1. ts61158

type1現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)由以下部分構(gòu)成：

phl：iec61158-2：1993標(biāo)準(zhǔn)的超集（superset）；

foundation fieldbus的超集；

worldfip的功能超集；

dll：iec ts61158-3，ts61158-4；

foundation fieldbus的超集；

worldfip的功能超集；

al：iec ts61158-5，ts61158-6。

1998年之前，iec/sc65c只推薦一種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線，該總線主要采納foundation fieldbus總線和worldfip總線基本技術(shù)，并嚴(yán)格按照iec定義制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，由于各種原因，經(jīng)過(guò)多輪投票未獲通過(guò)，只能按規(guī)定成為技術(shù)報(bào)告ts61158，以此為基礎(chǔ)形成了現(xiàn)在的type1現(xiàn)場(chǎng)總線。國(guó)際委員會(huì)推薦的通用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，從圖中可以看出現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)可以支持各種工業(yè)領(lǐng)域的信息處理、監(jiān)視和控制系統(tǒng)，用于過(guò)程控制、執(zhí)行器和本地控制器之間的低級(jí)通信，可以與工廠自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)互連。在這里，h1現(xiàn)場(chǎng)總線主要用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，其速率為31.25kbps，負(fù)責(zé)兩線制向現(xiàn)場(chǎng)儀表供電，并能支持帶總線供電設(shè)備的本質(zhì)安全；h2現(xiàn)場(chǎng)總線主要面向過(guò)程控制級(jí)、監(jiān)控管理級(jí)和高速工廠自動(dòng)化的應(yīng)用，其速率為1mbps，2.5mbps和100mbps。

圖1通用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2. controlnet和ethernet/ip現(xiàn)場(chǎng)總線

由controlnet international(ci)組織負(fù)責(zé)制定的type2現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)由以下部分組成：

phl和dll：controlnet；

al：control net和ethernet/ip。

type2現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。controlnet采用一種新的通信模式，即生產(chǎn)者/客戶（producer/consumer）模式，這種模式允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)，同時(shí)從單個(gè)數(shù)據(jù)源存取相同的數(shù)據(jù)，其主要特點(diǎn)是增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能，提高了效率和實(shí)現(xiàn)精確的同步。網(wǎng)絡(luò)的媒體送取，通過(guò)限制時(shí)間存取算法來(lái)控制，即采用并行時(shí)間域多路存?。╟tdma）方法，在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)刷新間隔（nui）內(nèi)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的傳送信息機(jī)會(huì)。

圖2 type2現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

ethernet/ip以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議是一種開放的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它使用有源星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以將10mbps和100mbps產(chǎn)品混合使用。該協(xié)議在tcp/udp/ip之上附加控制和信息協(xié)議（cip），提供一個(gè)公共的應(yīng)用層。cip的控制部分用于實(shí)時(shí)i/o報(bào)文，其信息部分用于報(bào)文交換。controlnet和ethernet/ip都使用該協(xié)議通信，分享相同的對(duì)象庫(kù)、對(duì)象和設(shè)備行規(guī)，使得多個(gè)供應(yīng)商的設(shè)備能在上述整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)即插即用。對(duì)象的定義是嚴(yán)格的，在同一種網(wǎng)絡(luò)上支持實(shí)時(shí)報(bào)文、組態(tài)和診斷。為了提高的實(shí)時(shí)性能，odva（開放的devicenet供應(yīng)商協(xié)會(huì)）于2003年8月公布了ieee1588“用于ethernet/ip實(shí)時(shí)控制應(yīng)用的時(shí)鐘同步”標(biāo)準(zhǔn)。

3. profibus現(xiàn)場(chǎng)總線

type3現(xiàn)場(chǎng)總線得到profibus用戶組織pno的支持，德國(guó)西門子公司則是profibus產(chǎn)品的主要供應(yīng)商。profibus系列由三個(gè)兼容部分組成，即profibus-dp、profibus-fms和profibus-pa三條總線構(gòu)成。為了提高profibus總線性能，近幾年pno推出了新版本的profibus-dp-v1和profibus-dp-v2，同時(shí)逐步取消profibus-fms總線。擴(kuò)展的profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)如圖3所示，profibus-dp特別適用于設(shè)備級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)與分散i/o之間高速通信。profibus-pa專為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，它能夠?qū)⒆兯推骱蛨?zhí)行器連接到一根公共總線，使用兩根線就可以完成供電和，并能實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全性能。以此為基礎(chǔ)，擴(kuò)展的dp功能dpv1進(jìn)一步完善了profibus-pa功能；dpv2解決了從站之間的通信與時(shí)間同步等重大問(wèn)題。

