PROFIBUS、WORLDFIP和FF總線技術介紹
PROFIBUS、WORLDFIP和FF是當前工業控制領域中,特別是過程控制領域中使用比較廣泛的3種工業控制現場總線。PROFIBUS、WORLDFIP是兩種應用得比較早、技術成熟、覆蓋面廣的現場總線技術,并且各有自己的技術協會和用戶協會。FF(基金會現場總線)則是1992年由國際上幾百個制造商和用戶共同發起的國際標準現場總線技術,目前正在逐步成為一種國際標準,但由于出現得比較晚,只有幾家具有實力的公司在1998年開發出了符合FF規范的產品和系統。
PROFIBUS簡介
PROFIBUS是在歐洲工業界得到應用的一個現場總線標準。其基本行規標準是在德國政府的支持下,由ABB、HoneyWell、Bosch、Siemens、FZIKaRLSRUhe等近20家公司,從1987~1990年,花費了4a的時間研究制訂的,這個行規標準就是目前的DIN19245。應用領域包括加工制造、過程控制、建筑自動化。自1991年推出后,目前已經發展得比較完善,并已生產出用于系統結構的專用集成電路。
PROFIBUS實際上是一種應用類的系統框架。其基本技術特點如下。
1.分為通用性自動化(FMS)、工廠自動化(DP)和過程控制自動化(PA)3個系列。
2.設備之間的通信采用主從方式;結構采用OSI參考模型中的物理、數據鏈路和應用的3層結構。
3.標準采用EN50170;其接口標準,PA采用IEC1158?2,FMS和DP采用RS485。
4.信號線可用設備電源線。
5.每條總線區段可連接32個設備,不同區段用中繼器連接。
6.傳輸速率可在9.6kB/S~12MB/S間選擇。
7.傳輸介質可以用金屬雙絞線或光纖。
8.提供通用的功能模塊管理規范。
9.在一定范圍內可實現互操作。
10.沒有統一的設備描述語言(DDL)和DDL支持。
11.提供系統通信管理軟件(包括波形識別、速率識別和協議識別等功能)。
12.提供244B報文格式,提供通信接口的故障安全模式(當IO故障時輸出全為零)。
WORLDFIP簡介
WORLDFIP是法國FIP公司在1988年最先推出的現場總線技術。實際上,WORLDFIP最早提供了現場總線網絡的基本結構,使現場總線系統初步具有了信息化的技術特征。
與PROFIBUS不同,WORLDFIP在全系統采用統一的通信協議和進程協議,以滿足控制和儀器系統對實時和背景信息傳遞的需要。
WORLDFIP的基本技術特點如下。
系統內部采用統一的通信協議。
實現了OSI參考模型中的物理、數據鏈路和應用3層結構。
符合IEC1158.2的總線邏輯和令牌方式。
4.使用光纖時數據傳輸速率為5MB/S;使用雙絞線時數據傳輸速率為31.25kB/S,1MB/S和2.5MB/S,其通信距離與速率的關系見表1。
5.每段可連接32個設備節點,最多可連接4段。
6.可選容余通信線路。
7.支持分時變量和消息,具有64000個區分標志。
8.變量長度為2B~127B;消息長度為256B。
9.支持制造商消息服務(MMS),最大消息長度可達64kB。
10.沒有提供DDL,互操作性依賴與生產廠家協會作出的行業規定。
3.FF簡介
FF是基金會現場總線,是成立于1992年的國際現場總線基金會提出的一個現場總線標準。目前幾乎所有系統集成制造商、儀器儀表制造商均開始向FF靠攏。
FF的一般特點
具有適合工業現場應用的通信規范和網絡操作系統。
采用單一串行線上連接多個設備的網絡連接方法,1條總線最多可連接32臺設備。
通信介質可以是金屬雙絞線、同軸電纜、動力線或光纖。
通信信號可以采用10mA電流方式,也可以采用電壓方式。
通信線路可用設備的供電線路。
具有比較完備的工業設備描述語言。
采用虛擬設備的概念實現設備的模塊化處理。
實現了開放式系統,在FF系統內,不同廠家的產品具有互操作性。
提供了比較完善的系統測試手段和方法。可以說,FF是個生命力強大的現場總線。
2.FF的技術內容
符合OSI參考模型的系統結構規范(見圖1)。
符合國際工業標準的通信系統規范。
符合國際通信行業標準的設備描述規范和設備描述語言DDL
符合相應標準的工業本質安全規范。
FF的體系結構FF提供的系統結構如圖1所示。從圖中可以看出FF結構只采用了OSI參考模型7層中的3層,而FF提供的技術是通信棧技術,覆蓋了除物理層以外的其它各層,這樣做的目的是提高通信速度。
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