现场总线汇集与比较

1现场总线2010年11月4日一、概述...................................................................................................................................21、IEC61158介绍...........................................................................................................22、部分现场总线比较.....................................................................................................2二、部分现场总线简介...........................................................................................................31、RS422..........................................................................................................................32、RS485..........................................................................................................................33、CAN............................................................................................................................34、Ethernet/IP..................................................................................................................45、ControlNet...................................................................................................................46、LonWorks....................................................................................................................47、EIB..............................................................................................................................58、Interbus........................................................................................................................59、Profibus.......................................................................................................................610、Profinet......................................................................................................................611、FFHSE......................................................................................................................712、P-net..........................................................................................................................713、CC-Link....................................................................................................................714、DeviceNet..................................................................................................................8三、总结...................................................................................................................................82一、概述1、IEC61158介绍IEC61158是国际电工委员会IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)的现场总线标准。目前，IEC61158现场总线标准已经发展了一系列的标准，最新版本为IEC61158-6-20（2007年发布），总共有20种现场总线加入该标准，如表1.1所示。作为工业控制系统的现场总线标准的IEC61158，由国际电工委员会IECSC65C“测量和控制的数字数据通信”分技术委员会的WG6工作组与美国仪表学会ISA下SP50工作组组织联合制定的，1984年起草，1999年最后一轮投票通过，长达14年多。2、部分现场总线比较表2是部分现场总线的比较（部分数据无从查证或未查到）。表1.1IEC61158收录的20种现场总线表2部分通信总线比较总线协议最大速率最大距离100米速率发布时间总线数节点数电气特性RS42210Mbps1200米/100kbps1Mbps410-6V～+6VRS48510Mbps1200米/100kbps1Mbps1983年2/432-6V～+6VCAN1Mbps/40米10000米/5kbps-1986年21100～+5VEthernet/IP100Mbps100米-ControlNet5Mbps6000米-1997年99LonWorks1.25Mbps2700米/78kbps-127EIB9.6kbps1000米1990年64Interbus500kbps1200米500kbps1984年Profibus12Mbps/100米1200米/9.6kbps12Mbps1991年320～+24VFFHSE2.5Mbps1900米/31.25kbpsProfinet100Mbps100米P-net76.8kbps1200米76.8kbps1983年125CC_Link10Mbps1200米10Mbps1996年DeviceNet500kbps/100米500米/125kbps500kbps3二、部分现场总线简介本文主要以现场总线为基础，介绍几种常用的远程通信总线。文中的最大传输距离只表示不经过中继器的单次传输距离。1、RS422最大传输速率10Mbps最大传输距离1200米，传输速率100kbpsRS422由RS232发展而来，改进了RS232通信距离短、速度低的缺点，采用差动传输。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因，这正是它与RS232的根本区别，因为RS232是单端输入输出。RS422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向。RS422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kbps速率以下，才可能达到最大传输距离，只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。RS422需要终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻，终接电阻接在传输电缆的最远端。2、RS485最高传输速率10Mbps最大传输距离1200米，传输速率100kbps其性能与RS422基本相同。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个结点。表3是RS232、RS422和RS485的参数比较。3、CAN最大传输速率1Mbps，传输距离40米最大传输距离10000米，传输速率5kbps控制器局域网（ControllerAreaNetwork，简称CAN）最初是德国Bosch公司于1983年为汽车应用而开发的，一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络，属于现场总线（FieldBus）的范畴。1993年11月，ISO正式颁布了控制器局域网CAN国际标准（ISO11898），为控制器局域网标准化、规范化推广铺平了道路。目前它已经成为国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。表4RS232、RS422和RS485比较规定RS232RS422R485工作方式单端差分差分节点数1发1收1发10收1发32收最大传输电缆长度15米1200米1200米最大传输速率20kbps10Mbps10Mbps最大驱动输出电压+/-25V-0.25V～+6V-7V～+12V接收器输入电压范围+/-15V-10V～+10V-7V～+12V接收器输入门限+/-3V+/-200mV+/-200mV4CAN总线特点：具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-bus上，形成多主机局部网络；可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；可靠的错误处理和检错机制；发送的信息遭到破坏后，可自动重发；节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。4、Ethernet/IP最大传输速率10，100，1000Mbps最大传输距离100米工业以太网协议(Ethernet/IP)是由ODVA所开发，并得到了罗克韦尔自动化的强大支持。它使用已用于ControlNet和DeviceNet的控制和信息协议(CIP)为应用层协议。CIP提供了一系列标准的服务，提供“隐式”和“显示”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。CIP数据包必须在通过以太网发送前经过封装，并根据请求服务类型而赋予一个报文头。这个报文头指示了发送数据到响应服务的重要性。通过以太网传输的CIP数据包具有特殊的以太网报文头，一个IP头、一个TCP头和封装头。封装头包括了控制命令、格式和状态信息、同步信息等。这允许CIP数据包通过TCP或UDP传输并能够由接收方解包。相对于DeviceNet或ControlNet，这种封装的缺点是协议的效率比较低。以太网的报文头可能比数据本身还要长，从而造成网络负担过重。因此，Ether