现场总线技术文献综述

1《现场总线技术》论文论文题目:现场总线技术文献综述论文类型：文献综述姓名:学号:班级:2016年6月6日2摘要现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主种计算机控制领域的工业总线入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公DCS发展至今的FCS(FieldbusControlSystem)[2]。而FCS和DCS3C(Computer计算机、Control控、Commcenication通信)现场检测与控制信息就地采集、OSI参考模型[3]系统的影响将是积极和深远的。CAN总线、LonWorks总线、FF总线AbstractFieldbus(Fieldbus)referstoopen,internationalstandardization,digitalandmutualexchangeoperationstwo-waytransmission,connectingintelligentinstrumentandcontrolsystemofcommunicationnetwork.Itasplantdigitalcommunicationnetwork,thebasisoftheproductionprocesscommunicationbetweenfieldandthecontrolequipmentwithhighercontrolmanagementlevelandthecontactbetween.Itsnotonlyagrass-rootsnetwork,butalsoakindofopen,newwholedistributioncontrolsystem.Thisisanintelligentsensing,control,computer,digitalcommunicationtechnologyasthemaincontentsofthecomprehensivetechnology,isbecominganinformationbasedsocietyimpetusindustrializationandtheindustrializationpushtheapplicabletechnology,informationcanbeappliedtovariouscomputercontrolareasofindustrialbus,becauseoffieldbuspotentialgreatopportunities,theworldwideeachbigcompaniesinvestconsiderablehuman,materialndfinancialresourcestodevelopresearch[1].Today'sFieldbustechnologyhasbeeninternationalcompaniescompetitivefield,becauseofFieldbustechnologyunceasinginnovation,processControlSystemconsistsofthefourthgenerationsincetheDCSdevelopmentofFieldbusControlSystem(FCS)System,hasbeencalledthefifthgenerationprocessControlSystem[2].ButtherealdifferenceofDCSandFCSinthefieldbustechnology.Nowbustechnologyreplacedwithdigitalsignalanalogsignalsin3C(ComputerControlControl,Computer,Commcenicationcommunication)technology,andonthebasisoffieldtestandControlinformationofinsituSet,insitutreatmentandon-the-spotuse,manycontrolfunctionsfromthecontrolroommovedtositeequipment.Thebigcompanybecauseinternationalinthefieldbustechnologythisfieldofcompetition,stillnotformanunifiedstandards,currentlyfieldbusnetworkinterconnectionabidebytheOSIreferencemodel[3].3Becauseoffieldbustocomputers,microelectronics,networkcommunicationtechnologyasthefoundation,thistechnologyarefundamentallychangecontrolsystemconceptsandmethods,willgreatlypromotethewholeindustrytoprogressoftechnology,industrialautomationsystem,theeffectwillbepositiveandfar-reaching.Keyword:thecanbus,LonWorksfieldbus,FFbus现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行数字式多点双向通信的数据总线。现场总线技术自70一场革命。FF(现场总线基金会)、ProfibusLonWorksCANHARTLonWorks得到包括IBM、Honeywell、ABB等大公司在内的25001/3工程师协会ASHRAE的楼宇自动化的标准。化、展状况。1984年美国Inter公司提出一种计算机分布式控制系统-BITBUSMULTIBUS总线的最初概念。80RosemountHAR通信协议。采用在420mAHART协议已是现场总线的雏形。1985年由Honeywell和BaileyWorldFIP制定了FIP协议。1987SiemensRosemountISPPROFIBUS协议。后来美国仪器仪表学会。也制定了现场总线标准IEC/ISASP50Siemens、Rosemount,横河为首的ISP由Honeywell、Bailey等公司牵头的WorldFIP集团。1994FieldbusFoundationFF。对于现场总线的IEC/ISASP50间表。CAN是控制器局域网络(ControllerAreaNetwork,CAN)子产品著称的德国BOSCHISO118?8最广泛的现场总线之一。CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J19394泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境CAN是ControllerAreaNetworkCANISO国际标准化的串行通信协议。当子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相过多个LAN1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CANCAN通过ISO11898及ISO11519洲已是汽车网络的标准协议。CAN于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。CAN属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言,基于CAN总线的分布式控制系网络各节点之间的数据通信实时性强首先,CAN控制器工作于多主方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据,且CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统,通信方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差。CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会在出现在RS-485网络中的现象,即当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现象在网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于“死锁”状态。而且,CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低系统开发难度,缩短了开发周期,这些是仅有电气协议RS-485所无法比拟的。已形成国际标准的现场总线另外,与其它现场总线比较而言,CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是目前CAN总线应用于众多领域,具有强劲的市场竞争力的重要原因。最有前途的现场总线之一CAN即控制器局域网络,属于工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计,CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领上的应用是最广泛的,世界上一些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时,由于CAN总线本身的特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业,而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准,SAEJ1939/ISO11783CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA2000等。CANCONTROLLERAREANETWORKBOSCH公司为现代汽车应用5业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。控制器局部网将在我国迅速普及推广。分散、危险分散和地域分散。分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这5C技术--COMPUTERCONTROLCOMMUNICATIONCRTCHANG系统和集中型计算机控制系统具有明显的优越性。典型的分散式控制系统由现场设备、接FIELDBUS究与应用已成为工业数据总线领域的热点。尽管目前对现场总线的研究尚未能提出一个完善的标但现加丰富的依据。控制器局部网CANCONTROLLERAERANETWORK而生的。由于CAN化。1991年9月PHILIPSSEMICONDUCTORS制并发布了CANVERSION2.0该技术规范包括A和B两部分。2.0A给出了曾在CAN技术规范版本1.2中定义的CAN报文112.0B29位地址。1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具--数字信息交换--高速通信控制器局CANISO11898CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。完成对通信数据的成帧处理简单介绍总体框图基于FF现场总线协议的无线PC接口卡的基本功能是能够自主地与符合FF协议的无线通信设备进行通信。无线PC接口卡的总体结构框图如图一所示。其硬件电路包