圖3 type3 profibus現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

profibus-dpv1主要是增加了非循環(huán)服務(wù)，并擴(kuò)大了與2類主站的通信。眾所周知，profibus-dp性能的特征是在循環(huán)連接（mscy-c1）的基礎(chǔ)上應(yīng)用數(shù)據(jù)交換服務(wù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)主站和一系列從站之間集中的數(shù)據(jù)交換。1類主站指plc、pc或控制器。2類主站指操作員站和編程器等。dpv1擴(kuò)展了上述功能，在已有的mscy-c1連接基礎(chǔ)上，增加了非循環(huán)服務(wù)，利用新的服務(wù)可以對(duì)從站中任何數(shù)據(jù)組進(jìn)行讀寫。過(guò)去，2類主站只能利用dp從站的無(wú)連接服務(wù)，現(xiàn)在則可通過(guò)面向連接的通信對(duì)數(shù)組進(jìn)行非循環(huán)讀寫，同時(shí)為進(jìn)入因特網(wǎng)通信擴(kuò)充了功能。

profibus-dpv2可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)通信、非循環(huán)通信以及從站之間的通信。由于從站之間可直接通信，通信時(shí)間縮短1個(gè)dp總線周期和主站周期，從而使反應(yīng)時(shí)間縮短60%至90%，同時(shí)建立了等時(shí)間間隔的總線循環(huán)周期，其時(shí)間偏差小于1μs，即適用于高精度定位控制，又可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。dpv2可根據(jù)不同的應(yīng)用需要開發(fā)專用行規(guī)（profile），如用于運(yùn)動(dòng)控制的profidrive和用于聯(lián)鎖保護(hù)的profisafe等。

4. p-net現(xiàn)場(chǎng)總線

p-net現(xiàn)場(chǎng)總線由丹麥process-data sikebory aps公司從1983年開始開發(fā)，主要應(yīng)用于啤酒、食品、農(nóng)業(yè)和飼養(yǎng)業(yè)，它得到p-net用戶組織的支持，在現(xiàn)場(chǎng)大約有5000多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。

圖4 type4 p-net現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

p-net現(xiàn)場(chǎng)總線是一種多主站、多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，圖4給出了p-net系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)?？偩€采用分段結(jié)構(gòu)，每個(gè)總線分段上可以連接多個(gè)主站，主站之間通過(guò)接口能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)上互連，它允許在幾個(gè)總線區(qū)直接尋址，無(wú)需遞階網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該總線通信協(xié)議包括1、2、3、4和7層，并利用信道機(jī)構(gòu)定義用戶層。通信采用虛擬令牌（virtual token）傳遞方式，主站發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，被尋址的從站在390μs內(nèi)立即返回一個(gè)響應(yīng)，只有存放到從站內(nèi)存中的數(shù)據(jù)才可被訪問(wèn)。每個(gè)站節(jié)點(diǎn)都含有一個(gè)通用的單芯片微處理機(jī)，配套的2kb eprom不僅可用作通信，而且可用于測(cè)量、標(biāo)定、轉(zhuǎn)換和應(yīng)用功能。p-net接口芯片執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能，第3層和第4層的功能由宿主處理器中的軟件解決。該總線物理層基于rs-485標(biāo)準(zhǔn)，使用屏蔽雙絞線電纜，傳輸距離1.2km，應(yīng)用nrz編碼異步傳輸。

