4、CAN現(xiàn)場總線

　　CAN是控制網(wǎng)絡(luò)ControlAreaNetwork的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范 現(xiàn)已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用在離散 控制領(lǐng)域。CAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連模型基礎(chǔ)上的，不過，其模型結(jié)構(gòu)只有3層，只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂上層的應(yīng)用 層。其信號傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/kbps，可掛接設(shè)備最多可達(dá)110個(gè)。

　　CAN的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動關(guān)閉的功能以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線 的聯(lián)系，使總線上的其它節(jié)點(diǎn)及其通信不受影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN支持多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均在任意時(shí)刻主動向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，支持 點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。它采用總線仲裁技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸信息時(shí)，優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級 低的節(jié)點(diǎn)則主動停止發(fā)送，從而避免了總線沖突。已有多家公司開發(fā)生產(chǎn)了符合CAN協(xié)議的通信芯片，如Intel公司的82527，Motorola公司的 MC68HC05X4，Philips公司的82C250等。還有插在PC機(jī)上的CAN總線接口卡，具有接口簡單、編程方便、開發(fā)系統(tǒng)價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

　　5、Devicenet現(xiàn)場總線

　　Devicenet是一種低成本的通訊總線。它將工業(yè)設(shè)備（如：限位開關(guān)，光電傳感器，閥組，馬達(dá)啟動器，過程傳感器，條形碼讀取器，變頻驅(qū)動器，面板顯示器和操作員接口）連接到網(wǎng)絡(luò)，從而消除了昂貴的

　　硬接線成本。直接互連性改善了設(shè)備間的通訊，并同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的。

　　Devicenet是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，它在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時(shí)，減少了配線和安裝工業(yè)自動化設(shè)備的成本和時(shí)間。 DeviceNet不僅僅使設(shè)備之間以一根電纜互相連接和通訊，更重要的是它給系統(tǒng)所帶來的設(shè)備級的診斷功能。該功能在傳統(tǒng)的I/O上是很難實(shí)現(xiàn)的。

　　Devicenet是一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范和協(xié)議都是開放的，供貨商將設(shè)備連接到系統(tǒng)時(shí)，無需為硬件，軟件或授權(quán)付費(fèi)。任何對DeviceNet技 術(shù)感興趣的組織或個(gè)人都可以從開放式DeciceNet供貨商協(xié)會（ODVA）獲得DeviceNet規(guī)范，并可以加入ODVA，參加對 DeviceNet規(guī)范進(jìn)行增補(bǔ)的技術(shù)工作組。

　　Devicenet的許多特性沿襲于CAN，CAN總線是一種設(shè)計(jì)良好的通信總線，它主 要用于實(shí)時(shí)傳輸控制數(shù)據(jù)。DeviceNet的主要特點(diǎn)是：短幀傳輸，每幀的最大數(shù)據(jù)為8個(gè)字節(jié)；無破壞性的逐位仲裁技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)最多可連接64個(gè)節(jié)點(diǎn)；數(shù) 據(jù)傳輸波特率為125kb/s、250kb/s、500kb/s；點(diǎn)對點(diǎn)、多主或主/從通信方式；采用CAN的物理和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約。

　　6、HART現(xiàn)場總線

　　HART是HighwayAddressableRemoteTransduer的縮寫。最早由Rosemout公司開發(fā)并得到80多家著名儀表公司的 支持，于1993年成立了HART通信基金會。這種被稱為可尋址遠(yuǎn)程傳感高速通道的開放通信協(xié)議，其特點(diǎn)是現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，屬于模擬系 統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中工業(yè)過程控制的過渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場競爭能力，得到了較好的發(fā)展。

　　HART通信模型 由3層組成：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層采用FSK（FrequencyShiftKeying）技術(shù)在4～20mA模擬信號上迭加一個(gè)頻率信 號，頻率信號采用Bell202國際標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)傳輸速率為1200bps，邏輯0的信號頻率為2200Hz，邏輯1的信號傳輸頻率為1200Hz。數(shù)據(jù)鏈 路層用于按HART通信協(xié)議規(guī)則建立HART信息格式。其信息構(gòu)成包括開頭碼、顯示終端與現(xiàn)場設(shè)備地址、字節(jié)數(shù)、現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)與通信狀態(tài)、數(shù)據(jù)、奇偶校驗(yàn) 等。其數(shù)據(jù)字節(jié)結(jié)構(gòu)為1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，1個(gè)終止位。應(yīng)用層的作用在于使HART指令付諸實(shí)現(xiàn)，即把通信狀態(tài)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信息。它 規(guī)定了一系列命令；按命令方式工作。它有3類命令，第一類稱為通用命令，這是所有設(shè)備理解、執(zhí)行的命令；第二類稱為一般行為命令，它所提供的功能可以在許 多現(xiàn)場設(shè)備（盡管不是全部）中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的現(xiàn)場設(shè)備的功能庫；第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命既可以在基金 會中開放使用，又可以為開發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。在一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中通常可發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這3類命令。

