现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。
1 现场总线的发展
计算机控制系统的早期，采用一台小型机控制几十条控制回路，目的是降低每条回路的成本。但由于计算机的故障将导致所有控制回路失效，所以后来发展成分布式控制（DCS），即由多台微机进行数据采集和控制，微机间用局域网（LAN）连接起来成为一个统一系统。DCS沿用了二十多年，其优点和缺点均充分显露。最主要的问题仍然是可靠性：一台微机坏了，该微机管辖下的所有功能都失效；一块AD板上的模/数转换器坏了，该板上的所有通道（8或16个）全部失效。曾有过采用双机双I/O等冗余设计，但这又增加了成本，增加了系统的复杂性。为了克服系统可靠性、成本和复杂性之间的矛盾，更为了适应广大用户要求的系统开放性、互操作性要求，实现控制系统的网络化，一种新型控制技术──现场总线控制系统（FCS）正迅速发展起来。
1.1 什么是现场总线
从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。
通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。
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传统的接线方式
现场总线接线方式
图1 传统控制系统接线方式和现场总线系统接线方式的比较
1.2 现场总线的特点
现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：
（1）布线简单
这是大多现场总线共有的特性，现场总线的最大革命是布线方式的革命，最小化的布线方式和最大化的网络拓扑使得系统的接线成本和维护成本大大降低。由于采用串行方式，所以大多数现场总线采用双绞线，还有直接在两根信号线上加载电源的总线形式。这样，采用现场总线类型的设备和系统给人明显的感觉就是简单直观。
（2）开放性
一个总线必须具有开放性，这指两个方面：一方面能与不同的控制系统相连接，也就是应用的开放性；另一方面就是通讯规约的开放，也就是开发的开放性。只有具备了开放性，才能使得现场总线既具备传统总线的低成本，又能适合先进控制的网络化和系统化要求。
（3）实时性
总线的实时性要求是为了适应现场控制和现场采集的特点。一般的现场总线都要求在保证数据可靠性和完整性的条件下具备较高的传输速率和传输效率。总线的传输速度要求越快越好，速度越快，表示系统的响应时间就越短，但是传输速度不能仅靠提高传输速率来解决，传输的效率也很重要。传输效率主要是有效用户数据在传输帧中的比率还有成功传输帧在所有传输帧的比率。
（4）可靠性
一般总线都具备一定的抗干扰能力，同时，当系统发生故障是，具备一定的诊断能力，以最大限度的保护网络，同时较快的查找和更换故障节点。总线故障诊断能力的大小是由总线所采用的传输的物理媒介和传输的软件协议决定的，所以不同的总线具有不同的诊断能力和处理能力。
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2 现场总线的应用领域
现场总线的种类很多，据不完全统计，目前国际上有40多种现场总线。导致多种现场总线同时发展的原因有两个，一是工业技术的迅速发展，使得现场总线技术在各种技术背景下得以快速发展，并且迅速得到普及，但是普及的层面和程度受到不同技术发展的侧重点不同而各不相同；另一方面，工业控制领域“高度分散、难以垄断”，这和家用电器技术的普及不同，工业控制所涵盖的领域往往是多学科、多技术的边缘学科，一个领域得以推广的总线技术到了另一个新的领域有可能寸步难行。
2.1控制系统的层次
控制系统是有不同的层次的，图2简明地表示出控制系统的金字塔结构。左边的文字表示系统的逻辑层次，由上到下分别为协调级、工厂级、车间级、现场级和操作器与传感器级。现场总线涉及的是最低两级。右边文字表示系统的物理设备层次，由上到下依次为主计算机、可编程序控制器、工业逻辑控制器、传感器与操作器（如感应开关、位置开关、电磁阀、接触器等等）。
图2
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2.2 各种现场总线的应用范围
I DCS监控 大型PLC 工作站 PLC 设备 IT Field 小型PLC和 小型工控机 传感器 复杂传感器/执行器 简单传感器/执行器 位 ASI 2 2 8 字节 30 128(128) (256) 帧 文件 图3
