現(xiàn)場總線概念、組成及其特點(diǎn)分析

4、總線系統(tǒng)計(jì)算機(jī)服務(wù)模式：

以客戶機(jī)/服務(wù)器模式是目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)服務(wù)模式。服務(wù)器表示數(shù)據(jù)源（提供者），應(yīng)用客戶機(jī)則表示數(shù)據(jù)使用者，它從數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步進(jìn)行處理。客房機(jī)運(yùn)行在ＰＣ機(jī)或工作站上。服務(wù)器運(yùn)行在小型機(jī)或大型機(jī)上，它使用雙方的智能、資源、數(shù)據(jù)來完成任務(wù)。

5、數(shù)據(jù)庫：

它能有組織的、動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)大量有關(guān)數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享、交叉訪問，具有高度獨(dú)立性。工業(yè)設(shè)備在運(yùn)行過程中參數(shù)連續(xù)變化，數(shù)據(jù)量大，操作與控制的實(shí)時(shí)性要求很高。因此就形成了一個(gè)可以互訪操作的分布關(guān)系及實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，市面上成熟的供選用的如關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的Orad，sybas，Informix，SQL Server；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的Infoplus，PI，ONSPEC等。

6、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件與軟件：

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件有：系統(tǒng)管理主機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、協(xié)議變換器、集線器，用戶計(jì)算機(jī)等及底層智能化儀表。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件有網(wǎng)絡(luò)操作軟件如：NetWarc，LAN Mangger，Vines，服務(wù)器操作軟件如Lenix，os/2，Window NT。應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等。

三、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1、在功能上管理集中，控制分散，在結(jié)構(gòu)上橫向分散、縱向分級。

2、要有快速實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，對于工業(yè)設(shè)備的局域網(wǎng)絡(luò)，它主要的通信量是過程信息及操作管理信息，信息量不大，傳輸速率不高在1MPS以下，信息傳輸任務(wù)相對比較簡單但其實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間要求較高為0.01—0.5S。所謂實(shí)時(shí)性是在網(wǎng)絡(luò)通信過程中能在線實(shí)時(shí)采集過程的參數(shù)，實(shí)時(shí)對系統(tǒng)信息進(jìn)行加工處理，并迅速反饋給系統(tǒng)完成過程控制，滿足過程控制對時(shí)間限制的要求。除了控制管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部設(shè)備外，還要控制管理控制系為統(tǒng)的設(shè)備，并具有處理隨機(jī)事件能力。實(shí)際操作系統(tǒng)應(yīng)保證在異常情況下及時(shí)處置，保證完成任務(wù)，或完成最重要的任務(wù)，要求能及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正隨機(jī)性錯(cuò)誤，至少保證不使錯(cuò)誤影響擴(kuò)大，應(yīng)具有抵制錯(cuò)誤操作和錯(cuò)誤輸入信息的能力。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的主要措施為：

（1）OSI協(xié)議中7層都是提供高度的功能性服務(wù)，為此降低了通信流量和增大傳輸時(shí)間，因而影響實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。因此將OSI七層通信協(xié)議，采取不同程度的簡化，減少由于層間轉(zhuǎn)換的復(fù)雜性，而影響實(shí)時(shí)響應(yīng)能力?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的通信協(xié)議一般為物理層、鏈路層、應(yīng)用層，再增加一個(gè)用戶作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，互連成底層總線網(wǎng)。如PRUFIBUS總層的四層結(jié)構(gòu)。