5. ff hse現(xiàn)場(chǎng)總線

1998年，美國(guó)fieldbus foundation（ff）基金會(huì)決定采用高速以太網(wǎng)（high speed ethernet，hse）技術(shù)開發(fā)h2現(xiàn)場(chǎng)總線，作為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)控制級(jí)以上通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，它與h1現(xiàn)場(chǎng)總線整合構(gòu)成信息集成開放的體系結(jié)構(gòu)，圖5給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。hse網(wǎng)絡(luò)遵循標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)規(guī)范，并根據(jù)過(guò)程控制的需要適當(dāng)增加了一些功能，但這些增加的功能可以在標(biāo)準(zhǔn)的ethernet結(jié)構(gòu)框架內(nèi)無(wú)縫地進(jìn)行操作，因而ff hse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(jī)形成星形連接，這種交換機(jī)具有防火墻功能，以阻斷特殊類型的信息出入網(wǎng)絡(luò)。hse使用標(biāo)準(zhǔn)的ieee802.3信號(hào)傳輸，標(biāo)準(zhǔn)的ethernet接線和通信媒體。設(shè)備和交換機(jī)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子系統(tǒng)，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(chǎng)設(shè)備，以完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)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。

ff hse的1~4層由現(xiàn)有的以太網(wǎng)、tcp/ip和ieee標(biāo)準(zhǔn)所定義，hse和h1使用同樣的用戶層，現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（fms）在h1中定義了服務(wù)接口，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備訪問(wèn)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）以及系統(tǒng)管理（sm）。ff規(guī)范21種功能模塊供基本的和先進(jìn)的過(guò)程控制使用。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，ffb支持?jǐn)?shù)據(jù)采集的監(jiān)控，子系統(tǒng)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(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

6. swiftnet現(xiàn)場(chǎng)總線

type6 swiftnet現(xiàn)場(chǎng)總線由美國(guó)ship star協(xié)會(huì)主持制定，得到美國(guó)波音公司的支持，主要用于航空和航天等領(lǐng)域。該總線是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)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(chǎng)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(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

物理層傳送速率為5mbps，此時(shí)每秒傳送105個(gè)不同的報(bào)文?？偩€使用tdma（slotted time division multiple access）槽路時(shí)間片多路送取方式，提供專用高速、低抖動(dòng)同步通道和按要求指定的通道。專用通道適用于自動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的分配或交換；按要求指定的通道則適用于非調(diào)度報(bào)文。tdma方式是將總線上的時(shí)間分割為相等長(zhǎng)度間隔，稱作槽路，只有當(dāng)總線上的站分配到槽路時(shí)，它才能監(jiān)聽和發(fā)送。每個(gè)站還能根據(jù)所占的比例，協(xié)調(diào)總線訪問(wèn)、數(shù)據(jù)傳輸和接收數(shù)據(jù)。

swiftnet總線的節(jié)點(diǎn)（從站）通過(guò)i/o通道連接智能傳感器，由于航空航天領(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標(biāo)準(zhǔn)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》標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)，它在控制網(wǎng)絡(luò)和傳感器之間定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，從而使網(wǎng)絡(luò)傳感器成為現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)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(shí)現(xiàn)真正意義上的即插即用。

7. worldfip現(xiàn)場(chǎng)總線

1987年成立的worldfip協(xié)會(huì)制定并大力推廣type7 worldfip現(xiàn)場(chǎng)總線。worldfip協(xié)議是en50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)的第三部分，物理層采用iec61158.2標(biāo)準(zhǔn)，其產(chǎn)品在法國(guó)占有60%市場(chǎng)，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(dòng)化、鐵路運(yùn)輸、地鐵和過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域。

worldfip現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)如圖7所示，系統(tǒng)分為三級(jí)，即過(guò)程級(jí)、控制級(jí)和監(jiān)控級(jí)。它能滿足用戶各種需要，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總線滿足過(guò)程控制、工廠制造加工和各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需要。為了適應(yīng)低成本的要求，開發(fā)了低成本的device worldfip（dwf）總線，它是設(shè)備一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種惡劣環(huán)境，并具有本質(zhì)安全防爆性能，可以實(shí)現(xiàn)多主站與從主站的通信。

圖7 type7 wroldfip現(xiàn)場(chǎng)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方式，在任何一個(gè)給定瞬間，僅有一個(gè)站可以執(zhí)行總線裁決功能，它使用一個(gè)id-dat幀在總線上廣播一個(gè)標(biāo)識(shí)，連接到總線上所有站的鏈路層同時(shí)記錄id-dat幀，僅有一站被識(shí)別為標(biāo)識(shí)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(bào)文的子集。

