5 Tpye5 FF HSE現(xiàn)場總線

    1998年,，美國Fieldbus Foundation（FF）會決定采用高速以太網(wǎng)（HighSpeedEthernet,，HSE）技術(shù)H2現(xiàn)場總線，作為現(xiàn)場總線控制控制級以上通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng),，它與H1現(xiàn)場總線整合構(gòu)成信息集成開放的體系結(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機形成星形連接,，這種交換機具有防火墻功能,，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)場設(shè)備,，以完成點對點對等通信。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)場總線信息規(guī)范（FMS）在H1中定義了服務(wù)接口,，現(xiàn)場設(shè)備訪問代理（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)場總線體系結(jié)構(gòu)

    6 Type6 SwiftNet現(xiàn)場總線

    Type6 SwiftNet現(xiàn)場總線由美國SHIPSTAR協(xié)會制定，美國波音公司的支持,，主要用于和等領(lǐng)域,。該總線是一種結(jié)構(gòu)簡單、實時性高的總線,，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)場總線體系結(jié)構(gòu)

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

   SwiftNet總線的節(jié)點（從站）通過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》是一個開放的,，它在控制網(wǎng)絡(luò)和傳感器之間定義一個接口，從而使網(wǎng)絡(luò)傳感器成為現(xiàn)場總線現(xiàn)場級的數(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,，實現(xiàn)真正意義上的即插即用。

    7 Type7 WorldFIP現(xiàn)場總線

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

   WorldFIP現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)如圖7所示,，分為,，即級、控制級和監(jiān)控級,。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)備一級網(wǎng)絡(luò),，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的各種惡劣,，并具有本質(zhì)安全防爆性能，可以實現(xiàn)多主站與從主站的通信,。

圖7 Type7 WroldFIP現(xiàn)場總線體系結(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,，在任何一個給定瞬間，僅有一個站可以執(zhí)行總線裁決功能,，它使用一個ID-DAT幀在總線上廣播一個標(biāo)識,，連接到總線上所有站的鏈路層記錄ID-DAT幀,，僅有一站被識別為標(biāo)識的生產(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)報文的子集,。

    8 Type8 INTERBUS現(xiàn)場總線

    Type8 INTERBUS現(xiàn)場總線由德國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在全球自動化領(lǐng)域已有50多萬套應(yīng)用廣泛應(yīng)用,。

   INTERBUS現(xiàn)場總線是一種開放的串行總線,，可以構(gòu)成各種拓?fù)湫问剑⒃试S有16級嵌套連接,。該總線多可掛512個現(xiàn)場設(shè)備,，設(shè)備之間距離400米，無需中繼器網(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,。