5 Tpye5 FF HSE現(xiàn)場(chǎng)總線

    1998年，美國(guó)Fieldbus Foundation（FF）會(huì)決定采用高速以太網(wǎng)（HighSpeedEthernet，HSE）技術(shù)H2現(xiàn)場(chǎng)總線，作為現(xiàn)場(chǎng)總線控制控制級(jí)以上通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，它與H1現(xiàn)場(chǎng)總線整合構(gòu)成信息集成開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，圖5給出了結(jié)構(gòu)。HSE網(wǎng)絡(luò)遵循的以太網(wǎng)規(guī)范，并根據(jù)控制的需要適當(dāng)了一些功能，但這些的功能可以在的Ethernet結(jié)構(gòu)框架內(nèi)無(wú)縫地進(jìn)行操作，F(xiàn)FHSE總線可以使用當(dāng)前流行的商用（COTS）以太網(wǎng)設(shè)備。100Mbps以太網(wǎng)拓?fù)涫遣捎媒粨Q機(jī)形成星形連接，這種交換機(jī)具有防火墻功能，以特殊類型的信息出入網(wǎng)絡(luò)。HSE使用的IEEE802.3傳輸，的Ethernet接線和通信媒體。設(shè)備和交換機(jī)之間距離，使用雙絞線為100米，光纜可達(dá)2千米。HSE使用連接裝置（LD）連接H1子，LD執(zhí)行網(wǎng)橋功能，它允許就地連在H1網(wǎng)絡(luò)上的各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等通信。HSE支持冗余通信，網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備都能作冗余配置。

    FFHSE的1~4層由現(xiàn)有的以太網(wǎng)、TCP/IP和IEEE所定義，HSE和H1使用同樣的用戶層，現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FMS）在H1中定義了服務(wù)接口，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備訪問(wèn)代理（FDA）為HSE提供接口。用戶層規(guī)定功能模塊、設(shè)備描述（DD）、功能文件（CF）以及（）。FF規(guī)范21種功能模塊供基本的和先進(jìn)的控制使用。FF還規(guī)定了新的柔性功能模塊（FFB），用以進(jìn)行復(fù)雜的批處理和混合控制應(yīng)用，F(xiàn)FB支持?jǐn)?shù)據(jù)采集的監(jiān)控，子接口、事件順序、多路數(shù)據(jù)采集、PLC和其他協(xié)議通信的網(wǎng)間連接器。

圖5 Type5 FF HSE現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

    6 Type6 SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線

    Type6 SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線由美國(guó)SHIPSTAR協(xié)會(huì)制定，美國(guó)波音公司的支持，主要用于和等領(lǐng)域。該總線是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性高的總線，協(xié)議僅包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線采用分層總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其通信體系結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 Type 6 SwiftNet現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

    物理層傳送速率為5Mbps，此時(shí)每秒傳送105個(gè)不同的報(bào)文。總線使用TDMA（Slottedtime division multipleaccess）槽路時(shí)間片多路送取，提供專用高速、低抖動(dòng)同步通道和按要求通道。專用通道適用于自動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的分配或交換；按要求的通道則適用于非調(diào)度報(bào)文。TDMA是將總線上的時(shí)間分割為相等長(zhǎng)度間隔，稱作槽路，只有當(dāng)總線上的站分配到槽路時(shí)，它才能和發(fā)送。每個(gè)站還能根據(jù)所占的比例，協(xié)調(diào)總線訪問(wèn)、數(shù)據(jù)傳輸和接收數(shù)據(jù)。

   SwiftNet總線的節(jié)點(diǎn)（從站）通過(guò)I/O通道連接智能傳感器，由于領(lǐng)域?qū)鞲衅骱蛨?zhí)行器要求高，該總線開(kāi)始使用符合IEEE1451.1和IEEE1451.2的網(wǎng)絡(luò)傳感器。IEEE1451.2《用于傳感器和執(zhí)行器的智能轉(zhuǎn)換器接口》是一個(gè)開(kāi)放的，它在控制網(wǎng)絡(luò)和傳感器之間定義一個(gè)接口，從而使網(wǎng)絡(luò)傳感器成為現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的數(shù)字化傳感器，并使用戶可以根據(jù)自己的需要選擇不同廠家生產(chǎn)的智能傳感器，實(shí)現(xiàn)真正意義上的即插即用。

    7 Type7 WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線

    1987年成立的WorldFIP協(xié)會(huì)制定并大力推廣Type7WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線。WorldFIP協(xié)議是EN50170歐洲的第三部分，物理層采用IEC61158.2，其產(chǎn)品在法國(guó)占有60%市場(chǎng)，在歐洲占有大約25%份額，它廣泛應(yīng)用于發(fā)電與輸配電、加工自動(dòng)化、鐵路運(yùn)輸、地鐵和自動(dòng)化領(lǐng)域。

   WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)如圖7所示，分為，即級(jí)、控制級(jí)和監(jiān)控級(jí)。它能用戶各種需要，適合于各種類型的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，集中型、分散型和主站/從站型。用單一的WorldFIP總線控制、工廠制造加工和各種驅(qū)動(dòng)的需要。為了適應(yīng)低成本的要求，了低成本的DeviceWorldFIP（DWF）總線，它是設(shè)備一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種惡劣，并具有本質(zhì)安全防爆性能，可以實(shí)現(xiàn)多主站與從主站的通信。

圖7 Type7 WroldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

   WorldFIP協(xié)議由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層組成。數(shù)據(jù)鏈路層采用總線裁決，在任何一個(gè)給定瞬間，僅有一個(gè)站可以執(zhí)行總線裁決功能，它使用一個(gè)ID-DAT幀在總線上廣播一個(gè)標(biāo)識(shí)，連接到總線上所有站的鏈路層記錄ID-DAT幀，僅有一站被識(shí)別為標(biāo)識(shí)的生產(chǎn)者，其它站僅作為使用者。應(yīng)用層提供MPS和SubMMS服務(wù)，MPS是工廠周期/非周期服務(wù)，SubMMS則是工業(yè)報(bào)文的子集。

    8 Type8 INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線

    Type8 INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線由德國(guó)Phoenix Contact 公司，INTERBUSClub支持。INTERBUS在全球有1000多家總線設(shè)備生產(chǎn)商，提供2500多種產(chǎn)品，到目前為止，INTERBUS在全球自動(dòng)化領(lǐng)域已有50多萬(wàn)套應(yīng)用廣泛應(yīng)用。

   INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是一種開(kāi)放的串行總線，可以構(gòu)成各種拓?fù)湫问剑⒃试S有16級(jí)嵌套連接。該總線多可掛512個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，設(shè)備之間距離400米，無(wú)需中繼器網(wǎng)絡(luò)距離為12.8公里。INTERBUS總線包括遠(yuǎn)程總線和本地總線，遠(yuǎn)程總線用于遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)，采用RS-485傳輸，網(wǎng)絡(luò)本身不供電，通信速率為500Kbps和2Mbps。INTERBUS有自己的環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路使用電纜傳送數(shù)據(jù)和電源。環(huán)路可以連接模擬、數(shù)字設(shè)備甚至復(fù)雜的傳感器/執(zhí)行器，也允許直接接入智能終端儀表。