综述：流行现场总线简介 点击：6083 | 回复：27
发表于：2003-09-24 23:59:00
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1 ARCnet: Attached Resources Computer networks
ARCnet于1977年作为LAN被推出，主要应用于办公环境，1988年才扩展到工业实时现场总线和楼宇自动化系统，由ARCnet贸易协会开发并制订了标准ANSI 878.1，目前，全世界已安装了超过7百万个基于ARCnet的设备。
ARCnet采纳了OSI 1、2、7层。
物理层支持多种通信介质：双绞线、光纤和同轴电缆。传输距离依赖于节点数和传输速率（30bps~10Mbps）。
数据链路层，ARCnet采用令牌传递的确定性介质访问控制，CRC错误校验，信息服务包括广播式、多主式、ACK等。
网络拓扑结构为总线或星型。星型拓扑经常被用于LAN中，所有节点均连接至HUB。
ARCnet控制器由SMC（Standard Microsystems Corp.）提供，COM90C66、COM90C165及COM90C65具收发器接口和AT或XT总线接口。
2 AS-Interface: Actuator Sensor Interface
AS-Interface由德国11家传感器/执行器制造商针对机床控制中的二进制开/关设备联合开发，被西门子选为SINEC S1标准。
AS-Interface系纯粹的主从系统，支持最多31个从节点，每个节点带4位数据，整个网络共有124个可寻址输入/输出。采用黄色的非屏蔽、非绞的双线传输数据和电源。总线信号称为APM，Alternate Pulse Modulation交替脉冲调节（正弦波）使其电磁兼容性很可靠。
AS-Interface可通过具网关功能的主设备（PLC或PC）连接至高一级总线系统，特别适用于作为microPLC bus。错误信息可被可靠地识别和重复。
3 BACnet: Building Automation and Control Network
BACnet是为楼宇自动化系统设计的标准网络协议（ANSI/ASHRAE 135-1995），也适用于分散监控场合，由美国供暖、制冷和空调工程师协会（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers，ASHRAE）下的标准化工程委员会（SPC） 135P制订。
数据链路层有4个选项：ARCnet、Ethernet、LonWorks及基于RS-485协议的主/从令牌传递方式，可通过路由器在BACnet网络层上互连。应用层则定义了18种不同的对象类型和基于Client/Server模型的29种服务。
4 BITBUS
BITBUS最初由Intel于1984年提出，已正式成为国际标准“IEEE标准 1118——IEEE标准微控制器系统串行控制总线”，适用于仪表、分散数据采集系统、控制设备及测试检测应用等。满足3层OSI-RM，含网络管理，由BITBUS欧洲用户组织（BEUG）推荐。
数据链路层使用集中控制访问机制的串行数据连接控制（Serial Data Link Control, SDLC）协议，应用层为带28种服务的远程访问控制（Remote Access and Control, RAC）功能集覆盖。运行模式为同步或自检。
BITBUS系递阶集散控制网络，控制功能放在智能从节点中，主节点控制整个过程。程序可在从节点中下载和运行。
BITBUS是一种很老的现场总线方案，已有广泛的安装和应用，其问题在于总线芯片已过时。
5 CAN（Controller Area Network）及基于CAN的应用层协议
CAN最初由Robert Bosch设计，以提供车辆内电子面板控制单元（Electronic Control Units, ECUs）的串行通信。其特点为实时、高传输可靠性和数据安全性，CAN产品广泛、成本低，从而超出汽车工业应用至工业自动化领域，如移动机床。
CAN面向消息，多主、广播协议，被ISO11898标准化为高速通信，（只定义了数据链路层和部分物理层）。CAN采用带非破坏性位判断的CSMA或冲突避免（CSMA/CA）以解决潜在的总线访问冲突，不丢失数据和带宽。识别符的长度（判断域）为11位标准ID和29位扩展ID（CAN Kingdom）。
CAN不是一种完整的网络协议，缺少应用层和网络管理部分。领先的用户们定义他们自己的协议，今天存在的一些应用层协议有：DeviceNet, SDS, CAL/CANopen, CAN Kingdom, 基于ISO11898 CAN通信协议，得到CiA（CAN in Automation）的支持。