8. interbus現(xiàn)場(chǎng)總線

type8 interbus現(xiàn)場(chǎng)總線由德國(guó)phoenix contact公司開發(fā)，interbus club俱樂(lè)部支持。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(dòng)化領(lǐng)域已有50多萬(wàn)套應(yīng)用系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

interbus現(xiàn)場(chǎng)總線是一種開放的串行總線，可以構(gòu)成各種拓?fù)湫问?，并允許有16級(jí)嵌套連接方式。該總線最多可掛512個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，設(shè)備之間的最大距離400米，無(wú)需中繼器網(wǎng)絡(luò)的最大距離為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有自己獨(dú)特的環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路使用標(biāo)準(zhǔn)電纜同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和。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。

圖8 type8 interbus現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

協(xié)議包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。數(shù)據(jù)鏈路層采用面向過(guò)程數(shù)據(jù)的傳輸方法及集總幀協(xié)議，可以傳輸循環(huán)過(guò)程數(shù)據(jù)和非循環(huán)數(shù)據(jù)，幀信息包括一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)、回送信息、數(shù)據(jù)安全/結(jié)束信息。集總幀具有非常高的傳輸效率，其效率高達(dá)52%，盡管interbus通信速率為500kbps和2mbps，通信速度和效率很高。應(yīng)用層服務(wù)用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換、vfd支持、變量訪問(wèn)、程序調(diào)用和12個(gè)相關(guān)的服務(wù)。

interbus總線有很強(qiáng)的監(jiān)視診斷功能，總線監(jiān)控功能監(jiān)視整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也提供總線網(wǎng)絡(luò)的變結(jié)構(gòu)功能，能及時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，關(guān)斷和連接總線的某個(gè)子總線段。監(jiān)控功能是現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試、診斷和維護(hù)的有力工具。具體功能是識(shí)別和確定安裝錯(cuò)誤和部件錯(cuò)誤，現(xiàn)場(chǎng)總線模塊具有輸入/輸出的狀態(tài)顯示，在調(diào)試時(shí)可設(shè)置輸出狀態(tài)，以及可以保存某些智能設(shè)備的參數(shù)。

為了提高工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的安全性，以滿足制造業(yè)和過(guò)程工業(yè)自動(dòng)化故障安全通信的要求，特別是在汽車制造業(yè)中具有安全總線的功能被放在首位。interbus俱樂(lè)部從1999年開始進(jìn)行interbus安全總線研究，在2001年得到了德國(guó)bia組織en954-1 kat.4標(biāo)準(zhǔn)的許可證明，并符合iec61508安全通信標(biāo)準(zhǔn)。interbus的安全總線由一個(gè)safe control控制模塊和現(xiàn)場(chǎng)分散式智能模塊組成，控制模塊的唯一功能就是控制安全數(shù)據(jù)。這種解決方案優(yōu)于其它方案，它將控制系統(tǒng)與安全總線的功能截然分開，控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)清晰簡(jiǎn)單，不影響今后的擴(kuò)展和修改，成本明顯降低。這是現(xiàn)場(chǎng)總線的一個(gè)發(fā)展方向。

9. ff h1現(xiàn)場(chǎng)總線

h1現(xiàn)場(chǎng)總線是由ff現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)負(fù)責(zé)制定的。ff基金會(huì)成員由世界著名的儀表制造商和用戶組成，其成員生產(chǎn)的變送器、、執(zhí)行器、流量?jī)x表占世界市場(chǎng)的90%，它們對(duì)過(guò)程控制現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的功能需求了解透徹，在過(guò)程控制方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，提出的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為全面，其通信體系結(jié)構(gòu)如圖9所示。type9現(xiàn)場(chǎng)總線是type1現(xiàn)場(chǎng)總線的子集。

ff h1現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層以及考慮到現(xiàn)場(chǎng)裝置的控制功能和具體應(yīng)用而增加的用戶層組成。h1總線支持多種傳輸媒體：雙絞線、電纜、光纜和無(wú)線媒體。傳輸速率為31.25kbps，通信距離最大為1 900米。該總線支持總線供電和本質(zhì)安全。

圖9 type 9 ff h1現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)鏈路活動(dòng)調(diào)度、數(shù)據(jù)的接收發(fā)送、活動(dòng)狀態(tài)的響應(yīng)、總線上各設(shè)備間的鏈路時(shí)間同步等。這里，總線訪問(wèn)控制采用鏈路活動(dòng)調(diào)度器（las）方式，las擁有總線上所有設(shè)備的清單，由它負(fù)責(zé)總線段上各設(shè)備對(duì)總線的操作。