　　HART支持點(diǎn)對點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式。按應(yīng)答應(yīng)方式工作時(shí)的數(shù)據(jù)更新速率為2～3次/s，按廣播方式工作時(shí)的數(shù)據(jù)更新速率為3～4次/s，它 還可支持兩個(gè)通信主設(shè)備?？偩€上可掛設(shè)備數(shù)多達(dá)15個(gè)，每個(gè)現(xiàn)場設(shè)備可有256個(gè)變量，每個(gè)信息最大可包含4個(gè)變量。最大傳輸距離3000m，HART采 用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL?，F(xiàn)場設(shè)備開發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性，由HART基金會負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典，主設(shè) 備運(yùn)用DDL技術(shù)，來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)專用接口。但由于這種模擬數(shù)字混信號制，導(dǎo)致難以開發(fā)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，可滿足本安防爆要求。

　　7、CC-Link現(xiàn)場總線

　　CC-Link是 Control&CommunicationLink（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的縮寫，在1996年11月，由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出，其增 長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額，目前在歐洲和北美發(fā)展迅速。在其系統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時(shí)以10Mbit/s高速傳送至現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，具有性能卓 越、使用簡單、應(yīng)用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復(fù)雜的問題，同時(shí)具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng) 絡(luò)，同時(shí)也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。2005年7月CC-Link被中國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)為中國國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件。

　　CC-Link的技術(shù)在不斷的進(jìn)步和發(fā)展過程中，CLPA在2002年推出CC-Link家簇下端產(chǎn)品和協(xié)議CC-Link/LT，主要用于開關(guān)量數(shù)據(jù) 的傳輸和通信，使CC-Link在整個(gè)結(jié)構(gòu)上更加完善和豐滿，并且其成本將更加降低。2003年初，CLPA宣布推出CC-LinkV2.0版本，是原來 的系統(tǒng)通信量擴(kuò)大了8倍。

　　總之，CC-Link是一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、性能卓越、應(yīng)用廣泛、使用簡單、成本較低的開放式現(xiàn)場總線，其在中國的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用有著廣闊的前景。

　　8、WorldFIP現(xiàn)場總線

　　WORLDFIP是法國FIP公司在1988年最先推出的現(xiàn)場總線技術(shù)。實(shí)際上，WORLDFIP最早提供了現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，使現(xiàn)場總線系統(tǒng)初步具有了信息化的技術(shù)特征。

　　WorkdFIP的北美部分與ISP合并為FF以后，WorldFIP的歐洲部分仍保持獨(dú)立，總部設(shè)在法國。其在歐洲市場占有重要地位，特別是在法國占 有率大約為60%。WorldFIP的特點(diǎn)是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同的應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且沒有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋，用軟件的辦法來解決高速和低速的銜 接。WorldFIP與FFHSE可以實(shí)現(xiàn)“透明聯(lián)接”，并對FF的H1進(jìn)行了技術(shù)拓展，如速率等。在與IEC61158第一類型的連接方 面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。

　　WorldFIP融合了控制技術(shù)和信息技術(shù)，是一種先進(jìn)而開放的現(xiàn)場總線。在協(xié)議的設(shè)計(jì)上，一開始就把滿足各種環(huán)境下對生產(chǎn)控制的要求和工業(yè)用戶的實(shí)際 需要放在首位，并且考慮了相關(guān)技術(shù)，尤其是信息技術(shù)發(fā)展所帶來的影響。開發(fā)出的WorldFIP在一條總線上，在單一協(xié)議的框架內(nèi)，在有調(diào)度的訪問控制 下，既傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、又傳輸隨機(jī)信息，兩者之間互不影響，從而既是實(shí)時(shí)的可預(yù)測性的，又是面向未來的可與Internet連接的現(xiàn)場總線。

　　WorldFIP現(xiàn)場總線采用曼徹斯特編碼方式并利用磁性變壓器隔離，具有良好的抗電磁干擾能力，根據(jù)測試，在級干擾條件下，能保證正常通信。因此，非常適用于電磁干擾比較強(qiáng)的場合。

　　前開發(fā)WorldFIP產(chǎn)品具有很多有利條件，如他的技術(shù)成熟、資料完整并易獲得、現(xiàn)成產(chǎn)品種類齊全、基礎(chǔ)期間容易得到等。此外還有各種實(shí)際應(yīng)用可供參考。只需不多的投入，在較短的時(shí)間內(nèi)即可完成產(chǎn)品的開發(fā)。

　　9、INTERBUS現(xiàn)場總線

　　INTERBUS是德國Phoenix公司推出的較早的現(xiàn)場總線，2000年2月成為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158。INTERBUS采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷性和易維護(hù)性。其采用集總幀型的數(shù)據(jù) 環(huán)通信，具有低速度、高效率的特點(diǎn)，并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛?；該總線的實(shí)時(shí)性、抗干擾性和可維護(hù)性也非常出色。INTERBUS廣泛地應(yīng)用 到汽車、煙草、倉儲、造紙、包裝、食品等工業(yè)，成為國際現(xiàn)場總線的領(lǐng)先者。

　　此外較有影響的現(xiàn)場總線還有丹麥公司Process-DataA/S提出的P-Net，該總線主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、食品等行業(yè)；SwiftNet現(xiàn)場總線主要使用在航空航天等領(lǐng)域。

　　結(jié)束語

　　現(xiàn)場總線適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的方向，使用現(xiàn)場總線技術(shù)必將帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。