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时间：2023-04-17

SIEMENS浔之漫智控（上海）有限公司
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按照电工会IEC/SC65C的定义，安装在制造或区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。根据和用途不同，现场总线又分为H1低速现场总线和H2高速现场总线。IEC/SC65C初定义H1总线为用于制造或区域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总线，H2总线为*解决两线制供电，用于装置间传送的高速串行总线。H1和H2总线相辅相成构成了完整的自动化通信网络。

经过长达15年的争论，IEC61158用于控制的现场总线于2000年初终于通过，现场总线之争逐渐随之退潮，IEC/SC65C/WG6现场总线会到此也完成了历史使命。为了进一步完善IEC61158，IEC/SC65C成立了M9现场总线修订小组，继续这方面的工作。M9工作组在原来8种类型现场总线的基础上不断完善扩充，于2001年8月制定出由10种类型现场总线组成的*三版现场总线，它们是：ype1 S61158 现场总线、ype2 ConrolNe 和 Eherne/IP 现场总线、ype3 Profibus现场总线、ype4 P-NE现场总线、ype5 HSE现场总线、ype6 Swif-Ne 现场总线、ype7 WorldIP现场总线、ype8 INERBUS现场总线、ype9 H1现场总线以及ype10 PROIne现场总线，该于2003年4月成为正式。限于篇幅，本文对10种类型总线做概要论述，并简单综述上述总线近三年来进展。

1 ype1 S61158 现场总线

ype1 现场总线由以下部分构成：

PhL：IEC61158-2：1993的**集（Superse）；
oundaion ieldbus的**集；
WorldIP的功能**集；
DLL：IEC S61158-3，S61158-4；
oundaion ieldbus的**集；
WorldIP的功能**集；
AL：IEC S61158-5，S61158-6。

1998年之前，IEC/SC65C只推荐一种类型的现场总线，该总线主要采纳oundaion ieldbus总线和WorldIP总线基本，并严格按照IEC定义制定现场总线，由于各种原因，经过多轮未获通过，只能按规定成为报告S61158，以此为基础形成了现在的ype1现场总线。电工会推荐的通用现场总线网络结构如图1所示，从图中可以看出现场总线可以支持各种领域的处理、和控制，用于控制传感器、执行器和本地控制器之间的低级通信，可以与工厂自动化的PLC实现互连。在这里，H1现场总线主要用于现场级，其速率为31.25Kbps，负责两线制向现场仪表供电，并能支持带总线供电设备的本质安全；H2现场总线主要面向控制级、监控级和高速工厂自动化的应用，其速率为1Mbps，2.5Mbps和100Mbps。

图1 通用现场总线网络结构

2 ype2 ConrolNe和Eherne/IP现场总线

由ConrolNe Inernaional(CI)组织负责制定的ype2现场总线由以下部分组成：

PhL和DLL：ConrolNe；
AL：Conrol Ne和Eherne/IP。

ype2现场总线体系结构如图2所示。ConrolNe采用一种新的通信，即生产者/客户（Producer/Consumer），这种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，其主要特点是强了的功能，了效率和实现的。网络的媒体送取，通过时间存取算法来控制，即采用并行时间域多路存取（CDMA），在每个网络刷新间隔（NUI）内调节节点的传送机会。

图2 ype2 现场总线体系结构

Eherne/IP以太网协议是一种开放的网络，它有源星形拓扑结构，可以将10Mbps和100Mbps产品混合。该协议在CP/UDP/IP之上附加控制和协议（CIP），提供一个公共的应用层。CIP的控制部分用于实时I/O报文，其部分用于报文交换。ConrolNe和Eherne/IP都该协议通信，分享相同的对象库、对象和设备行规，使得多个供应商的设备能在上述整个网络中实现即插即用。对象的定义是严格的，在同一种网络上支持实时报文、组态和诊断。为了以太网的实时能，ODVA（开放的DeviceNe供应商协会）于2003年8月公布了IEEE1588“用于Eherne/IP实时控制应用的时钟"

3 ype3 Profibus 现场总线

ype3 现场总线Profibus用户组织PNO的支持，德国西门子公司则是Profibus产品的主要供应商。Profibus系列由三个兼容部分组成，即Profibus-DP、Profibus-MS和Profibus-PA三条总线构成。为了Profibus总线能，近几年PNO推出了新版本的Profibus-DP-V1和Profibus-DP-V2，同时逐步取消Profibus-MS总线。扩展的Profibus-DP现场总线体系结构如图3所示，Profibus-DP特别适用于设备级自动控制与分散I/O之间高速通信。Profibus-PA专为自动化设计，它能够将变送器和执行器连接到一根公共总线，两根线就可以完成供电和数据通信，并能实现本质安**。以此为基础，扩展的DP功能DPV1进一步完善了Profibus-PA功能；DPV2解决了从站之间的通信与时间等重大问题。

图3 ype3 Profibus现场总线体系结构

Profibus-DPV1主要了非循环服务，并扩大了与2类主站的通信。，Profibus-DP能的特征是在循环连接（Mscy-C1）的基础上应用数据交换服务，实现一个主站和一系列从站之间集中的数据交换。1类主站指PLC、PC或控制器。2类主站指操作员站和编程器等。DPV1扩展了上述功能，在已有的Mscy-C1连接基础上了非循环服务，利用新的服务可以对从站中任何数据组进行读写。过去，2类主站只能利用DP从站的无连接服务，现在则可通过面向连接的通信对数组进行非循环读写，同时为进入因特网通信扩充了功能。

Profibus-DPV2可以实现循环通信、非循环通信以及从站之间的通信。由于从站之间可直接通信，通信时间缩短1个DP总线周期和主站周期，从而使反应时间缩短60%至90%，同时建立了等时间间隔的总线循环周期，其时间偏差小于1μs，即适用于高精度定位控制，又可实现闭环控制。DPV2可根据不同的应用需要行规（profile），如用于运动控制的ProfiDrive和用于联锁保护的ProfiSafe等。

4 ype4 P-NE现场总线

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