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       按照電工會IEC/SC65C的定義,安裝在制造或區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行和多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。根據(jù)和用途不同,現(xiàn)場總線又分為H1低速現(xiàn)場總線和H2高速現(xiàn)場總線。IEC/SC65C初定義H1總線為用于制造或區(qū)域的、通過兩根傳輸線向現(xiàn)場裝置供電的低速串行總線,H2總線為*解決兩線制供電,用于裝置間傳送的高速串行總線。H1和H2總線相輔相成構(gòu)成了完整的自動化通信網(wǎng)絡(luò)。

        經(jīng)過長達15年的爭論,IEC61158用于控制的現(xiàn)場總線于2000年初終于通過,現(xiàn)場總線之爭逐漸隨之退潮,IEC/SC65C/WG6現(xiàn)場總線會到此也完成了歷史使命。為了進一步完善IEC61158,IEC/SC65C成立了M9現(xiàn)場總線修訂小組,繼續(xù)這方面的工作。M9工作組在原來8種類型現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)上不斷完善擴充,于2001年8月制定出由10種類型現(xiàn)場總線組成的*三版現(xiàn)場總線,它們是:ype1 S61158 現(xiàn)場總線、ype2 ConrolNe 和 Eherne/IP 現(xiàn)場總線、ype3 Profibus現(xiàn)場總線、ype4 P-NE現(xiàn)場總線、ype5 HSE現(xiàn)場總線、ype6 Swif-Ne 現(xiàn)場總線、ype7 WorldIP現(xiàn)場總線、ype8 INERBUS現(xiàn)場總線、ype9 H1現(xiàn)場總線以及ype10 PROIne現(xiàn)場總線,該于2003年4月成為正式。限于篇幅,本文對10種類型總線做概要論述,并簡單綜述上述總線近三年來進展。

        1 ype1 S61158 現(xiàn)場總線

        ype1 現(xiàn)場總線由以下部分構(gòu)成:

    • PhL:IEC61158-2:1993的**集(Superse);

    • oundaion ieldbus的**集;

    • WorldIP的功能**集;

    • DLL:IEC S61158-3,S61158-4;

    • oundaion ieldbus的**集;

    • WorldIP的功能**集;

    • AL:IEC S61158-5,S61158-6。

        1998年之前,IEC/SC65C只推薦一種類型的現(xiàn)場總線,該總線主要采納oundaion ieldbus總線和WorldIP總線基本,并嚴格按照IEC定義制定現(xiàn)場總線,由于各種原因,經(jīng)過多輪未獲通過,只能按規(guī)定成為報告S61158,以此為基礎(chǔ)形成了現(xiàn)在的ype1現(xiàn)場總線。電工會推薦的通用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示,從圖中可以看出現(xiàn)場總線可以支持各種領(lǐng)域的處理、和控制,用于控制傳感器、執(zhí)行器和本地控制器之間的低級通信,可以與工廠自動化的PLC實現(xiàn)互連。在這里,H1現(xiàn)場總線主要用于現(xiàn)場級,其速率為31.25Kbps,負責兩線制向現(xiàn)場儀表供電,并能支持帶總線供電設(shè)備的本質(zhì)安全;H2現(xiàn)場總線主要面向控制級、監(jiān)控級和高速工廠自動化的應(yīng)用,其速率為1Mbps,2.5Mbps和100Mbps。


    圖1 通用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        2 ype2 ConrolNe和Eherne/IP現(xiàn)場總線

        由ConrolNe Inernaional(CI)組織負責制定的ype2現(xiàn)場總線由以下部分組成:

    • PhL和DLL:ConrolNe;

    • AL:Conrol Ne和Eherne/IP。

        ype2現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。ConrolNe采用一種新的通信,即生產(chǎn)者/客戶(Producer/Consumer),這種允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點,同時從單個數(shù)據(jù)源存取相同的數(shù)據(jù),其主要特點是強了的功能,了效率和實現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)的媒體送取,通過時間存取算法來控制,即采用并行時間域多路存?。–DMA),在每個網(wǎng)絡(luò)刷新間隔(NUI)內(nèi)調(diào)節(jié)節(jié)點的傳送機會。


