
0 引言
现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及与更高控制管理层次之间的联系。这种以智能传感器、控制、计算机、数字通信等技术为主要内容的综合技术,已成为自动化技术发展的热点[1]。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层,作为工厂设备级基础通信网络,要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点,同时还应具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,具有网络负载稳定、信息交换频繁等能力。如何选择适合工作需要的现场总线,以满足工业控制中的实时要求,这需要了解每种现场总线的通信特点,尤其是数据链路层的通信介质访问控制方式。
1 现场总线的通信
现场总线技术至今尚未形成完整、统一的国际标准,不同的现场总线采用完全不同的通信协议。目前有较强实力和影响的有:CAN、LonWorks、Profibus、HART、FoudationFieldbus(FF)等。它们各具特色,在不同应用领域形成了自己的优势。如LonWorks现场总线采用了ISO/OSI模型的全部7层通信协议;基金会现场总线FF采用了ISO/OSI模型中的3层,即物理层、数据链路层与应用层(隐去了中间的3~6层),但在应用层之上又增加了用户层的通信模型等[2,3]。为了满足实时陛的要求,现场总线通信模型一般都在OSI参考模型的基础上进行了不同程度的简化。本文重点介绍CAN、LonWorks、Profibus3种现场总线的通信性能及介质访问控制。
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