对应不同的系统层次，现场总线有着不同的应用范围。图3例举了几种主要现场总线的应用范围。纵坐标由下往上表示设备由简单到复杂，即由简单传感器、复杂传感器、小型PLC或工业控制机到工作站、中型PLC再到大型PLC、DCS监控机等，数据通信量由小到大，设备功能也由简单到复杂。横坐标表示通信数据传输的方式，从左到右，依次为二进制的位传输、8位及8位以上的字传输、128位及以上的帧传输以及更大数据量传输的文件传输。
从图3看出，ASI、Sensorloop、Seriplex等总线适用于由各种开关量传感器和操作器组织的底层控制系统，而DeviceNet、Profibus-DP和WorldFIP适用于字传输额的各种设备，至于Profibus-PA、Fieldbus Foundation等更多地适用于帧传输的仪表自动化设备。所以对我们适用的总线在Sensor和Equipment的区域内。
在发达国家，现场总线技术从20世纪80年代开始出现并逐步推广到现在，已经被工业控制领域广泛应用。据说，2002年欧洲有40％的自动化工程项目采用了现场总线控制系统，预计到2005年将达65～70％。在国内，现场总线首先用在外国公司在华投资的生产线，比如几乎所有外资汽车生产企业都有使用现场总线的生产线。啤酒罐装、烟草加工、机械装配、产品包装等生产线也大量使用现场总线。一些市政工程也开始使用现场总线。在中国，20世纪90年中后期引入现场总线，至今在技术概念上已被广泛接受，用户群和使用面迅速增加和扩大，许多自动化项目把现场总线控制作为选择方案之一，还有不少本土化的现场总线产品出现，并迅速得以产业化。
目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。
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3 现场总线的标准 3.1 IEC61158的制定
1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。
发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。
因为德国派的反对,数据链路层和其它层在1998年9月30日投票失败（赞成票68％，反对票32％，），这样IEC61158就只能作为技术报告出版。但是事情并未了结，美法等国立即提出了提案，要求对反对票的技术理由进行审议。
1998年11月15日IEC、SC65C下发了文件，要求对德国等6国的反对票是否含有技术理由进行表决。1999年1月29日以63％的结果支持美法提案。
1999年6月17日IEC执委会否定了德国等6国的反对票，重新计票的结果使原61158标准得以通过。IEC执委会另一个决定是允许其他1－2个现场总线作为子集进入61158（意味着允许Profibus有条件地进入国际标准）。将在1999年的10月下旬发布修改的61158文件草案，12月投票。如否决，原来的61158方案将在1999年年底成为出版物（意味着Profibus的利益方如继续反对的话将被排除在国际标准之外）。
经过有关各方的共同努力和协商妥协，在1999年年底的投票表决中，经过修改后加入Control Net等7种协议的IEC61158国际标准已经正式获得通过。投票情况如下：P成员（即有投票权的成员）投票29个，其中25票赞成，4票反对（法国、加拿大、日本与俄罗斯），1票弃权（意大利）。
在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）
类型5 FF HSE（即原FF H2， 美国Fisher Rosemount 公司支持）
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类型6 Swift Net（美国波音公司支持） 类型7 WorldFip（法国Alstom公司支持）
类型8 Interbus（德国Phoenix contact公司支持） 目前61158的基本原则是
不改变原来61158的内容，作为类型1
不改变各个子集的行规，作为其他类型，并对类型1提供接口
3.2 关于IEC62026的情况
IEC62026的情况就没有那么复杂，它的构成如下： IEC62026 －1一般要求 General Rules(in preparation) IEC62026 －2电器网络Device Network(DN)
IEC62026 －3操动器传感器接口Actuator sensor interface(ASI) IEC62026 －4协议（规约）Lontalk
IEC62026 －5灵巧配电系统 Smart distributed system(SDS)