CAN不采用重发器，限制了可能的拓扑结构和连接设备数量。总线速度和距离也不佳。
DeviceNet
DeviceNet提供现场设备和控制设备，如PLC和PC，的中速连接，由Allen-Bradley开发，得到了美国Open DeviceNet Vendors Association（ODVA）的支持。
DeviceNet标准定义了物理层、应用层和设备规约（以获得互操作性和互交换性）。3种速率：125K、250K和500K，网络可容纳至多64个节点或2048个I/O点。
应用层规定报文和片段服务。两种类型的报文定义为：时间要求严格的基于生产-消费模式I/O报文，时间要求不严格的基于客户-服务器模式的显式报文。
增减设备网络无需切断电源、可在线组态设备、每个设备内的看门狗计时器是DeviceNet的主要特征。
SDS: Smart Device System
SDS专为I/O级控制应用设计，以扩展到更高一级总线，由Honeywell Micro Switch Division开发，得到了美国Smart Society的支持。
SDS标准定义了应用层、物理层和设备规约。连接简单I/O设备至PLC或PC，以垂询方式工作时特别有效。同时可以运行在对等模式下，以提供分散控制。规定的4种传输速率为125K、250K、500K和1M，网络中可容纳至多64个节点。
网络节点的报文在应用层定义有两个对象：变量和事件，及10个相关的服务类：读、写、动作、事件、连接等。
此外，其优点有：提供SDS智能设备、高级总线的集成和系统状态的设备诊断。
CAL/CANopen: CAN Application Layer/CANopen
CAL，工业应用的CAN应用层，由Philips Medical System开发，CiA推荐和进一步完善，提供4种应用层服务元素：CAN报文标准（CMS）、网络管理（NMT）、分散标识符（DBT）和层管理（LMT），CMS为MMS的子集，定义了3种类型的对象：变量、事件和域及19种相关服务。
CANopen，针对工业系统，并基于CAN通信规约，为CAL全套设备规约的子集，由ESPRIT工程ASPIC（Automation and control System for Production units using an Installation bus Concept）提出，仍在完善之中。网络设备的通信以3种方式进行：同步、事件驱动和垂询。
CAN Kingdom
CAN Kingdom主要瞄准机床控制系统，由瑞典KVASER AB开发。CAN Kingdom的原理是：一个网络节点无权做任何事情，只能等待“国王”下达的指令，“国王”拥有所有的ID并在启动时将其分配给节点。
CAN Kingdom不是一个完整的通信协议，只是一套简单的协议和工具，提供系统设计人员根据应用选择拓扑结构和总线访问管理的高度柔性。DeviceNet、SDS和J1939可被集成到CAN Kingdom系统，但反过来则不行。
作为一种主从结构，基于CAN的方案适用于网络中控制功能分散的系统。DeviceNet和CAL覆盖相似的应用领域，均不考虑瞬时连续性和有效周期。DeviceNet连接I/O设备时遵从“预定义的主从连接集”，非常接近SDS，DeviceNet和SDS的绝大多数应用均采用主从配置。
6 CEBus: Consumer Electronic Bus
CEBus是专门为家庭自动化设计的局域通信控制网络，由EIA消费者电子协会和由美国EIA会员和非会员代表组成的跨行业委员会开发，CEBus工业委员会（CEBus Industry Council, CIC）支持。
7 EIB: European Installation Bus
EIB是家庭楼宇自动化和电气安装方案，由欧洲安装总线联合会（European Installation Bus Association, EIBA）开发，覆盖OSI-RM 1、2、3、4、7层，并固化在总线耦合单元（Bus Coupling Unit, BCU）。
EIB采用带4种优先级的CSMA/CD（CA为高通过率），自由拓扑，可用双绞线和电力线，应用层定义了12种对象和相关服务。
EIB为德国标准DIN V VDE 0829，符合CENELEC。
8 FOUNDATION Fieldbus
在美国最终用户要求统一现场总线方案的压力下，1994年10月，可互操作系统工程基金会（Interoperable Systems Project Foundation, ISPF）和北美WorldFIP（WorldFIP North America, WorldFIP NA）合并成为一个新组织：现场总线基金会，以加速现场
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