基于CAN总线的数据采集系统设计(4)

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5）系统的可靠性高。现场总线一般都是采用数字信号进行通信的，而数字信号的抗干扰能力比模拟信号强很多。所以现场总线很大程度提高了整个系统的可靠性。

6）经济性。建立在现场总线基础上的FCS不仅减少了电缆的费用，而且由于减少了I/O模块、端子板、安全栅（I.S.）和在控制室占用空间等，系统总成本也降低了。

7）适应现场环境。现场总线能支持同轴电缆、双绞线、光缆、射频、红外线、电力线等，并有较强的抗干扰能力，对于供电和通信可以采用两线制来实现，同时能满足安全防爆要求。

8）易于安装和维护。在FCS中，不同功能或者不同地点的子系统可以分别进行测试和快速集成。增加现场设备只需要简单地安装一个连接器到网络电缆上，而不是铺设新的电缆以及在控制设备上增加新的电路板。传统控制系统中操作员只能看到I/O点上的信息，并且是单向的。而现场总线扩展了操作员的监控范围，信息传送是双向的。而且现场总线可以很好的进行自我诊断以及处理一些简单的故障。这样便有利于对系统的维护。

9）用户有系统集成主动权。用户在集成系统时，能够根据自己的需求选择使用同种协议的不同厂家的产品，从而让用户在真正意义上享有系统集成的主动权。

1.5 几种流行的现场总线

目前，世界上较为流行的几种现场总线产品有：FF、Lonworks、PROFIBUS、HART 、CAN等。

1）HART协议

HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，最早由Rosemount公司开发，于1993年成立了通信基金会。它是模拟系统向数字系统过渡的产品，能够在已有的模拟信号传输线上实现数字信号的通信。它的通信模型有三层：物理层、数据链路层和应用层，能够支持多点广播方式和点对点主从应答方式。HART协议采用统一的设备描述语言DDL，能够满足本质安全防爆要求，可利用总线供电，并且能组成由手持编程器和管理系统主机作为主设备的双主设备系统[7]。论文网

2）PROFIBUS

PROFIBUS是欧洲标准(EN50170) 和德国标准(DIN19245)的现场总线标准。由PROFIBUS--FMS、PROFIBUS--Dp和PROFIBUS--PA系列组成。FMS常用于可编程控制器、楼宇自动化、纺织、低压开关等。DP多用于加工自动化领域和分散外设间高速数据传输。PA服从IEC1158--2标准，一般用于过程自动化的总线类型。PROFIBUS支持纯主站系统、主从系统和多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的，它采用了数据链路层和OSI模型的物理层，FMS还采用了应用层。

3）Lonworks总线

Lonworks由美国Eehelon公司推出的， Motorola、Toshiba公司也共同倡导。它采用面向对象的设计方法，应用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、光缆、红外线和同轴电缆等多种通信介质的传输。

Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron的芯片中。芯片共集成三个8位CPU，一个应用于完全开放互连模型中第一层与第二层的功能，以控制和处理介质的访问，是媒体访问控制处理器，第二个则用来实现第三层至第六层的功能，负责收发数据包和网络通信控制等，并进行网络通信管理、网络变量的寻址、处理和路径选择等，是网络处理器；第三个是应用处理器，拥有执行操作系统与用户代码。芯片中还含有存储信息的缓冲区，用于实现CPU之间的信息传递，同时还可以作为应用缓冲区和网络缓冲区[8]。

4）FF总线

基金会现场总线FF(Fieldbus Foundation)是由现场总线基金会开发，于1996年颁布低速总线标准H1。它是为适应自动化系统，特别是过程自动化系统而专门设计的。它不仅能适应本质安全防爆的要求，还能够工作在工厂生产的现场环境下，并且可以通过传输数据的总线为现场设备提供工作电源。基金会现场总线作为工厂的底层网络，相对于一般的广域网和局域网而言是低速网段，它的传输速率的一般值为31.25Kbps，1Mbps和2.5Mbps。