现场总线的分类及发展趋势分析的论文
1基金会现场总线(Foundation Field bus简称FF)
基金会现场总线的主要组织研发者是现场总线基金会,该技术在后来的发展中,已被列入1EC61158标准。这样就可以实现更好的衔接自动化系统,基金会现场总线系统在研发设计过程中,主要是考虑了自动化系统在功能、环境与技术方面的需要。FF在实际应用过程中,能够在流程化的工业施工现场发挥更大的作用,并且具有良好的安全防爆功能。从实际情况来看,这种总线系统应用前景还算不错,其主要应用是在过程自动化领域。它使用的是国际标准化组织IS 0的开放化系统互联OS工的简化模型(1,2,7层),即物理层、数据链路层、应用层,除此之外,这种系统还增加了用户层。FF有两种通信速率,即低速H1和高速H2,这两种不同的通信速率,在很大程度上提高了总线系统的应用范围。
2 CAN (控制器局域网)
CAN就是通常所说控制器局域网,从目前来看,在国际范围内,CAN总线有着很大的应用市场。在刚开始时,AN总线技术主要是应用在汽车环境中的微控制器通信中,通过这项技术,能够实现车载各电子控制装置ECU之间的信息交换,这样,就可以很好的实现汽车电子的网络化控制,提高汽车内部的控制效率。CAN最早出现在德国,它是由BO SCH公司开发出来的,其主要应用在离散控制领域,CAN具有如下优点:抗干扰能力良好,并且可以实现自动关闭,在实际传输过程中,速度较快。
3 Lon works
Lon works是由美国Ehen公司开发设计的,在后来的发展中,Motorola公司共同倡导使用。Lon works使用IS0模型的全部7层通讯协议。Lon works的通讯介质较多,可以根据不同的情况使用双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等。LonwoxKs的.直接通信距离能够达到2700m (78Kb跳),在该技术领域,还被称作被通用控制网络。
4 Device Net
Device Net的使用成本较低,其网络解决方案也非常简单,并且网络标准是开放的。Device et在实际使用过程中,可以实现直接互联,这样就可以在很大程度上改善设备之间的通信,同时又能够为其提供必要的设备级阵地。Deficient主要是基于CAN技术,它的传输率在125Kb到500Kb之间。
5 PROFIBUS
PROFIBUS是德国标准和欧洲标准的现场总线标准。由PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FM S,PROFIBUS-PA系列组成。该种系统,在实际使用过程中,性能优异,得到了很多用户的认可。该系统在实际应用过程中,主要包含如下几个层次:①现场设备层。该层的主要功能是连接作业现场的设备,常用的有分散式功、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等。通过这些设备,能够实现对现场设备控制及其设备之间连锁控制。该层的主站的功能是管理总线通信,以及其所有从站的通信。总线上把该系统流程上其他设备的相关生产工艺参数进行存储,在实际作业环节,由主站来控制和执行。②车间监控层。通过车间级监控,可以实现车间中生产设备的相互连接,具体来说,就是把车间里的不同的生产线,连接到主控器,这就可以实现车间级的设备监控。③工厂管理层。通过使用集线器,车间的操作员能够实现与车间办公管理网的连接,然后可以把车间的相关生产数据报送到车间管理层。这样就可以使得工厂的管理层,实现对车间生产情况的及时掌握。
6 HART
HART,它是由Rose out公司设计研发的,其主要特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,从技术上来看,该种系统是模拟系统向数字系统转变的过渡产品。它的通信模型共有三层,即物理层、数据链路层和应用层三层,能够支持点对点主从应答方式和多点广播方式。
7 World FIP
该总线系统源于1987年3月成立的World FlP协会,其中主要是以法国CEGELEC ,SCHNE}ER等公司设计研发的FlP(工厂仪表协议)现场总线系列产品为主。该协会一共有100多个成员,总体上来看,这些产品在法国市场占据着大多数份额,据相关数据统计显示,已经超过了60%,而在欧洲的市场份额大概在25%左右。该总线系统的主要产品,应用在发电与输配电、加工自动化、铁路运输、地铁和过程自动化等领域。
除了上述提到的几种现场总线技术之外,还有其他一些比较出名的总线系统,比如丹麦公司Process-Data启设计开发的P-Net,这种技术的应用范围主要是农业、林业、水利、食品等行业。
通过上面的论述,可以总结出现场总线所具备的特点,具体说来,其特点可以总结为如下几个方面:第一,控制设备并不单单只发挥设备的基本功能,还具有通信功能,这样就能够很方便的实现对工厂底层网络的控制。第二,总线系统在使用过程中,其通信标准是统一、开放的,这样就使得系统的使用更加方便和灵活,能够实现相互交换操作和及时切换。第三,相同功能之间的设备可以实现互换,这是因为总线系统的功能块与结构具有规范化的标准,这样就可以将控制功能下放到现场。
现场总线的优点可以总结为如下:使得自控设备与系统能够实现信息网络通信,这样就可以在很大程度上提高其应用范围。在使用过程中,一对双绞线能够实现挂载多个控制设备,这就会降低不少安装成本,并且能够减少后期的维护支出。通过使用该种技术,还可以提高系统的安全性和可靠性,能够为用户提供更加灵活和自由的系统集成主动权。
8国内技术发展情况
从现阶段来看,在国内市场上现场总线系统的技术较多,不同类型技术产品之间的竞争非常激烈,值得注意的一点是,竞争的主要焦点在于应用工程领域。一些有实力的企业已经设计研发出自己的总线控制系统产品,并且在不断拓展市场,总的来说,各行各业的总线控制技术发展迅速,随着我国工业信息化的不断升级,未来现场总线技术的应用市场会不断扩大,并且其技术的发展,也在向国际化标准靠拢,技术水平也在逐步得到提升。
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2.学术论文的分类
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