    圖2 ype2 現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)

        Eherne/IP以太網(wǎng)協(xié)議是一種開放的網(wǎng)絡(luò),它有源星形拓撲結(jié)構(gòu),可以將10Mbps和100Mbps產(chǎn)品混合。該協(xié)議在CP/UDP/IP之上附加控制和協(xié)議(CIP),提供一個公共的應(yīng)用層。CIP的控制部分用于實時I/O報文,其部分用于報文交換。ConrolNe和Eherne/IP都該協(xié)議通信,分享相同的對象庫、對象和設(shè)備行規(guī),使得多個供應(yīng)商的設(shè)備能在上述整個網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)即插即用。對象的定義是嚴格的,在同一種網(wǎng)絡(luò)上支持實時報文、組態(tài)和診斷。為了以太網(wǎng)的實時能,ODVA(開放的DeviceNe供應(yīng)商協(xié)會)于2003年8月公布了IEEE1588“用于Eherne/IP實時控制應(yīng)用的時鐘"


      3 ype3 Profibus 現(xiàn)場總線

        ype3 現(xiàn)場總線Profibus用戶組織PNO的支持,德國西門子公司則是Profibus產(chǎn)品的主要供應(yīng)商。Profibus系列由三個兼容部分組成,即Profibus-DP、Profibus-MS和Profibus-PA三條總線構(gòu)成。為了Profibus總線能,近幾年P(guān)NO推出了新版本的Profibus-DP-V1和Profibus-DP-V2,同時逐步取消Profibus-MS總線。擴展的Profibus-DP現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)如圖3所示,Profibus-DP特別適用于設(shè)備級自動控制與分散I/O之間高速通信。Profibus-PA專為自動化設(shè)計,它能夠?qū)⒆兯推骱蛨?zhí)行器連接到一根公共總線,兩根線就可以完成供電和數(shù)據(jù)通信,并能實現(xiàn)本質(zhì)安**。以此為基礎(chǔ),擴展的DP功能DPV1進一步完善了Profibus-PA功能;DPV2解決了從站之間的通信與時間等重大問題。


    圖3 ype3 Profibus現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)

        Profibus-DPV1主要了非循環(huán)服務(wù),并擴大了與2類主站的通信。,Profibus-DP能的特征是在循環(huán)連接(Mscy-C1)的基礎(chǔ)上應(yīng)用數(shù)據(jù)交換服務(wù),實現(xiàn)一個主站和一系列從站之間集中的數(shù)據(jù)交換。1類主站指PLC、PC或控制器。2類主站指操作員站和編程器等。DPV1擴展了上述功能,在已有的Mscy-C1連接基礎(chǔ)上了非循環(huán)服務(wù),利用新的服務(wù)可以對從站中任何數(shù)據(jù)組進行讀寫。過去,2類主站只能利用DP從站的無連接服務(wù),現(xiàn)在則可通過面向連接的通信對數(shù)組進行非循環(huán)讀寫,同時為進入因特網(wǎng)通信擴充了功能。

        Profibus-DPV2可以實現(xiàn)循環(huán)通信、非循環(huán)通信以及從站之間的通信。由于從站之間可直接通信,通信時間縮短1個DP總線周期和主站周期,從而使反應(yīng)時間縮短60%至90%,同時建立了等時間間隔的總線循環(huán)周期,其時間偏差小于1μs,即適用于高精度定位控制,又可實現(xiàn)閉環(huán)控制。DPV2可根據(jù)不同的應(yīng)用需要行規(guī)(profile),如用于運動控制的ProfiDrive和用于聯(lián)鎖保護的ProfiSafe等。

        4 ype4 P-NE現(xiàn)場總線

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