IEC62026 －6多路串行控制总线。Serial Multiplexed Control Bus(SMCB) 另外IEC17B又发出一个NP文件“《Device Word FIP》电器网络“1998年4月投票失败尚未成为IEC62026系列的CD文件。而Interbus努力成为第7 部分。
2000年6月以下文件将进入最后一轮投票，并通过，（即将出版） IEC62026 －1一般要求 General Rules(in preparation) IEC62026 －2电器网络Device Network(DN)
IEC62026 －3操动器传感器接口Actuator sensor interface(ASI) IEC62026 －5灵巧配电系统 Smart distributed system(SDS)
3.3 ISO11898
现场总线领域中，在IEC61158和62026之前，CAN是唯一被批准为国际标准的现场总线。CAN由ISO/TC22技术委员会批准为国际标准ISO11898（通信速率＜1Mbps）和ISO11519（通信速率≤125Kbps）。CAN总线得到了计算机芯片商的广泛支持，它们纷纷推出直接带有CAN接口的微处理器（MCU）芯片。带有CAN的MCU芯片总量已经达到130,000,000片（不一定全部用于CAN总线）；因此在接口芯片技术方面CAN已经遥遥领先于其他所有现场总线。
需要指出的是CAN总线同时是IEC62026 －2电器网络Device Network(DN) 和IEC62026 －5灵巧配电系统 Smart distributed system(SDS) 的物理层，因此它是IEC62026最主要的技术基础。
3.4 现场总线的国家标准及企业标准
由于现场总线的国际标准迟迟不能建立，各种现场总线，设备总线（Device bus）与传感器总线（Sensor bus）趁此机会，风起云涌，相继成立，莫不大肆宣传，推广应用，有些
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大的现场总线组织更是力图扩大自己的地盘，企图造成既成事实，使自己成为国际标准。
现场总线国家标准 德国的PROFIBUS 法国的FIP 英国的ERA 挪威的FINT等 丹麦的PNET 中国的DeviceNet和ASi 现场总线企业标准 Echelon公司的LONWORKS， Phenix Contact公司的Interbus， Rober Bosch公司的CAN， Rosemount公司的HART， Carlo Garazzi公司的Dupline， Process Date公司的P-net， Peter Hans公司的F-Mux 据不完全统计，约有40多种。
目前看来现场总线标准不会统一，多标准并存现象将会持续。由于不同的标准在一定意义上代表着不同的厂商利益，厂商之间市场、利益的竞争会反映到标准的推广、应用和被采纳的广度和深度，所以使得协议之间实际也存在着竞争。那些技术相对落后，支持厂商少或者弱的协议逐步被淘汰，那些技术先进、支持厂商多而强、开放度高的协议更容易被接受，更具有生存和发展的空间。
4几种典型的现场总线介绍 4.1 PROFIBUS
PROFIBUS是1987年，德国联邦科技部集中了13家公司的5个研究所的力量，按ISO/OSI参考模型制订的现场总线的德国国家标准，其主要支持者是德国西门子公司，并于1991年4月在DIN19245中发表，正式成为德国标准。开始只有PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS，1994年又推出了PROFIBUS－PA，它引用了IEC标准的物理层（IEC1158－2,1993年通过），从而可以在有爆炸危险的区域（EX）内连接本质安全型通过总线馈电的现场仪表，这使PROFIBUS更加完善。PROFIBUS已于1996年3月15日批准为欧洲标准EN50170的第2卷。
① 组成：PROFIBUS有三个部分组成：
PROFIBUS-FMS（Field Message Specification） 主要是用来解决车间级通用性通讯任务。可用于大范围和复杂的通讯。总线周期一般小于100ms。
PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）
这是一种经过优化的高速和便宜的通信总线，它的设计是专门为自动控制系统与分散的I/O设备级之间进行通信使用的。总线周期一般小于10ms。
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EN50170 第2卷与DIN19245第1至第4部分加工自动化PROFIBUS－DP快捷－插接方便－效益好，价格适中加工自动化PROFIBUS－FMS通用－应用范围广－多主机通信过程自动化PROFIBUS－PA面向行业－总线馈电（可选）－本质安全（可选）行仪业器规规约约
