单片机作业
工业总线与温度测量
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工业总线可分为以下三种基本类型:传感器级总线、设备级总线和现场总线。传感器级和设备级总线属于较低层次的工业网络,用于处理传感器、行程开关、继电器、接触器和阀门定位器这类工业设备;而现场总线是一种较高层次的工业网络,用于完成一些过程控制器或现场仪表之间的通信。另外,由于设备级总线和现场总线有时完成相同的功能,因此它们之间是相互关联的,并且可同时存在于同一系统中(
现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIEL
DBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Romounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。
现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；
ControlNet/DeviveNet；CAN等
1、基金会现场总线FF
大总
现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总
线。它的前身是可互操作系统协议ISP（InterperableSystemProtocol）--基于德国的
ProfiBis标准，和工厂仪表世界协议WORLD （WorldFactoryInstrumentationProtocol）--
基于法国的FIP标准。ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了现场总线基金会。
基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层）。
另外增加了用户层。
2、ProfiBus
ProfiBus自1984年开始研制现场总线产品，现以成为欧洲首屈一指的开放式现场总线
系统，欧洲市场占有率大于40%，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电
与输配电等领域。1996年6月ProfiBus被采纳为欧洲标准EN50170第二卷。PNO为其用户组织，核心公司有：Siemens公司，E+H公司，Samson公司，Softing公司等。
ProfiBus技术特性：ProfiBus以ISO7498为基础，以开放式系统互联网络OSI
（OpenSystemInterconnection）作为参考模型，定义了物理传输特性，总线存取协议和应
用功能。ProfiBus家族包括ProfiBus-DP，ProfiBus-PA，ProfiBus-FMS。ProfiBus-DP
（DecentralizedPeriphery）是一种高速和便宜的通信连接，用于自动控制系统和设备级
最后一秒钟 分散的I/0之间进行通信。ProfiBus-FMS（FieldBusMessageSpecification）用来解决车间
级通用性通信任务。与LLI（LowerLayerInterface）构成应用层，FMS包括了应用协议并向
卧室地毯 用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务，LLI协调了不同的通信关系并向FMS提供了不
依赖设备访问数据链层。ProfiBus-PA（ProcessAutomation）专为过程自动化而设计的，
它可使传感器和执行器接在一根共用的总线上。根据IEC61158-2国际标准，ProfiBus-PA可用双绞线供电技术进行数据通信，数据传输采用扩展的ProfiBus-DP协议和描述现场设备的
PA行规。当使用电缆耦合器，ProfiBus-PA装置能很方便的连接到ProfiBus-DP网络。[主要
内容摘自“PROFIBUS-与现场总线国际标准”欧阳劲松梅恪]
3、WorldFIP
WorldFIP协会成立于1987年3月，以法国CEGELEC、SCHNEIDER等公司为基础开发了FIP
（工厂仪表协议）现场总线系列产品。协会有100多个成员，产品在法国市场占有率大于60%，
好来
欧洲约25%。产品适用于发电与输配电、加工自动化、铁路运输、地铁和过程自动化等领域。
1996年6月WorldFIP被采纳为欧洲标准EN50170。WorldFIP是一个开放系统，不同系统、不同厂家生产的装置都可以使用WorldFIP，应用结构可以是集中型、分散型和主站-从站型。
WorldFIP现场总线构成的系统可分为三级：过程级、控制级和监控级，这样用单一的
WorldFIP总线就可以满足过程控制、工厂制造加工系统和各种驱动系统的需要了。
WorldFIP协议有物理层、数据链路层和应用层组成。应用层定义为两种：MPS定义和
SubMMS定义。MPS是工厂周期/非周期服务，SubMMS是工厂报文的子集。
物理层的作用能够确保连接到总线上的装置间进行位信息的传递。介质是屏蔽双绞线
或光纤。传输速度有31.25kb/s，1Mb/s和2.5Mb/s，标准速度是1Mb/s，使用光纤时最高可
达5Mb/s。
业务流程
WorldFIP的帧有三部分组成，即帧起始定界符（FSS），数据和检验字段，以及帧结束
定界符。
应用层服务有三个不同的组：BAAS（Bus Arbitrator Application Services），MPS
（Manufacturing Periodical / a Periodical Services），SubMMS（Subt of Messaging Services）。MPS服务提供给用户：本地读/写服务，远方读/写服务，参数传输/接收指示，使用信息的刷新等。
处理单元通过WorldFIP的通信装置（通信数据库和通信芯片组成）挂到现场总线上。
通信芯片包括通信控制器和线驱动，通信控制器有FIPIU2，FIPCO1，FULLFIP2，MICROFIP
等，线驱动器用于连接电缆（FIELDRIVE，CREOL）或光纤（FIPOPTIC/FIPOPTIC-TS）。通
信数据库用于在通信控制器和用户应用之间建立链接。[主要内容摘自“法国WorldFIP现场
总线技术概况
4、ControlNet/DeviveNet
ControlNet的基础技术是在RockwellAutomation企业于1995年10月公布。1997年7月成
立了ControlNetInternational组织（lnet），Rockwell转让此项
技术给该组织。组织成员有50多个如ABBRoboties，HoneywellInc.，YokogawaCorp.，
ToshibaInternational，Procter&Gamble，OmronElectronicsInc.等。
DeviceNet的相关网
址（www.odva/）
传统的工厂级的控制体系结构有五层即工厂层、车间层、单元层、工作站层、设备层组成。
而Rockwell自动化系统简化为三层结构模式：信息层（Ethernet以太网），控制层
（ControlNet控制网），设备层（DeviceNet设备网）。ControlNet层常传输大量的I/O和
对等通讯信息，具有确定性和可重复性的，紧密联系控制器和I/O设备的要求。它具备如下
特点：1）ControlNet在单根电缆上支持两种类型的信息传输：有实时性的控制信息和I/O
数据传输，无时间苛求的信息发送和程序上/下载；2）ControlNet技术采取了一种新的通
信模式，以生产者/客户模式取代了传统的源/目的模式它不仅支持传统的点对点通讯，而
且允许同时向多个设备传递信息。生产者/客户模式使用时间片算法保证各节点实现同步，
从而提高了带宽利用率；3）ControlNet使用同轴电缆可达6km，节点数99个，两个节点间
距离最长达1000m，48个节点距离可长达250m，采用光纤和中继器后通讯距离可达几十公里。
ControlNet应用于过程控制，自动化制造等领域。
5、CAN
CAN(ControllerAreaNetwork)称为控制局域网，属于总线式通讯网络。CAN总线规范了
任意两个CAN节点之间的兼容性，包括电气特性及数据解释协议，CAN协议分为二层：物理
层和数据链路层。物理层决定了实际位传送过程中的电气特性，在同一网络中，所有节点
心态正能量 的物理层必须保持一致，但可以采用不同方式的物理层。CAN的数据链路层功能包括帧组织
形式，总线仲裁和检错、错误报告及处理，确认哪个信息要发送的，确认接收到的信息及
为应用层提供了接口。CAN网络具有如下特点：CANBUS网络上任意一个节点均可在任意时刻
主动向网络上的其它节点发送信息，而不分主从。通讯灵活，可方便地构成多机备份系统
及分布式监测、控制系统。网络上的节点可分成不同的优先级以满足不同的实时要求。
