◇8 CAN单片机。MOTOROLA公司生产的带CAN模块的MC68HC05X4;PHILIPS公司生产的带CAN模块的P8XC592。
◇9 CAN控制器。PHILIPS公司生产的82C200;Intel公司生产的82527。
◇10 CAN I/O器件。PHILIPS公司生产的82C150,具有数字和模拟I/O接口。
□2 Lon Works(局部操作网络)
局部操作网络(Local operating network)Lon Works是美国Echelon公司研制的,主要有如下的特性:
◇1 Lon Works通信速率为78kbit/s和1.25Mbit/s,对应的传输距离分别为2700m和130m,节点数32000个,传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤、电源线等。
◇2 Lon Works采用Lon Talk通信协议,该协议遵循国际标准化组织ISO定义的开放系统互联OSI全部7层模型。
◇3 Lon Works的核心是Neuron(神经元)芯片,内含3个8位的CPU:
△1 第1个CPU为介质访问控制处理器,实现Lon Talk协议的第1层和第2层;
△2 第2个CPU为网络处理器,实现Lon Talk协议的第3层至第6层;
△3 第3个CPU为应用处理器,实现Lon Talk协议的第7层。执行用户编写的代码及用户代码所调用的操作系统服务。
◇4 Neuron芯片的编程语言为Neuron C,它是从ANSI C派生出来的。Lon Works提供了开发工具Lon Builder与Node Builder。
◇5 Lon Talk协议提供了5种基本类型的报文服务:即确认、非确认、请求/响应、重复和非确认重复。
◇6 Lon Talk协议的介质访问控制子层MAC对CSMA作了改进,采用一种新的Predictive P-persistent CSMA,根据总线负载随机调整时间槽n(1~63),从而在负载较轻时,使介入访问延迟最小化,而在负载较重时,使冲突的可能性最小化。
□3 PROFIBUS(过程现场总线)
过程现场总线PROFIBUS(Process Field Bus)是德国标准,1991年在DIN19245中公布了标准,PROFIBUS有几种改进型,分别用于不同的场合,例如:
◇1 PROFIBUS—PA(Process Automation)用于过程自动化,通过总线供电,提供本质安全型,可用于危险防暴区域。
◇2 ROFIBUS—FMS(Field Bus Message Specification)用于一般自动化。
◇3 PROFIBUS—DP用于加工自动化,适用于分散的外围设备。
PROFIBUS引入功能模块的概念,不同的应用需要使用不同的模块。在一个确定的应用中,按照PROFIBUS规范来定义模块,写明其硬件和软件的性能,规范设备功能与PROFIBUS通信功能的一致性。
PROFIBUS开放系统协议,为了保证产品质量,在德国建立了FZI信息研究中心,对制造厂和用户开放,对其产品进行一致性检测和实验性检测。
□4 HART(可寻址远程传感器数据通路)
可寻址远程传感器数据通路HART是美国Rosemount研制的。HART协议参照ISO/OSI模型的第1、2、7层,即物理层、数据链路层和应用层,其主要的特性如下:
◇1 物理层。采用基于Bell 202通信标准的FSK技术,即在4~20mA 直流模拟信号上,叠加FSK数字信号,逻辑1为1200 Hz,逻辑0为2200 Hz,波特率为1200 b/s,调制信号为±0.5mA或0.25V(250Ω负载)。使用屏蔽的双绞线,单台设备距离为3000m,多台设备互联的距离为1500m。
◇2 数据链路层。数据帧长度不固定,最长25字节。寻址范围0~15,当地址为0时,则处于4~20mA模拟信号与数字通信兼容状态;当地址为1~15时,则处于全数字通信状态。通信模式为“问答式”或“广播式”。
◇3 应用层。规定了3类命令:
第1类是通用命令,适用于遵守HART协议的所有产品;
第2类是普通命令,适用于遵守HART协议的大部分产品;
第3类是特殊命令,适用于遵守HART协议的特殊产品。
此外,还为用户提供了设备描述语言DDL(Device Description Language)。
□5 FF(现场总线基金会)现场总线
现场总线基金会(FF)是国际公认的唯一不附属于某企业的公正的非商业化的国际标准化组织,其宗旨是制定单一的国际现场总线标准,无专利许可要求,可供任何人使用。以下是FF现场总线的主要特性。
◇1 FF体系的结构
参照ISO/OSI模型的第1、2、7层,即物理层、数据链路层和应用层,另外增加了用户层。
◇2 物理层PL(Physical Layer)
H1为用于过程自动化的低速总线,波特率为31.25kb/s,传输距离为200~1900m(取决于传输介质),总线供电,提供本质安全型。
H2为用于制造自动化的高速总线,波特率为1.0Mb/s,传输距离为750m,或者2.5Mb/s,传输距离为500m。
传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤或无线电。
H1每段的节点数最多为32个,H2每段的节点数最多为124个,H1和H2之间通过网桥互联。
拓扑结构:H1为总线型或树型,H2为总线型。
IEC已经批准物理层标准(IEC1158-2),目前已有多家公司生产H1低速总线的专用芯片,他们是Honeywell/Ronan,VLSI、Yokogawa,Smart,Fuji,Ship Star,National Semi-conductor等。
◇3 数据链路层DLL(Data Link Layer)
DLL低层(介质访问)功能:
△1 基本设备不能主动发起通信,只能接收查询;
△2 链路主设备在得到令牌时,可以发起一次通信;
△3 每个网段的链路主设备中,有一个链路活动调度器,发起周期和非周期通信。
DLL高层(数据传输)功能:
△1 连接数据传输;
△2 发行数据定向连接传输;
△3 请求/响应数据定向连接传输。
◇4 现场总线访问子层FAS(Field Bus Access Sublayer)
FAS提供3类服务:发布/索取、客户机/服务器、报告分发。这3类服务被称为虚拟通信关系VCR(Virtual Communication Relationships)。
◇5 现场总线报文规范FMS(Field Bus Messaging Specification)
FMS规定了访问应用进程的报文格式及服务。FMS与对象字典配合,为现场设备规定了功能接口。FMS通过调用VCR,在现场设备之间传递报文。
上述FAS和FMS构成应用层AL(Application Layer)。
◇6 用户层UL(User Layer)
用户层规定了29个标准的“功能模块”FB(Function Block)。其中:基本功能块10个,先进功能块7个,计算功能块7个,辅助功能块5个。功能块由输入、输出、算法和参数四大要素组成。
功能块参数分为3个层次:第1层由FF定义,第2层由用户集团定义,第3层由制造厂定义。
为了支持功能块模型的标准化和互操作性,FF定义了两个工具,即设备描述语言DDL和对象字典OD,用来定义和描述AP的“网络可见”的对象,如功能块及其参数。
此外,还有网络管理NM(Network Management)和系统管理SM(System Management)等。
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