图4 Profibus 的组成部分
PROFIBUS-PA（Process Automation） 是专门为过程自动化设计的，它可使传感器和执行器按在一根共用的总线上，甚至在本质安全领域也可接上。根据IEC1158－2标准，PROFIBUS-PA用双线进行总线供电和数据通信。
图4为PROFIBUS组成说明，图5为PROFIBUS的应用范围。PROFIBUS支持多主站通信（令牌方式）和主－从通信。 工厂管理系统工厂管理级CNC车间级VME/PCMMS, TCP/IP BackbonePCMMS, TCP/IP BackboneDCSHost现场级PROFIBUS-DPPROFUBUS-PA阀门I/O传动阀门现场设备变送器现场设备 图5 Profibus 应用范围
② 协议结构
PROFIBUS协议结构是根据 ISO7498国际标准以OSI作为参考模型的。但省略了3～6层，同时又增加了服务层。
PROFIBUS－DP使用了第一层（物理层），第二层（数据链路层）和用户接口，第三层到第七层未加以描述。这种结构确保了数据传输的快速和有效进行，直接数据链路映象（DDLM）为用户接口易于进入第二层。用户接口规定了用户系统以及不同设备可调用的应
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用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS－DP设备的设备行为，还提供了传输用的RS485传输技术或光纤传输技术。
PROFIBUS－FMS：对第一层、第二层和第七层（应用层）均加以定义。 PROFIBUS－PA：采用了扩展的DP协议。另外还使用了描述现场设备行为的PA规约。根据IEC1158－2标准，这种传输技术可确保其本质的安全性并通过总线给现场设备供电。使用分段式耦合器，PROFIBUS－PA设备能很方便地集成到PROFIBUS－DP网络上。
PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因而这二套系统可在同一根电缆上同时操作。
③ 传输技术
PROFIBUS提供了三种类型的传输： 用于DP和FMS的RS485传输 用于PA和IEC1158－2传输
光纤（FO）
A. RS485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术，这种技术通常称为H2。采用屏蔽双绞铜线，共用一根导线对。线性总线结构允许站点增加或减少，而且系统的分步投入也不会影响到其它站点的操作。后增加的站点对已投入运行的站点没有任务影响。
传输速率可选：9.6Kbps和12Mbps之间。
站点数：每分段32个站，不带中继器；带中继器可多达127个站 传输距离：
波特率 (Kbps) 距离/段 (m) 9.6 1200 19.2 1200 93.75 1200 187.5 1000 500 400 1500 200 12000 100
B. IEC1158－2传输技术是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，通常称为H1。 传输速率：31.25Kbps，电压式。
站点数：每段最多为32个，总数最多为126个。 距离：采用双绞线电缆，传输距离可达1900m。
C. PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体以增加高速传输的最大距离。许多厂商提供专用总线插头，可将RS485信号转换成光信号和光信号转换成RS485信号，这样就为RS485和光纤传输技术在同一系统上使用提供了一套开关控制的十分简便的方法。
④ 应用情况
PROFIBUS的应用包括了加工制造自动化、过程自动化和楼宇自动化。据调查在1996年PROFIBUS已赢得了43％的德国市场，以及大约41％的欧洲市场。目前各主要的自动化设备生产厂均为其所生产的设备提供PROFIBUS接口，产品范围包括1000多种不同设备和服务，约有200种设备已经认证。PROFIBUS已在全世界十多万的实际应用中取得成功。到1997年1月为止，安装的PROFIBUS芯片已超过一百万台。
4.2 FF（Fundation Fieldbus）基金会现场总线
现场总线基金会是一个国际性的组织，有120多个成员，包括了全球主要的过程控制产
