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1、 .现场总线2010年11月4日一、概述11、IEC61158介绍12、部分现场总线比较2二、部分现场总线简介21、RS42222、RS48533、CAN34、Ethernet/IP35、ControlNet46、LonWorks47、EIB58、Interbus59、Profibus510、Profinet611、FF HSE712、P-net713、CC-Link714、DeviceNet8三、总结8一、概述1、IEC61158介绍IEC61158是国际电工委员会IEC(International Electrotechnical Commission)的现场总线标准。目前，IEC6115
2、8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IEC 61158，由国际电工委员会IEC SC65C“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。表1.1 IEC61158收录的20种现场总线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R
3、S42210Mbps1200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
4、320+24VFF HSE2.5Mbps1900米/31.25kbpsProfinet100Mbps100米P-net76.8kbps1200米76.8kbps1983年125CC_Link10Mbps1200米10Mbps1996年DeviceNet500kbps/100米500米/125kbps500kbps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
5、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
6、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。表4 RS232、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+/-200mVRS485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，
7、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（Controller Area Network，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
8、国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。CAN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
9、/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DeviceNe
10、t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，EtherNet/IP更适用于发送大块的数据(如程序)，而不是DeviceNet和ControlNet更擅长的模拟或数字的I/O数据。EtherNet/IP 技术参数 网络规模：可构成几乎无限规模的网络 网络长度：10/100 Base-T = 100m 通讯速度：10, 100, 1000Mbps 5、ControlNet最大传输速率5Mbps最大传输距离6000米控制网国际有限公司(Control Net International，Ltd.)是1997年7月由Roc
11、kwell等22家企业发起成立，是个非赢利独立组织，主要负责向全世界推广ControlNet技术（包括测试软件）。ControlNet是一种实时、控制层的网络，用于传输时间要求很高的I/O数据和报文数据，还包括程序和配置的上载和下载，以及在单个物理媒介链路上的对等报文。由于具有确定性和可重复性，ControlNet的高速控制(5Mbps)和数据能力可明显增强I/O和对等通讯性能。ControlNet技术指标 网络规模：最多 48 个节点。 网络长度：1000m (同轴电缆)/ 5Mbps；1000m 2个节点，250 m 48个节点；3000m (光纤)/5Mbps； 6、LonWorks最大
12、传输速率1.25Mbps最大传输距离2700米，传输速率78kbpsLonWorks是美国Echelon公司1992年推出的局部操作网络，最初主要用于楼宇自动化，但很快发展到工业现场网。LonWorks技术为设计和实现可互操作的控制网络提供了一套完整、开放、成品化的解决途径，正在被越来越多的厂商、用户、集成商以及技术人员所认同。它的对等性、平坦性、开放性、可互操作性等特点，可在各个领域得到越来越广泛的应用。LonWorks网络真正为控制系统提供了一套完整的解决方案。如同计算机系统，控制系统。LonWorks网络提出了一些非常简单的主张-控制系统基本上可以不考虑应用；网络化的控制系统比非网络化的
13、系统更加强大、灵活和可扩展；从长期考虑网络化系统可比非网络化的系统节约更多的成本。LonWorks 技术指标 网络规模：32,000节点/域网络长度：2000m，78kbps7、EIB最大传输速率9.6kbps最大传输距离1000米EIB（European Installation Bus），是电气布线领域使用范围最广的行业规范和产品标准。于2007年正式成为中国国标GB/Z20965-2007。EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆，并确保各开关可以互传控制指令，因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设，方便扩容与改装。1990年5月，110多个欧洲电气制造商联合
14、成立了European Installation Bus Association，总部设于比利时的布鲁塞尔，并制订了欧洲安装总线规范European Installation Bus。据统计，在德国的商业功能建筑和大型超市中，大约30%的楼宇都不同程度地安装了EIB系统，而在计划建造的楼宇中，这一比例则达到了60%。鉴于其优秀表现，该协议已被美国消费电子制造商协会（CEMA）吸收作为家庭网络EIA-776标准。经过十多年的发展，EIB不仅成为事实上的欧洲规范，并在2000年在IEC国际现场总线标准大会上提名为国际标准之一。EIB系统的基本结构是支线（Line），一条支线可以接64个元件，通过线路耦合器（Line Coupler）最多可以15条支线连接为一个区域（Area），而通过干线耦合器（Backbone Line Coupler）可以将15个区域连接成一个最大的系统。因此EIB系统最大可以容纳高达14400的元件，而可控制的用电设备点数更是惊人。8、Interbus最大传输速率500kbps最大传输距离1200米INTERBUS总线于1984年推出，其主要技术开发者为德国的Phoenix Co
