现代电气控制技术任振辉电子课件现代电气控制技术第8章节.ppt

6.2.3 现场总线概述 国际电工委员会IEC61158给出的定义为“现场总线是 安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线”。 目前，比较著名的现场总线包括基金会现场总线（Foundation Fieldbus，FF）、PROFIBUS（Process Fieldbus）现场总线、LonWorks现场总线和CAN现场总线。 （1）基金会现场总线 基金会现场总线由现场总线基金会开发，1996年颁布低速总线标准H1。现场总线基金会不依附于某个公司或企业团体，是非商业化的国际标准化组织，致力于建立国际上统一的现场总线协议。基金会现场总线是为适应自动化系统，特别是过程自动化系统专门设计的，可以工作在工厂生产的现场环境，能适应本质安全防爆的要求，可通过传输数据的总线为现场设备提供工作电源。基金会现场总线标准无专利许可要求，任何生产厂家都可使用。 （2）PROFIBUS现场总线 PROFIBUS现场总线是开放式的现场总线，已被纳入 现场总线国际标准IEC 61158和EN 50170，是一种国际化、不依赖于设备生产厂商的现场总线标准，广泛应用于制造业自动化、楼宇、交通、电力等自动化领域。 PROFIBUS现场总线传输速率最大为12Mbit/s，响应时间 典型值为1ms，网络最多可以串接10个中继器来延长通信距离， 使用屏蔽双绞线电缆（最长9.6km）或光缆（最长90km）。 PROFIBUS由三个兼容部分组成，分别为PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布式外部设备）、PROFIBUS-PA（Process Automation，过程自动化）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，现场总线报文规范）。 PROFIBUS-DP是一种高速低成本通信，用于 现场层的高速数据传送，特别适合于PLC与现 场级分布式I/O设备（如西门子的ET 200）之间的通信。 各主站间为令牌传递，主站与从站间为主从传送，支持单主或多主系统，最多可以接127个从站。 PROFIBUS-PA是PROFIBUS用于解决过程自动化的一种方案的总称，用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输。适应所有的过程自动化领域，对防爆区域的传感器、执行器与中央控制系统的通信PROFIBUS-PA是优选的；完全满足化学工业用户组织对数字现场总线的要求。 PROFIBUS-FMS主要用于系统级和车间级的不同供应商自动化系统间传输数据。FMS提供了范围广泛的功能来保证它的普遍应用，不同的应用领域，其具体需要的功能范围必须与具体应用要求相适应。FMS对行规作了如下规定：控制间的通信、楼宇自动化和低压开关设备。 （3）LonWorks现场总线 LonWorks是美国Echelon公司1992年推出的局部 操作网络。LonWorks技术为设计和实现可互操作的控制网络提供了一套完整、开放、成品化的解决途径。 LonWorks技术的核心是神经元芯片（Neuron Chip），该芯片内部装有3个微处理器：MAC处理器，完成介质访问控制；网络处理器，完成OSI的3～6层网络协议；应用处理器，完成用户现场控制应用。它们之间通过公用存储器传递数据。 神经元芯片设有11个I/O口，可根据需求的不同来灵活配置与外围设备的接口，还有一个时间计数器，能完成Watchdog、多任务调度和定时功能。 LonWorks的通信协议为LonTalk，固化在神经元芯片内，是直接面向对象的网络协议。由于硬件芯片的支持，使它实现了实时性和接口的直观、简洁等现场总线的应用要求。 （4）CAN总线 CAN总线由德国BOSCH公司开发，被ISO制定为国际 标准ISO 11898和ISO 11519。由于其具有的高可靠性和良好的错误检测能力而受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强、振动大的工业环境。 IEC的现场总线标准IEC 61158包括8种现场总线类型： （1）原IEC 61158技术报告，即现场总线基金会的H1。 （2）Control Net（美国Rockwell公司支持）。 （3）PROFIBUS（德国西门子公司支持）。 （4）P-NET（丹麦Process Data公司支持）。 （5）FF的HSE（高速以太网，美国Fisher Rosemount公司支持）。 （6）Swift Net（美国波音公司支持）。 （7）WorldFIP（法国Alstom公司支持）。 （8）Inerbus（德国Phoenix Contact公司支持）。 ★6.3 西门子SIMATIC NET 西门子公司提供的典型工厂自动化系统