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品的供应商，基金会成员生产的变送器、DCS系统、执行器、流量仪表占世界市场的90％。
FF是迫于用户的压力于1994年6月由ISP与WORLDFIP（北美）合并成立的现场总线基金会。
ISP是可互操作系统协议（Interoperable system protocol）的简称，它基于德国的PROFIBUS标准，成立于1992年9月，当时有100多个公司参加，其中以仪表厂为多，由Fisher Rosemount公司牵头。WORLDFIP是工厂仪表世界协议（World Factory Instrumentation Protocol）的简称，它基于法国的FIP标准，由Honeywell公司牵头，也有100多个公司参加，不少是PLC制造厂。
①FF的拓朴结构 （图6） PROFIBUS－FMSS7-300或S7-400PROFIBUS－DPKNS/DPET200远程I/O站
图6 FF的拓扑结构
SIMOCODE-DP传动装置3M8低压配电柜低压电控柜(或MCC)
H1低速现场总线 · 31.25Kbps · 2～32个设备/段 · 供电与通讯 · 本质安全 · 双绞线1900米（最大） · 适用于过程设备的基层总线。 H2高速现场总线
· 1Mbps/2.5Mbps速率 · 可集成多达32条H1总线 · 冗余 · 双绞线750m/500m。 · 支持PLC和加工工业设备
② FF的协议结构
FF应用了ISO/OSI模型的第一层、第二层和第七层（应用层），再在应用层上加上了用户层。FF的物理层符合IEC1158－2标准，采用IEC1158－2技术。
③FF特点
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由于世界上一些大的仪表公司都参加了FF，因此FF开发的现场总线产品在品种与性能上都能满足过程控制的要求，而且使用方便，FF具有很好的可互操作性和可互换性，可互操作性就是来自同厂家的设备可以相互通讯并且可以在多厂家的环境中完成功能，可互换性就是来自不同厂家的设备在功能上可以用同类设备互换。
④ 应用情况 1997年，由多个供应商提供的基于H1标准的小的试验系统被用于培训和技术确认，并已在世界上试用。
4.3 CAN（Controller Area Network）
CAN是由Robent Bosch公司为汽车制造工业而开发的，是开放的通讯标准，包括ISO/OSI模型的第一层和第二层，由不同的制造者扩展第七层，CIA（CAN in Automation）组织发展了一个CAN应用层（CAL）并由此规定了器件轮廓，以联网相互可操作的以CAN为基础的控制器件，或使EIA模块相互可操作。
CAN目前已由ISO/TC22技术委员会批准为国际标准ISO11898（通信速率＜1Mbps）和ISO11519（通信速率≤125Kbps），在现场总线中，目前是唯一被批准为国际标准的现场总线。但IEC下面的TC22是分管电力电子的技术委员会，而工业自动化的现场总线则是由IEC的TC65所分管，须经TC65的批准才行。
①CAN的协议结构
采用ISO/OSI模型的第一层、第二层和第七层。 ②CAN的特点
废除了传统的站地址编码而代之以对通信数据块进行编码。
采用双绞线，通信速率高达1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/5kbps。可挂设备最多可达110个。
信号传输采用短帧结构，每一帧有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能，以切断该接点与总线的联系，使总线上的其他接点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。
CAN支持多主站方式，网络上任何接点均可在任何时刻主动向其它接点发送信息，支持点对点，一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。CAN采用总线仲裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输信息时，优先级高的节点继续发送数据，而优先级低的节点则主动停止发送，从而避免总线冲突。 CAN不能用于防爆区。
③ 应用情况
CAN目前主要用于汽车、公共交通的车辆、机器人、液压系统及分散型I/O五大行业。此外Allen-Bradley以及Honeywell、Micro Switch在CAN基础上发展了特殊的应用层，组成了A－B公司的Device Net和Honey Well公司的SDS（智能分散系统）现场总线。由于CAN的帧短，速度快，可靠性强，比较适合用于开关量控制的场合，故CAN的销量在增加，据欧洲市场调查，CAN占有率从1994年的5％增加到1996年的9％。
