 制的每个节点含有一个通用的单芯片微处理器，可以 完成测量、标定、转换和应用功能。P-NET总线的物 理层采用RS-485标准，使用屏蔽双绞线通信电缆， 当通信频率为76.8KHz时，传输距离可达到1.2km。 P-NET采用NRZ异步传输方式。
➢ 1998年，美国Fieldbus Foundation（FF）基金会决定采用 高速以太网（High Speed Ethernet，HSE）技术开发H2现场总 线，作为现场总线控制系统控制级以上通信网络的主干网，它与 H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构。
➢ HSE网络遵循标准的以太网规范，并根据过程控制的需要适 当增加了一些功能，但这些增加的功能可以在标准的Ethernet结 构框架内无缝地进行操作，因而FF HSE总线可以使用当前流行 的商用（COTS）以太网设备。100Mbps以太网拓扑是采用交换 机形成星形连接，这种交换机具有防火墙功能，以阻断特殊类型 的信息出入网络。HSE使用标准的IEEE802.3信号传输，标准的 Ethernet接线和通信媒体。设备和交换机之间距离，使用双绞线 为100米，光缆可达2千米。HSE使用连接装置（LD）连接H1子 系统，LD执行网桥功能，它允许就地连在H1网络上的各现场设 备，以完成点对点对等通信。HSE支持冗余通信，网络上的任何 设备都能作冗余配置。
Type5 FF HSE现场总线体系结构
FFB是柔性功能模块，用于进行复杂的批处理和混合控制应用，支持数据采集的监控， 子系统接口、事件顺序、多路数据采集、PLC与其它协议通信的网间连结器。
空闲总线位周期计数器（Idle Bus Bit Period Counter）：空闲总线位周期计数器是用来计算总线 上没有主站访问的周期数的，它总是从40开始增加，遇到一个空闲位周期，则“空闲总线位周 期计数器”增加10，遇到主站访问总线，“空闲总线位周期计数器” 重新从40开始计。
从站（Slave）：在收到主站的请求后，在一定的时间内返回相应的响应，从站不能拥有令牌， 对总线的访问是被动的，只有在被某个主站访问时才能占用总线返回响应。
网关（Gateway）:是连接两个或更多段总线的设备。P-NET是多段多网络总线，段与段之间以 网关相连。网关即起到隔离总线段的作用，又在段与段之间进行信息的传递，实现不同总线段 之间的通信。
➢ IEC/SC65C最初定义的H1总线为用于制造或过程区 域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总 线； H2总线为无需解决两线制供电、用于装置间传送 信息的高速串行总线。
➢H1和H2总线相辅相成构成了完整的工业自动化系统 信息通信网络。
Type1 TS61158 现场总线
1998年前，IEC/SC65C只推荐一种类型的现 场总线，该总线主要采纳Foundation Fieldbus总 线和WorldFIP总线基本技术，并严格按照IEC定 义制定现场总线标准。它支持各种工业领域的信 息处理、监视和控制系统，用于过程控制传感器、 执行器和本地控制器之间的低级通信，可以与工 厂自动化的PLC实现互连。
Type1通用现场总线网络结构
H2面向过程控制级、监控管理级 和高速工厂自动化的应用，其速 率为1，2.5和100Mbps。
H1主要用于现场级，其速率为31.25Kbps，负责两线制向现场仪表供电，支持带总线供 电设备的本质安全
TYPE 2
Type2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线
总线访问计数器（Bus Access Counter）：总线访问计数器是用来纪录访问总线的主站的站号， 并且利用该站号来实现总线的同步。每次令牌从一个主站传给另一个主站时“总线访问计数器” 都要加1，访问总线的主站的站号要与总线访问计数器的值相等，否则会出现总线不同步错误。
Tpye5 FF HSE现场总线
节点（Node）：节点是指连结到总线上的设备。P-NET协议的节点包括三种类型：主站、从站 和网关。
主站（Master）：在P-NET协议中是惟一可以拥有令牌，并发出请求信息的节点，主站对总线 的访问是主动的。在主站获得总线令牌后允许在一定的时间内访问总线，拥有一次令牌只能发 送一次请求，主站在使用完令牌后即将令牌传给下一个主站。
Ethernet/IP以太网工业协议是一种开放的工业网 络，它使用有源星形拓扑结构，可以将10Mbps和 100Mbps产品混合使用。该协议在TCP/UDP/IP之上 附加控制和信息协议（CIP），提供一个公共的应用 层。CIP的控制部分用于实时I/O报文，其信息部分用 于报文交换。ControlNet和Ethernet/IP都使用该协 议通信，分享相同的对象库、对象和设备行规，使得 多个供应商的设备能在上述整个网络中实现即插即用。 对象的定义是严格的，在同一种网络上支持实时报文、 组态和诊断。为了提高工业以太网的实时性能， ODVA（开放的DeviceNet供应商协会）于2003年8 月公布IEEE1588“用于Ethernet/IP实时控制应用
现场总线控制系统
10种现场总线标准与工业以太网
第1 部分 10种现场总线标准
➢按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，安装在制 造或过程区域的现场装置与控制室的自动控制装置之 间的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总 线。
➢根据使用场合和用途不同，现场总线又分为H1低速 现场总线和H2高速现场总线。
的时钟同步”标准。
Type2 现场总线系统体系结构
TYPE 3
Βιβλιοθήκη Baidu
TYPE 4
通信方式采用虚拟令牌（—Virtual Token）传递方式。 只有主站可以拥有令牌，主站在拥有令牌时，可以向 从站发出一个请求，从站在390s内访问总线，以保 存在内存中的数据立即返回一个响应，从而完成一次 通信循环。数据在内存中的存储顺序是符合FIFO机 制的每个节点含有一个通用的单芯片微处理器，可以 完成测量、标定、转换和应用功能。P-NET总线的物 理层采用RS-485标准，使用屏蔽双绞线通信电缆， 当通信频率为76.8KHz时，传输距离可达到1.2km。 P-NET采用NRZ异步传输方式。
➢ 1998年，美国Fieldbus Foundation（FF）基金会决定采用 高速以太网（High Speed Ethernet，HSE）技术开发H2现场总 线，作为现场总线控制系统控制级以上通信网络的主干网，它与 H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构。
➢ HSE网络遵循标准的以太网规范，并根据过程控制的需要适 当增加了一些功能，但这些增加的功能可以在标准的Ethernet结 构框架内无缝地进行操作，因而FF HSE总线可以使用当前流行 的商用（COTS）以太网设备。100Mbps以太网拓扑是采用交换 机形成星形连接，这种交换机具有防火墙功能，以阻断特殊类型 的信息出入网络。HSE使用标准的IEEE802.3信号传输，标准的 Ethernet接线和通信媒体。设备和交换机之间距离，使用双绞线 为100米，光缆可达2千米。HSE使用连接装置（LD）连接H1子 系统，LD执行网桥功能，它允许就地连在H1网络上的各现场设 备，以完成点对点对等通信。HSE支持冗余通信，网络上的任何 设备都能作冗余配置。
Type5 FF HSE现场总线体系结构
FFB是柔性功能模块，用于进行复杂的批处理和混合控制应用，支持数据采集的监控， 子系统接口、事件顺序、多路数据采集、PLC与其它协议通信的网间连结器。