（2)）把基本控制功能下放到現(xiàn)場具有智能的芯片或功能塊中，使控制功能徹底分散，直接面對對象，接口直觀簡、結(jié)。把同時(shí)具有控制、測量與通信功能的功能塊，與功能塊應(yīng)用進(jìn)程，作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，互連成底層總線網(wǎng)。如PRUFIBUS總線系統(tǒng)，按照主站、從站分，把底層的通信及控制集中在從站來完成。各公司廠商提供較齊全的各類主站與從站列芯片，實(shí)現(xiàn)起來簡單又便宜。有如LONWORKS雖然通信協(xié)議與OSI相同為七層，但全部固化在一個(gè)神經(jīng)芯元片中，不需要經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，同樣可加快實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，同時(shí)應(yīng)用程序定義一個(gè)特殊對象網(wǎng)絡(luò)變量存在于神經(jīng)元芯片ROM中，它是在節(jié)點(diǎn)代碼編譯時(shí)確定，將不同節(jié)點(diǎn)。同類型的網(wǎng)絡(luò)變量連接起來進(jìn)行自控，大大簡化了開發(fā)和安裝分布系統(tǒng)過程。

（3）介質(zhì)訪問協(xié)議：一般采用令牌傳遞總線訪問方式（TOKEN BUS）既可達(dá)到通信快速的目的，又可以有較高的性價(jià)比，對于多路訪問沖突檢測（CSMA/CD）方法，雖然通信管理上較為簡單，但并不能完全避免碰撞現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)沖突檢測比較復(fù)雜，此外在線路中常態(tài)干擾與差錯(cuò)往往和碰撞難以區(qū)別，因此對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高的場合，并不十分適合。所以大部分總線控制系統(tǒng)均為令牌傳遞訪問。只有LONWORKS采用改進(jìn)型的，即帶預(yù)測P的CSMA訪問方式。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送信息時(shí)，先帶預(yù)測Ｐ測一下網(wǎng)絡(luò)是否空閑，有空閑則發(fā)送，沒有空閑則暫時(shí)不發(fā)，這樣就避免了碰撞減少了網(wǎng)絡(luò)碰撞率，提高了重載時(shí)的效率。并采用了緊急優(yōu)先機(jī)制，以提高它的實(shí)時(shí)性與可靠性。

（4）通信方式：一般分調(diào)度通信和非調(diào)度通信多數(shù)為調(diào)度通信，用于設(shè)備間周期性傳輸，控制的數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定。非調(diào)度通信用于參數(shù)設(shè)置、設(shè)備診斷報(bào)警處理。從其功能上分，有主站與從站區(qū)分。從站僅對收到信息時(shí)確認(rèn)或當(dāng)主站發(fā)出請求時(shí)向它發(fā)信息，所以只需總線協(xié)議一小部分，既經(jīng)濟(jì)，實(shí)時(shí)性也強(qiáng)。

3、產(chǎn)品要具有互操作性

各制造商產(chǎn)品要通過所屬各類總線制協(xié)議符合其規(guī)定的OSI標(biāo)準(zhǔn)一次性測試，及互操作性測試，并以專門測試中心認(rèn)證。為了提高其可靠性，還要經(jīng)過在惡劣環(huán)境下魯棒測試。接口技術(shù)采用了OEM集成方法構(gòu)成產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)開放式傳輸。

因此，對于同一類型協(xié)議的不同制造商產(chǎn)品可以混合組態(tài)與調(diào)用為一個(gè)開放系統(tǒng)，使它具有互操作性。

4、要求具有較高可靠性措施：

（1）硬件經(jīng)過嚴(yán)格挑選，采用專用芯片（ASIC）和表面安裝技術(shù)（SMT）。

（2）系統(tǒng)軟件選用成熟適合實(shí)際需要的簡單易用軟件，及好的工具軟件。應(yīng)用軟件采用功能模塊化設(shè)計(jì)，定義清晰明確。

（3）可通過在線可快速排除故障，強(qiáng)化硬件可修復(fù)性，如I/O模板可帶電插拔，且診斷故障顯示，故障時(shí)部件自動(dòng)隔離等

（4）軟件上分離化體系結(jié)構(gòu)及各過程站有地域上各自獨(dú)立的局部數(shù)據(jù)庫。并經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)在邏輯上形成全局?jǐn)?shù)據(jù)庫。

（5）有多級安全措施，采用容錯(cuò)技術(shù)與冗余技術(shù)。