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4.4 WorldFIP
成立于1987年3月，是以法国几个跨国公司为基础，开发了FIP（工厂仪表协议）现场总线系列产品。到目前为止，WorldFIP协会拥有100多个成员，这些成员生产300多个WorldFIP现场总线产品。WorldFIP产品在法国市场占有率大于60％，在欧洲市场占有大约25％的份额。这些产品广泛用于发电及输配电、加工制造自动化、铁路运输过程自动化等领域，1996年6月成为欧洲标准EN50170第3卷。
用WorldFIP构成的系统分为三级，即过程级、控制级和监控级。用单一的WorldFIP总线可以满足过程控制、工厂制造加工系统和各种驱动系统的需要。
WorldFIP的协议结构是由ISO/OSI模型的第一层、第二层和第七层构成。其中第一层物理层符合IEC1158－2标准。
传输媒体可以是屏蔽双绞线或光纤。
传输速率为： 31.25K bps用于过程控制。 1M bps用于加工制造系统。 2.5M bps用于驱动系统。
标准速率为1M bps，使用光纤时最高速率可达5M bps。
目前WorldFIP的总线产品有法国CEGELEC公司的Alspa-8000系统，Schneider公司的Modicon-TBXplc系统，GEC－ALSTHOM公司的S－900 SCADA系统等。
4.5 DeviceNet
DeviceNet是一种低成本的现场总线链路，将工业设备（如：限位开关、光电传感器、阀组、电动机起动器、过程传感器、条形码读取器、变频驱动器、面板显示器和操作员接口）连接到网络，从而免去了昂贵的硬接线。DeviceNet是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DeviceNet的直接互连性不仅改善了设备间的通信，而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能，这是通过硬接线I/O接口很难实现的。
DeviceNet总线技术具有网络化、系统化、开放式的特点，DeviceNet总线的组织机构是“开放式设备网络供货商协会”，简称“ODVA”（Open DeviceNet Vendor Association）。ODVA是一个独立组织，管理DeviceNet技术规范，促进DeviceNet在全球的推广与应用。ODVA实行会员制，会员分供货商会员（Vendor members）和分销商会员（Distributor member）。ODVA现有供货商会员300多个，其中包括ABB、Rockwell、Phoenix Contacts、Omron、Hitachi、Cutler-Hammer等几乎所有世界著名的电器和自动化元件生产商。ODVA的作用是帮助供货商会员向DeviceNet产品开发者提供技术培训、产品一致性试验工具和试验，支持成员单位对DeviceNet协议规范进行改进；出版符合DeviceNet协议规范的产品目录，组织研讨会和其它推广活动，帮助用户了解掌握DeviceNet技术；帮助分销商开展DeviceNet用户培训和DeviceNet专家认证培训，提供设计工具，解决DeviceNet系统问题。ODVA全球网站地址：hppt:\\\\www.odva.org，ODVA在中国有办事机构ODVA China，网址：hppt:\\\\www.odvachina.org。
DeviceNet的网络结构如图7所示。
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信息层网络工作站控制层网络 控制器控制器控制器 设备层现场总线 DeviceNetFLEX I/O光电传感器MMI启动器其他设备按钮盒变频器条形码阅读器防护型I/O组件传感器马达控制器设备层现场总线 DeviceNet 图7 DeviceNet的网络结构 DeviceNet可以归纳出以下一些技术特点： 最大64个节点。 125kbps~500kbps通信速率。 点对点，多主或主/从通信。 可带电更换网络节点，在线修改网络配置。
采用CAN物理层和数据链路层规约，使用CAN规约芯片，得到国际上主要芯片
制造商的支持。
支持选通、轮询、循环、状态变化和应用触发的数据传送。 低成本、高可靠性的数据网络。
既适用于连接低端工业设备，又能连接象变频器、操作终端这样的复杂设备。 采用无损位仲裁机制实现按优先级发送信息。
