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6. 現場總線技術

現場總線主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。現場總線技術的興起,開辟了工廠底層網絡的新天地。它將促進企業網絡的快速發展,為企業帶來新的效益,因而會得到廣泛的應用,並推動自動化相關行業的發展。

Profibus 是作為德國國家標準DIN 19245和歐洲標準prEN 50170的現場總線。ISO/OSI模型也是它的參考模型。

Porfibus支持 主—從系統、純主站系統 、 多主多從混合系統 等幾種傳輸方式。 主站具有對總線的控制權, 可主動發送信息。對多主站系統來說, 主站之間采用令牌方式傳遞信息,得到令牌的站點可在壹個事先規定的時間內擁有總線控制權 ,***事先規定好令牌在各主站中循環壹周的最長時間。 按Profibus的通信規範,令牌在主站之間按地址編號順序,沿上行方向進行傳遞 。主站在得到控制權時,可以按主—從方式,向從站發送或索取信息,實現點對點通信。主站可采取對所有站點廣播 (不要求應答)或有選擇地向壹組站點廣播。

Profibus的傳輸速率為96~12kbps最大傳輸距離在 12kbps時為1000m,15Mbps時為400m ,可用中繼器延長至10km。其傳輸介質可以是雙絞線,也可以是光纜,最多可掛接 127個站點。

CAN協議也是建立在國際標準組織的開放系統互連模型基礎上的,不過,其模型結構只有3層,只取OSI底層的 物理層、數據鏈路層和頂上層的應用層 。其信號傳輸介質為雙絞線,通信速率最高可達 1Mbps/40m ,直接傳輸距離最遠可達 1 0km/kbps,可掛接設備最多可達 110個。

CAN的信號傳輸采用 短幀結構 ,每壹幀的有效字節數為8個,因而 傳輸時間短,受幹擾的概率低 。當節點嚴重錯誤時,具有 自動關閉的功能 以切斷該節點與總線的聯系,使總線上的其它節點及其通信不受影響,具有 較強的抗幹擾能力。

CAN支持 多主方式工作 ,網絡上任何節點均在 任意時刻主動 向其它節點發送信息,支持點對點、壹點對多點和全局廣播方式接收/發送數據。它采用 總線仲裁技術 ,當出現幾個節點同時在網絡上傳輸信息時, 優先級高的節點可繼續傳輸數據 ,而優先級低的節點則主動停止發送,從而避免了總線沖突。

簡單壹點說, PROFINET =PROFIbus+etherNET , 把Profibus的主從結構移植到以太網上 ,所以profinet會有Controller和Device,他們的關系可以簡單的對應於profibus的Master和Slave,當然,是有區別的,但這樣對應可以有助於理解。 另外由於profinet是基於以太網的,所以可以有以太網的星型、樹形、總線型等拓撲結構,而profibus只有總線型 。所以profinet就是把profibus的主從結構和ethernet的拓撲結構相結合的產物,其他像等時性等西門子鼓吹的特性其實以太網也有,只不過profinet由於有Controller這樣的控制單元可以提高等時性的精度而已。

?PROFINET?是壹種新的以太網通訊系統,是由西門子公司和?Profibus?用戶協會開發。?PROFINET?具有多制造商產品之間的通訊能力,自動化和工程模式,並針對分布式智能自動化系統進行了優化。其應用結果能夠大大節省配置和調試費用。?PROFINET?系統集成了基於?Profibus?的系統,提供了對現有系統投資的保護。它也可以集成其它現場總線系統。?

簡單的說,以太網是壹種局域網規範,工業以太網是應用於工業控制領域的以太網技術,Profinet是壹種在工業以太網上運行的實時技術規範。

總線占用問題的解決:

抗幹擾問題的解決:

如何實現設備間的通信

主從的定義:

Modbus 壹個工業上常用的通訊協議、壹種通訊約定。Modbus協議包括 RTU、ASCII、TCP 。其中MODBUS-RTU最常用,比較簡單,在單片機上很容易實現。

RTU報文:

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