现场总线的分类及特点分析

到目前为止，世界上现场总线协议标准还没有统一，符合国际标准IEC61158、IEC62026、ISO11898、ISO11519 或欧洲标准EN50170 的现场总线标准有十几种。按照传输数据的大小大体分为三类：即传感器总线、设备总线和数据流总线。下面简要介绍几种典型的现场总线：

1.FF：FF（Foundation Fieldbus）是基金会现场总线，它以ISO 的开放系统互连模型ISO/OSI 为基础，采用物理层、数据链路层、应用层为FF 通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。它分为低速H1 和高速H2 两种通信速率，物理传输介质为双绞线、光缆和无线电，传输信号采用曼彻斯特码。FF 现主要应用于自动化测控领域，许多仪表公司已开发出符合FF 协议的产品。

2.CAN：CAN（Control Area Network） 是控制局域网络，最早由德国Bosch 公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信，现在己被制定为国际标准。CAN 协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN 的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，及较强的抗干扰能力。CAN 支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，其信号传输介质为双绞线，通信距离最远可达10km（速度5Kbps），通信速率最高可达1Mbps（距离40m），网络节点数实际可达110 个。CAN 总线广泛应用于离散控制领域，目前已有多家公司开发了符合CAN 协议的通信芯片。

3.WorldFIP：WorldFIP 是一种用于自动化系统的开放的现场总线，它采用有调度的总线访问控制，确保了实时性、可预见性，完全防止了“碰撞”的发生。协议单一而完备，由物理层、数据链路层和应用层三部分组成，能适应各种结构和规模的控制系统；控制信息和非控制信息能在同一条总线上互不干扰地传递，最长数据为256 字节，支持控制功能下放和设备识别。传输介质为屏蔽双绞线或光纤，传输速度有31.25Kbps、1Mbps 和2.5Mbps，标准速度是1Mbps，使用光纤时最高可达5Mbps。WorldFIP 采用生产者/客户的通信模式，可以实现一对一、一对多和一对所有的通信，而且没有任何网关或网桥，广泛用于发电与输配电、铁路运输、地铁等自动化领域。(www.xing528.com)

4.LonWorks：LonWorks（Local Operating Network）是由美国Echelon 公司开发，并与摩托罗拉和东芝公司共同倡导的现场总线技术。LonWorks 协议是一个分层的以数据包为基础的对等通信协议，采用了ISO/OSI 模型的全部七层协议结构，通信速率从300bps 至1.5Mbps 不等，它不依赖介质，能在任何物理传输介质上通信。LonWorks 协议是一个开放式的标准，但它通常被封装在称之为Neuron 的神经元芯片中并得以应用和实现。LonWorks 被广泛应用在楼宇和家庭自动化、工业运输、公共设备等行业，目前已有上千家公司在不同程度上开发使用LonWorks 技术和产品。

5.ControlNet：ControlNet 是由Rockwell 公司提出的一种具有高度确定性和可重复性的高速控制和数据采集网络，特别适用于对实时性要求较高，高信息吞吐量的复杂应用场合的信息传输。ControlNet 基于生产者/消费者模式的网络，允许网络上的所有节点同时从单个数据源存取相同的数据。支持主从通信、多主通信、对等通信或这些通信的任意组合形式，数据传输速率高达5Mbps，主要传输介质为同轴电缆和光纤。ControlNet 可以采用灵活的拓扑结构，同一个链路上允许多个控制器同时共存，支持输入数据和端到端信息的多路发送，广泛应用于过程控制、自动化制造等领域。

6.Modbus：Modbus 是由Modicon 公司制定并开发的一种工业标准，其通信主要采用RS-232、RS-485 等接口。它为用户提供了一种开放、灵活和标准的通信技术，降低了开发和维护成本，只要按照规约进行数据通信或传输，不同公司的系统就可以相互通信。Modbus 通信协议拥有自己的消息结构，无论采用何种网络进行通信，该消息结构都可以被系统识别和采用。利用此通信协议，既可以询问网络上的其它设备，也能答复其它设备的询问，又可以检测并报告出错信息。Modbus 在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信。目前，可以通过以下三种方式实现Modbus 通信：Modbus、Modbus Plus 和Modbus TCP/IP。Modbus 采用主/从式通信网络，适合用于远程终端单元（RTU）、遥测和数据采集，目前Modbus 在能源、电力、建筑等方面有较多应用。