具有通信错误分级检测机制、通信故障的自动判别和恢复功能。 得到众多制造商的支持，如：Rockwell、OMRON、Hitachi、Cutter-Hammer、Mithileichi
等。DeviceNet 制造商协会拥有三百多个会员遍布世界各地。
2002年12月1日发行的国家标准化管理委员会通报中，公布了DeviceNet现场总线已被批准为国家标准。DeviceNet中国国家标准的编号为GB/T 18858.3-2002，名称为《低压开关设备和控制设备 控制器－设备接口（CDI） 第3部分：DeviceNet》。该标准于2002年10月8日被批准，并于2003年4月1日开始实施。
4.6 ASi
ASi（Actuator Sensor Interface执行器传感器接口）总线是自动化系统中最低层级的现场总线。它是一种开发式与生产商无关的总线，适用于二值传感器和执行器的联网。
ASi总线的优点：
不再需要传感器/执行器与较高级的控制器之间的大量连接线，代之以一根二芯电缆线；
不需要参数化的软件；
在电气和机械方面都是标准化的，与生产商无关；
应用穿刺法接触连接，安装简单、快速，极性不可能接错；
接口芯片可以集成在传感器和执行器上，以提高其监视和故障分析能力’
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防护等级高，可在现场直接应用； 具有自检测功能，抗干扰能力强。
ASi总线是一种简单的主从系统，控制数据传输的每个线路段只有一个主设备。主设备依次查询从设备并要求从设备应答。它采用固定的报文长度和数据格式，识别过程是不必要的。
ASi总线的主要技术数据如下： 网络结构：线形或树型结构；
传输媒体：数据和电源共用的无屏蔽双线电缆（2×1.5mm2）； 连接方法：采用穿刺法；
最大电缆长度：无中继器/扩展器时为100m，有中继器/扩展器时为300m； 最大循环时间：当完全配置时为5ms； 最大站点数：31个； 二值传感器/执行器数：
124个（当用4输入，4输出，2输入/2输出或2×2数模块时，即4×31个）； 248个（当用4输入/4输出模块时，即8×31个）；
访问方法：循环查询主-从方法，从主设备（PLC、PC）循环采集数据； 错误纠正：数据采集包含对错误报文的识别和重发。
4.7 Interbus
Interbus是一种器件级现场总线，它是德国PhoenixContact公司（一种中小型私人企业）研究和开发的，在1987年正式公布，1996年成为DIN19825标准，1998年成为EN50254欧洲标准，目前已成为IEC61158国际标准。它快速、准确（令牌传递、环形拓扑），最多可连接512个“远程”节点，每段距离为400m。Interbus也允许次级有10m的回路环，在这些“本地”总线中，远程和本地可应用相同的芯片，但节点不能相互交换数据。
到1997年底，Interbus已有125000多个应用项目和170万个联网的节点。Interbus俱乐部有700多家制造商支持、400多家会员单位，主要应用于汽车、印刷、物资搬运和机床等。
4.8 部分现场总线技术特点总结
现场总线 Profibus-DP 特 点 传输速率 9.6-12Kbps 传输距离 100－1200m 传输介质 双绞线或光缆 传输速率 31.25Kbps 传输距离 1900m 传输介质 双绞线或光缆 传输速率 5－500Kbps 传输距离 40-500m 传输介质 两芯电缆 传输速率 31.25－2500Kbps 传输距离 500－5000m 14
应 用 支持Profibus-DP总线的智能电气设备、PLC等，适用于过程顺序控制和过程参数的监控 现场总线仪表，执行机构等过程参数的监控 汽车内部的电子装置控制，大型仪表的数据采集和控制 可应用于连续或断续过程的自动控制 FF CAN WorldFIP
传输介质 双绞线或光缆 DeviceNet 传输速率 125、250、500Kbps 传输距离 100－500m 传输介质 五芯电缆 传输速率 500K－12Mbps 传输距离 100m 传输介质 同轴电缆或者光缆 传输速率 5Mbps 传输距离 100－400m 传输介质 双绞线 传输速率 78－1250Kbps 传输距离 130－2700m 传输介质 双绞线或电力线 适用于电器设备和控制设备的设备级网络控制，以及过程控制和顺序控制设备等 车间设备和PLC网络控制 Interbus ControlNet 车间级网络控制和PLC网络控制 LonWorks 由于智能神经元节点技术和电力载波技术，可广泛应用于电力系统和楼宇自动化
<完>
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