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時間：2023-04-17

SIEMENS潯之漫智控（上海）有限公司
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按照電工會IEC/SC65C的定義，安裝在制造或區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行和多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。根據(jù)和用途不同，現(xiàn)場總線又分為H1低速現(xiàn)場總線和H2高速現(xiàn)場總線。IEC/SC65C初定義H1總線為用于制造或區(qū)域的、通過兩根傳輸線向現(xiàn)場裝置供電的低速串行總線，H2總線為*解決兩線制供電，用于裝置間傳送的高速串行總線。H1和H2總線相輔相成構(gòu)成了完整的自動化通信網(wǎng)絡。

經(jīng)過長達15年的爭論，IEC61158用于控制的現(xiàn)場總線于2000年初終于通過，現(xiàn)場總線之爭逐漸隨之退潮，IEC/SC65C/WG6現(xiàn)場總線會到此也完成了歷史使命。為了進一步完善IEC61158，IEC/SC65C成立了M9現(xiàn)場總線修訂小組，繼續(xù)這方面的工作。M9工作組在原來8種類型現(xiàn)場總線的基礎上不斷完善擴充，于2001年8月制定出由10種類型現(xiàn)場總線組成的*三版現(xiàn)場總線，它們是：ype1 S61158 現(xiàn)場總線、ype2 ConrolNe 和 Eherne/IP 現(xiàn)場總線、ype3 Profibus現(xiàn)場總線、ype4 P-NE現(xiàn)場總線、ype5 HSE現(xiàn)場總線、ype6 Swif-Ne 現(xiàn)場總線、ype7 WorldIP現(xiàn)場總線、ype8 INERBUS現(xiàn)場總線、ype9 H1現(xiàn)場總線以及ype10 PROIne現(xiàn)場總線，該于2003年4月成為正式。限于篇幅，本文對10種類型總線做概要論述，并簡單綜述上述總線近三年來進展。

1 ype1 S61158 現(xiàn)場總線

ype1 現(xiàn)場總線由以下部分構(gòu)成：

PhL：IEC61158-2：1993的**集（Superse）；
oundaion ieldbus的**集；
WorldIP的功能**集；
DLL：IEC S61158-3，S61158-4；
oundaion ieldbus的**集；
WorldIP的功能**集；
AL：IEC S61158-5，S61158-6。

1998年之前，IEC/SC65C只推薦一種類型的現(xiàn)場總線，該總線主要采納oundaion ieldbus總線和WorldIP總線基本，并嚴格按照IEC定義制定現(xiàn)場總線，由于各種原因，經(jīng)過多輪未獲通過，只能按規(guī)定成為報告S61158，以此為基礎形成了現(xiàn)在的ype1現(xiàn)場總線。電工會推薦的通用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示，從圖中可以看出現(xiàn)場總線可以支持各種領域的處理、和控制，用于控制傳感器、執(zhí)行器和本地控制器之間的低級通信，可以與工廠自動化的PLC實現(xiàn)互連。在這里，H1現(xiàn)場總線主要用于現(xiàn)場級，其速率為31.25Kbps，負責兩線制向現(xiàn)場儀表供電，并能支持帶總線供電設備的本質(zhì)安全；H2現(xiàn)場總線主要面向控制級、監(jiān)控級和高速工廠自動化的應用，其速率為1Mbps，2.5Mbps和100Mbps。

圖1 通用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

2 ype2 ConrolNe和Eherne/IP現(xiàn)場總線

由ConrolNe Inernaional(CI)組織負責制定的ype2現(xiàn)場總線由以下部分組成：

PhL和DLL：ConrolNe；
AL：Conrol Ne和Eherne/IP。

ype2現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。ConrolNe采用一種新的通信，即生產(chǎn)者/客戶（Producer/Consumer），這種允許網(wǎng)絡上的所有節(jié)點，同時從單個數(shù)據(jù)源存取相同的數(shù)據(jù)，其主要特點是強了的功能，了效率和實現(xiàn)的。網(wǎng)絡的媒體送取，通過時間存取算法來控制，即采用并行時間域多路存?。–DMA），在每個網(wǎng)絡刷新間隔（NUI）內(nèi)調(diào)節(jié)節(jié)點的傳送機會。

圖2 ype2 現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)

Eherne/IP以太網(wǎng)協(xié)議是一種開放的網(wǎng)絡，它有源星形拓撲結(jié)構(gòu)，可以將10Mbps和100Mbps產(chǎn)品混合。該協(xié)議在CP/UDP/IP之上附加控制和協(xié)議（CIP），提供一個公共的應用層。CIP的控制部分用于實時I/O報文，其部分用于報文交換。ConrolNe和Eherne/IP都該協(xié)議通信，分享相同的對象庫、對象和設備行規(guī)，使得多個供應商的設備能在上述整個網(wǎng)絡中實現(xiàn)即插即用。對象的定義是嚴格的，在同一種網(wǎng)絡上支持實時報文、組態(tài)和診斷。為了以太網(wǎng)的實時能，ODVA（開放的DeviceNe供應商協(xié)會）于2003年8月公布了IEEE1588“用于Eherne/IP實時控制應用的時鐘"

3 ype3 Profibus 現(xiàn)場總線

ype3 現(xiàn)場總線Profibus用戶組織PNO的支持，德國西門子公司則是Profibus產(chǎn)品的主要供應商。Profibus系列由三個兼容部分組成，即Profibus-DP、Profibus-MS和Profibus-PA三條總線構(gòu)成。為了Profibus總線能，近幾年PNO推出了新版本的Profibus-DP-V1和Profibus-DP-V2，同時逐步取消Profibus-MS總線。擴展的Profibus-DP現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)如圖3所示，Profibus-DP特別適用于設備級自動控制與分散I/O之間高速通信。Profibus-PA專為自動化設計，它能夠?qū)⒆兯推骱蛨?zhí)行器連接到一根公共總線，兩根線就可以完成供電和數(shù)據(jù)通信，并能實現(xiàn)本質(zhì)安**。以此為基礎，擴展的DP功能DPV1進一步完善了Profibus-PA功能；DPV2解決了從站之間的通信與時間等重大問題。

圖3 ype3 Profibus現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)

Profibus-DPV1主要了非循環(huán)服務，并擴大了與2類主站的通信。，Profibus-DP能的特征是在循環(huán)連接（Mscy-C1）的基礎上應用數(shù)據(jù)交換服務，實現(xiàn)一個主站和一系列從站之間集中的數(shù)據(jù)交換。1類主站指PLC、PC或控制器。2類主站指操作員站和編程器等。DPV1擴展了上述功能，在已有的Mscy-C1連接基礎上了非循環(huán)服務，利用新的服務可以對從站中任何數(shù)據(jù)組進行讀寫。過去，2類主站只能利用DP從站的無連接服務，現(xiàn)在則可通過面向連接的通信對數(shù)組進行非循環(huán)讀寫，同時為進入因特網(wǎng)通信擴充了功能。

Profibus-DPV2可以實現(xiàn)循環(huán)通信、非循環(huán)通信以及從站之間的通信。由于從站之間可直接通信，通信時間縮短1個DP總線周期和主站周期，從而使反應時間縮短60%至90%，同時建立了等時間間隔的總線循環(huán)周期，其時間偏差小于1μs，即適用于高精度定位控制，又可實現(xiàn)閉環(huán)控制。DPV2可根據(jù)不同的應用需要行規(guī)（profile），如用于運動控制的ProfiDrive和用于聯(lián)鎖保護的ProfiSafe等。

4 ype4 P-NE現(xiàn)場總線

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