5 Tpye5 FF HSE現場(chǎng)總線(xiàn)

    1998年，美國Fieldbus Foundation（FF）會(huì )決定采用高速以太網(wǎng)（HighSpeedEthernet，HSE）技術(shù)H2現場(chǎng)總線(xiàn)，作為現場(chǎng)總線(xiàn)控制控制級以上通信網(wǎng)絡(luò )的主干網(wǎng)，它與H1現場(chǎng)總線(xiàn)整合構成信息集成開(kāi)放的體系結構，圖5給出了結構。HSE網(wǎng)絡(luò )遵循的以太網(wǎng)規范，并根據控制的需要適當了一些功能，但這些的功能可以在的Ethernet結構框架內無(wú)縫地進(jìn)行操作，FFHSE總線(xiàn)可以使用當前流行的商用（COTS）以太網(wǎng)設備。100Mbps以太網(wǎng)拓撲是采用交換機形成星形連接，這種交換機具有防火墻功能，以特殊類(lèi)型的信息出入網(wǎng)絡(luò )。HSE使用的IEEE802.3傳輸，的Ethernet接線(xiàn)和通信媒體。設備和交換機之間距離，使用雙絞線(xiàn)為100米，光纜可達2千米。HSE使用連接裝置（LD）連接H1子，LD執行網(wǎng)橋功能，它允許就地連在H1網(wǎng)絡(luò )上的各現場(chǎng)設備，以完成點(diǎn)對點(diǎn)對等通信。HSE支持冗余通信，網(wǎng)絡(luò )上的任何設備都能作冗余配置。

    FFHSE的1~4層由現有的以太網(wǎng)、TCP/IP和IEEE所定義，HSE和H1使用同樣的用戶(hù)層，現場(chǎng)總線(xiàn)信息規范（FMS）在H1中定義了服務(wù)接口，現場(chǎng)設備訪(fǎng)問(wèn)代理（FDA）為HSE提供接口。用戶(hù)層規定功能模塊、設備描述（DD）、功能文件（CF）以及（）。FF規范21種功能模塊供基本的和先進(jìn)的控制使用。FF還規定了新的柔性功能模塊（FFB），用以進(jìn)行復雜的批處理和混合控制應用，FFB支持數據采集的監控，子接口、事件順序、多路數據采集、PLC和其他協(xié)議通信的網(wǎng)間連接器。

圖5 Type5 FF HSE現場(chǎng)總線(xiàn)體系結構

    6 Type6 SwiftNet現場(chǎng)總線(xiàn)

    Type6 SwiftNet現場(chǎng)總線(xiàn)由美國SHIPSTAR協(xié)會(huì )制定，美國波音公司的支持，主要用于和等領(lǐng)域。該總線(xiàn)是一種結構簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性高的總線(xiàn)，協(xié)議僅包括物理層和數據鏈路層。SwiftNet現場(chǎng)總線(xiàn)采用分層總線(xiàn)式拓撲結構，其通信體系結構如圖6所示。

圖6 Type 6 SwiftNet現場(chǎng)總線(xiàn)體系結構

    物理層傳送速率為5Mbps，此時(shí)每秒傳送105個(gè)不同的報文。總線(xiàn)使用TDMA（Slottedtime division multipleaccess）槽路時(shí)間片多路送取，提供專(zhuān)用高速、低抖動(dòng)同步通道和按要求通道。專(zhuān)用通道適用于自動(dòng)狀態(tài)數據的分配或交換；按要求的通道則適用于非調度報文。TDMA是將總線(xiàn)上的時(shí)間分割為相等長(cháng)度間隔，稱(chēng)作槽路，只有當總線(xiàn)上的站分配到槽路時(shí)，它才能和發(fā)送。每個(gè)站還能根據所占的比例，協(xié)調總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)、數據傳輸和接收數據。

   SwiftNet總線(xiàn)的節點(diǎn)（從站）通過(guò)I/O通道連接智能傳感器，由于領(lǐng)域對傳感器和執行器要求高，該總線(xiàn)開(kāi)始使用符合IEEE1451.1和IEEE1451.2的網(wǎng)絡(luò )傳感器。IEEE1451.2《用于傳感器和執行器的智能轉換器接口》是一個(gè)開(kāi)放的，它在控制網(wǎng)絡(luò )和傳感器之間定義一個(gè)接口，從而使網(wǎng)絡(luò )傳感器成為現場(chǎng)總線(xiàn)現場(chǎng)級的數字化傳感器，并使用戶(hù)可以根據自己的需要選擇不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的智能傳感器，實(shí)現真正意義上的即插即用。

    7 Type7 WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)

    1987年成立的WorldFIP協(xié)會(huì )制定并大力推廣Type7WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)。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(chǎng)，在歐洲占有大約25%份額，它廣泛應用于發(fā)電與輸配電、加工自動(dòng)化、鐵路運輸、地鐵和自動(dòng)化領(lǐng)域。

   WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)體系結構如圖7所示，分為，即級、控制級和監控級。它能用戶(hù)各種需要，適合于各種類(lèi)型的應用結構，集中型、分散型和主站/從站型。用單一的WorldFIP總線(xiàn)控制、工廠(chǎng)制造加工和各種驅動(dòng)的需要。為了適應低成本的要求，了低成本的DeviceWorldFIP（DWF）總線(xiàn)，它是設備一級網(wǎng)絡(luò )，能很好適應工業(yè)現場(chǎng)的各種惡劣，并具有本質(zhì)安全防爆性能，可以實(shí)現多主站與從主站的通信。

圖7 Type7 WroldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)體系結構

   WorldFIP協(xié)議由物理層、數據鏈路層和應用層組成。數據鏈路層采用總線(xiàn)裁決，在任何一個(gè)給定瞬間，僅有一個(gè)站可以執行總線(xiàn)裁決功能，它使用一個(gè)ID-DAT幀在總線(xiàn)上廣播一個(gè)標識，連接到總線(xiàn)上所有站的鏈路層記錄ID-DAT幀，僅有一站被識別為標識的生產(chǎn)者，其它站僅作為使用者。應用層提供MPS和SubMMS服務(wù)，MPS是工廠(chǎng)周期/非周期服務(wù)，SubMMS則是工業(yè)報文的子集。

    8 Type8 INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)

    Type8 INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)由德國Phoenix Contact 公司，INTERBUSClub支持。INTERBUS在全球有1000多家總線(xiàn)設備生產(chǎn)商，提供2500多種產(chǎn)品，到目前為止，INTERBUS在全球自動(dòng)化領(lǐng)域已有50多萬(wàn)套應用廣泛應用。

   INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)是一種開(kāi)放的串行總線(xiàn)，可以構成各種拓撲形式，并允許有16級嵌套連接。該總線(xiàn)多可掛512個(gè)現場(chǎng)設備，設備之間距離400米，無(wú)需中繼器網(wǎng)絡(luò )距離為12.8公里。INTERBUS總線(xiàn)包括遠程總線(xiàn)和本地總線(xiàn)，遠程總線(xiàn)用于遠距離傳送數據，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)路結構，環(huán)路使用電纜傳送數據和電源。環(huán)路可以連接模擬、數字設備甚至復雜的傳感器/執行器，也允許直接接入智能終端儀表。