現場總線的現狀與發展簡述

      現場總線發展迅速，現處于群雄并起、百家爭鳴的階段。目前已開發出有40多種現場總線，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、P-Net、FIP、ISP等，較流行的有5種，分別是FF、Profitbus、HART、CAN和LonWorks。

　　一、 HART

　　(Highway Addressable Remote Tranducer可尋址遠程傳感器數據通路)美國Rosemount公司1985年推出，主要應用于智能變送器。HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應時間的通信，通過在4-20mA電源信號線上疊加不同頻率的正弦波來傳送數字信號，從而保證了數字系統和傳統模擬系統的兼容性。經過10多年的發展，HART技術在國外已經十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業標準。

　　HART采用統一的設備描述語言DDL?，F場設備開發商采用這種標準語言來描述設備特性，由HART基金會負責登記管理這些設備描述并把它們編為設備描述字典，主設備運用DDL技術來理解這些設備的特性參數而不必為這些設備開發專用接口。但由于這種模擬數字混合信號制，導致難以開發出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統主機作為主設備的雙主設備系統。

　　二、 Profibus現場總線

　　它是作為德國國家標準和歐洲國家標準的現場總線標準，是一種國際化、開放式，不依賴于設備生產商的現場總線標準。該項技術是由西門子公司為主的十幾家德國公司、研究所共同推出的。它采用OSI模型的物理層、數據鏈路層。

　　PROFIBUS協議結構是根據ISO7498國際標準，以開放式系統互聯網絡(Open System Interconnection-OSI)作為參考模型的。該模型共有七層。

　　(1)PROFIBUS-DP：定義了第一.二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。

　　(2)PROFIBUS-FMS：定義了第一.二.七層，應用層包括現場總線信息規范(Fieldbus Message Specification - FMS)和低層接口(Lower Layer Interface - LLI)。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協調不同的通信關系并提供不依賴設備的第二層訪問接口。

　　(3) PROFIBUS-PA：PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC1158-2標準，PA的傳輸技術可確保其本征安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。( 注：第一層為物理層，第二層為數據鏈路層，第三-六層末使用，第七層為應用層)

　　PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。

　　三、 基金會現場總線(foundation fieldbus)

　　在現場總線標準的研究制訂過程中，出現過多種企業集團或組織，通過不斷的競爭，到1994年在國際上基本上形成了兩大陣營，一個以Fisher-Rosemount公司為首，聯合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協議;另一個以Honeywell公司為首，聯合歐洲150家公司制訂的World FIP協議。這兩大集團于1994年合并，成立現場總線基金會(Fieldbus Foundation,FF)，致力于開發國際上統一的現場總線協議。FF的體系結構參照ISO/OSI模型的第1、2、7層協議，即物理層、數據鏈路層和應用層，另外增加了用戶層。FF提供兩種物理標準：H1和H2。H1為用于過程控制的低速總線，速率為31.25kbps,傳輸距離為200m、400m、1200m和1900m四種。H2的傳輸速率可為1Mbps和2.5Mbps兩種，其通信距離分別為750m和500m。物理傳輸介質可支持雙絞線、同軸電纜和光纖，協議符合IEC1158-2標準。

　　四、 LonWork(Local Operating Network局部操作網)現場總線

　　是由美國Echelon公司于1990年正式推出的。它采用ISO/OSI模型的全部7層協議，采用了面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置，其最大傳輸速率為1.5Mbps,傳輸距離為2700m，傳輸介質可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。采用的LonTalk協議被封裝在Neuron芯片中，內含三個8位微處理器，一個負責介質訪問控制，一個負責網絡處理，一個負責應用處理。

　　五、 控制局域網(Control Area Network，CAN)控制網絡

　　最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。CAN結構模型取ISO/OSI模型的第1、2、7層協議，即物理層、數據鏈路層和應用層。通信速率最高可達1Mbps，通信距離最遠可達10000m。物理傳輸介質可支持雙絞線，最多可掛接設備110個。CAN在我國的應用較早，我國華控技術公司基于CAN協議開發了SDS智能分布式系統;和利時公司開發的HS2000系統的內部網絡就是應用CAN。