计算机通信中现场总线及其国际标准

    1．现场总线的基本概念

   IEC（国际电工委员会）对现场总线(Fieldbus)的定义是“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线”。它是当前工业自动化的热点之一。现场总线以开放的、独立的、全数字化的双向多变量通信取代4～20 mA现场模拟量信号。现场总线I/O集检测、数据处理、通信为一体，可以代替变送器、调节器、记录仪等模拟仪表，它不需要框架、机柜，可以直接安装在现场导轨槽上。现场总线I/O的接线极为简单，只需一根电缆，从主机开始，沿数据链从一个现场总线I/O连接到下一个现场总线I/O。使用现场总线后，可以节约配线、安装、调试和维护等方面的费用，现场总线I/O与PLC可以组成高性能价格比的DCS系统。

    使用现场总线后，操作员可以在中央控制室实现远程监控，对现场设备进行参数调整，还可以通过现场设备的自诊断功能预测故障和寻找故障点。

    2．IEC 61158

    由于历史的原因，现在有多种现场总线标准并存，IEC的现场总线国际标准(IEC 61158)是迄今为止制订时间最长、意见分歧最大的国际标准之一。它的制订时间超过12年，先后经过9次投票，在1999年底获得通过。经过多方的争执和妥协，最后容纳了8种互不兼容的协议，这8种协议在IEC 61158中分别为8种现场总线类型，2000年又补充了两种总线类型。其中的类型3( PROFIBUS)和类型10( PROFINET)由西门子公司支持。

    近几年来，为了满足实时性应用的需要，各大公司和标准组织纷纷提出了各种提升工业以太网实时性的解决方案，从而产生了实时以太网( Real Time Ethernet，RTE)。2007年7月出版的IEC 61158第4版采纳了经过市场考验的20种现场总线（见表7-1）。

    表7-1    IEC 61158第4版的现场总线类型

  类  型

    技术名称

类型1

    TS61158现场总线

类型2

    CIP现场总线

类型3

    PROFIB US现场总线

类型4

    P-Net现场总线

类型5

    FF HSE高速以太网

类型6

    SwiftNet（已被撤消）

类型7

    WorldFIP现场总线

类型8

    Interbus现场总线

类型9

    FF H1现场总线

类型10

    PROFINET实时以太网

类型11

    TC net实时以太网

类型12

    Ether CAT实时以太网

类型13

    Ethernet Powerlink实时以太网

类型14

    EPA实时以太网

类型15

    Modhus RTPS实时以太网

类型16

    SERCOSⅠ、Ⅱ现场总线

类型17

    VNET/IP实时以太网

类型18

    CC-link现场总线

类型19

    SERCOSⅢ实时以太网

类型20

    HART现场总线

    其中的类型l是原IEC 61158第1版技术规范的内容，类型2CIP( Common Industry Protocol，通用工业协议)包括DeviceNet、ControlNet和实时以太网Ethernet/IP。类型6 SwiftNet因为市场应用很不理想，已被撤销。

   EPA（Ethernet forPlant Automation，用于工厂自动化的以太网）是我国拥有自主知识产权的实时以太网通信标准，已被列入现场总线国际标准IEC 61158第4版的类型14。

    3．IEC 62026

   IEC 62026是供低压开关设备与控制设备使用的控制器电气接口标准，于2000年6月通过。它包括：

   IEC  62026-1：一般要求。

   IEC  62026-2：执行器传感器接口，（Actuator Sensor Interface，AS-i，西门子公司支持）。

   IEC  62026-3：设备网络（Device INetwork，DN，美国Rockwell公司支持）。

   IEC  62026-4：Lonworks( Local  Operating Networks)总线的通信协议LonTalk，已取消。

   IEC  62026-5：智能分布式系统（Smart Distributed System．SDS，美国Honeywell公司支持）。

   IEC 62026-6：串行多路控制总线（Serial Multiplexed Control Bus，SMCB，美国Honeywell公司支持）。