現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用層由現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)（fas）子層和現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范(fms)子層構(gòu)成。fas子層提供發(fā)布者/預(yù)訂者、客戶機(jī)/服務(wù)器和報(bào)告分發(fā)三種模式的報(bào)文服務(wù)。fms子層提供對(duì)象字典（od）服務(wù)、變量訪問(wèn)服務(wù)和事件服務(wù)等。現(xiàn)場(chǎng)總線用戶層具有標(biāo)準(zhǔn)功能塊（fb）和裝置描述功能。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定32種功能塊，現(xiàn)場(chǎng)裝置使用這些功能塊完成控制策略。由于裝置描述功能包括描述裝置通信所需的所有信息，并且與主站無(wú)關(guān)，所以可使現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)現(xiàn)真正的互操作。

10. profi net現(xiàn)場(chǎng)總線

pno組織于2001年8月發(fā)表了profinet規(guī)范。profinet將工廠自動(dòng)化和企業(yè)信息管理層it技術(shù)有機(jī)地融為一體，同時(shí)又完全保留了profibus現(xiàn)有的開放性。

profinet現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)如圖10所示，從圖中看出，該方案支持開放的、面向?qū)ο蟮耐ㄐ?，這種通信建立在普遍使用的ethernet tcp/ip基礎(chǔ)上，優(yōu)化的通信機(jī)制還可以滿足實(shí)時(shí)通信的要求?；趯?duì)象應(yīng)用的dcom通信協(xié)議是通過(guò)該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建立的。以對(duì)象的形式表示的profinet組件根據(jù)對(duì)象協(xié)議交換其自動(dòng)化數(shù)據(jù)。自動(dòng)化對(duì)象即com對(duì)象作為pdu以dcom協(xié)議定義的形式出現(xiàn)在通信總線上。連接對(duì)象活動(dòng)控制（acco）確保已組態(tài)的互相連接的設(shè)備間通信關(guān)系的建立和數(shù)據(jù)交換。傳輸本身是由事件控制的，acco也負(fù)責(zé)故障后的恢復(fù)，包括質(zhì)量代碼和時(shí)間標(biāo)記的傳輸、連接的監(jiān)視、連接丟失后的再建立以及相互連接性的測(cè)試和診斷。

圖10 type10 profinet現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)

profibus可以通過(guò)代理服務(wù)器(proxy)很容易地實(shí)現(xiàn)與其它現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的集成，在該方案中，通過(guò)代理服務(wù)器將通用的profibus網(wǎng)絡(luò)連接到工業(yè)以太網(wǎng)；通過(guò)以太網(wǎng)tcp/ip訪問(wèn)profibus設(shè)備是由proxy使用遠(yuǎn)方程序調(diào)用和microsoft dcom進(jìn)行處理的。

profinet提供工程設(shè)計(jì)工具和制造商專用的編程和組態(tài)軟件，使用這種工具可以從控制器編程軟件開發(fā)的設(shè)備來(lái)創(chuàng)建基于com的自動(dòng)化對(duì)象，這種工具也將用于組態(tài)基于profinet的自動(dòng)化系統(tǒng)，使用這種獨(dú)立于制造商的對(duì)象和連接編輯器可減少15%的開發(fā)時(shí)間。

10種類型現(xiàn)場(chǎng)總線采用完全不同的通信協(xié)議。type1采用las方式和publisher/subscriber模式；type2 controlnet使用ctdma方法和producer/consumer模式，ethernet/ip使用ethernet tcp/ip協(xié)議；type3是令牌環(huán)和主站/從站方式；type4通信采用虛擬令牌傳遞方式；type5采用csma/cd方式和ethernet tcp/ip協(xié)議；type6使用tdma多路存取方式；type7使用總線裁決方式；type8采用整體幀協(xié)議；type9采用las方式和publisher/subscriber模式；type10使用ethernet tcp/ip協(xié)議。

從以上論述可以看出，十種類型現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議都不相同，但對(duì)ethernet tcp/ip工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)用于h2高速現(xiàn)場(chǎng)總線基本達(dá)成共識(shí)，ethernet/ip、ff hse和profinet工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)事實(shí)上已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。