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涨知识!现场总线知识合集!

fung  发表于 2018/4/24 10:28:26      324 查看 31 回复  [上一主题]  [下一主题]

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导读:

在工业的发展中,现场总线起着非常重要的作用,主要应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。

今天小编就给大家介绍一下modbus通信协议,profibus、FF、CAN总线等几种现场总线

Modbus通信协议


Modbus的起源和发展


  Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的,是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。

 

  为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用,目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA(Interface for Distributed Automation,分布式自动化接口)组织,并成立了Modbus-IDA组织,为Modbus今后的发展奠定了基础。在中国,Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。据不完全统计:截止到2007年,Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。



  为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用,目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA(Interface for Distributed Automation,分布式自动化接口)组织,并成立了Modbus-IDA组织,为Modbus今后的发展奠定了基础。在中国,Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。据不完全统计:截止到2007年,Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。


Modbus的应用


  应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。

 

  当在同一Modbus网络上通信时,此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。

 

  此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备,包括PLC,DCS,智能仪表等都在使用。



Modbus的特点


  标准、开放,用户可以免费、放心地使用Modbus协议,不需要交纳许可证费,也不会侵犯知识产权。目前,支持Modbus的厂家超过400家,支持Modbus的产品超过600种。


  Modbus可以支持多种电气接口,如RS-232、RS-485等,还可以在各种介质上传送,如双绞线、光纤、无线等。


  Modbus的帧格式简单、紧凑,通俗易懂。用户使用容易,厂商开发简单。

FF现场总线


什么是FF现场总线?


  基金会现场总线,即FoudationFieldbus,简称FF。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层。 


FF现场总线的特点


  基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为 3125Kbps,通信距离可达 1900m (可加中继器延长),可支持总线供电,支持本质安全防爆环境。H2的传输速率为 1Mbps和 2.5Mbps两种,其通信距离为750m和500m。



  物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射,协议符合IEC1158-2标准。其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码,每位发送数据的中心位置或是正跳变,或是负跳变。正跳变代表0,负跳变代表1,从而使串行数据位流中具有足够的定位信息,以保持发送双方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态,也可根据数据的中心位置精确定位。


PROFIBUS


PROFIBUS的由来


  PROFIBUS是过程现场总线(Process Field Bus )的缩写,Profibus是联邦德国于九十年代初制定的国家工业现场总线协议标准,代号DIN19245,由十三家工业企业及五家研究所经过两年多的时间完成。

 

  1996年经欧洲电工委员会批准被列为欧洲标准EN50170。根据欧洲标准化规则,EN50170于当年自动地在法律上得到欧洲所有国家标准化机构的认可。德国注销了原有的PROFIBUS国家标准DIN19245,以EN50170取而代之。

 

  从现在起,欧洲所有公开的招标都是在EN50170的基础上进行的.EN50170在保护投资方面为生产厂家和用户提供了一个最高的标准。 PROFIBUS 提供一个从传感器直至管理层的透明网络。正因为如此,PROFIBUS 可以在许多方面——从汽车工业、机器制造业、食品工业、运输业直到环保工程等,获得应用。



PROFIBUS的特点


  最大传输信息长度为255B,最大数据长度为244B,典型长度为120B。

 

  网络拓扑为线型、树型或总线型,两端带有有源的总线终端电阻。

 

  传输速率取决于网络拓扑和总线长度,从9.6Kb/s到12Mb/s不等。


  站点数取决于信号特性,如对屏蔽双绞线,每段为32个站点(无转发器),最多127个站点带转发器。

 

  传输介质为屏蔽/非屏蔽双绞线或光纤。

 

  当用双绞线时,传输距离最长可达9.6km,用光纤时,最大传输长度为90km。

 

  传输技术为DP和FMS的RS-485传输、PA的IEC1158-2传输和光纤传输。

 

  采用单一的总线方位协议,包括主站之间的令牌传递与从站之间的主从方式。

 

  数据传输服务包括循环和非循环两类。



PROFIBUS的应用


现场设备层 

  主要功能是连接现场设备,如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关灯设备,完成现场设备控制及设备间连锁控制。主站负责总线通信管理及所有从站的通信。


车间监控层

  如一个车间三条生产线主控制器之间的连接,完成车间级设备监控。车间级监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室,在操作员工作站及打印设备上。车间级监控网络可采用Profibus-FMS,它是一个多主网络,在这一级,数据传输速度不是最重要的,而是要能够传送大容量信息。


工厂管理层

  车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连接,将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为主网的一个子网,通过交换机、网桥或路由器等连接到厂区骨干网上,将车间数据集成到工厂管理层。

CAN总线


CAN总线的由来


  CAN是德国BOSCH及几个半导体集成电路制造商开发出来的,起初是专为汽车工业所设计的,用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信,目前,己推广应用于离散领域,并已由ISO/TC22技术委员会批准为国际标准IS011898(通信速率1 Mbps)和IS011519 (通信速率1251cbps )。



CAN总线技术特点


  采用的通信传输介质为双绞线,通信速率最高可达1 Mbps/40m,直接传输距离最远可达10km/50kbps。可挂接设备最多可达110个。


  CAN的信号传输采用短帧结构,每一帧有效字节数最长为8个,因而传输时间短,受干扰的概率低。


  CAN支持多主站工作方式。网络上任何节点均可在任何时间主动向其它节点发送信息,支持点对点、一点对多点和全局广播方式接受/发送数据。它采用总线仲裁技术,当出现几个节点同时在网络上传输信息时,优先级高的节点可继续发送数据,而优先级低的节点则主动停止发送,从而避免了总线冲突。


CAN总线的应用


  CAN总线在工控领域主要使用低速-容错CAN即ISO11898-3标准,在汽车领域常使用500Kbps的高速CAN。



  某进口车型拥有,车身、舒适、多媒体等多个控制网络,其中车身控制使用CAN网络,舒适使用LIN网络,多媒体使用MOST网络,以CAN网为主网,控制发动机、变速箱、ABS等车身安全模块,并将转速、车速、油温等共享至全车,实现汽车智能化控制,如高速时自动锁闭车门,安全气囊弹出时,自动开启车门等功能。


  CAN系统又分为高速和低速,高速CAN系统采用硬线是动力型,速度:500kbps,控制ECU、ABS等;低速CAN是舒适型,速度:125Kbps,主要控制仪表、防盗等。


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