现场总线控制系统的基本概念

    (1)访问方法(Media Access)    访问方法指在总线上通信的权利，有三种主要的类型。    ①主控（Master Control）。一个高级别的节点控制所有的信号传送顺序和时间。除非主节点要求，其他节点不能通信。Profibus-DP在主站和主站之间采用这种访问方法。    ②令牌方式(Token Passing)。这是一种信息转移的方法，每次循环每个节点有一次机会通信。Profibus-DP在主站和主站之间采用这种访问方法。    ③载波侦听多路访问( Carrier Supervisory Multi-Access，CSMA)。一种访问方法，允许每个节点通信，只要该节点有信息要发布并没有其他节点占用通信线。当以CSMA方式操作时，有可能两个节点同时通信。有两种主要的方法处理可能存在的冲突。    ·冲突监测( Collision Detection，CD)。所有的发送器必须同时是接收器。如果两个节点同时开始通信，它们将听到发生了冲突，都停止通信，等待一个任意长的时间，再重新通信。以太网采用这种访问方法。    ·逐位仲裁（Bitwise Arbitration，BA）。地址最低的节点优先级最高，享有继续通信的权力，而另一个节点则停止通信，DeviceNet采用这种访问方法。    (2)总线拓扑结构    拓扑结构是描述总线的专用术语，指通信线连接各节点的方法。    ①线状结构( Bus)。简单的直线式拓扑结构称作线状结构。Profibus-DP、DeviceNet主要都采用这种结构。    ②分支结构( Branch)。通常总线可以有分支，有时分支可以继续有分支。不同的总线有不同的规定，有的总线分支被限制在几厘米之内，有的总线允许有任意的拓扑结构，仅限制通信线的累计长度。    ③星型结构( Star)。流行于计算机主机的一种结构。主机按照这种结构连接外围设备，如磁带存储器、打印机和终端。现在，星型结构有了更广泛的意义，有源或无源的多端口分接器都像一个星型结构，但在内部是一种带多个分支的公用总线，一般用于一个小区域范围的连接。    ④环状结构( Ring)。环状结构通常是一种理论上的拓扑结构，尽管真正的环状结构存在。真正的环状结构中每个节点也是一个中继器。信息进入一个节点，该节点读取信息，并加入新的信息发送给下一个节点。如具有更先进的协议和附加的硬件，当环断掉或一个节点中继器损坏，节点可以重新循环信息。    由于现场总线的诸多优点，所以近十年来出现了多种有影响的现场总线，如基金会现场总线FF、Profibus、CAN、LonWorks、HART等，并得到了广泛的应用，其性能比较见表6-13。    表6-13    性能对照表