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由ControlNet International(CI)组织负责制定的Type2现场总线标准由以下部分组成:
PhL和DLL:ControlNet;
AL:Control Net和Ethernet/IP。
Type2现场总线系统体系结构如图2所示。ControlNet采用一种新的通信模式,即生产者/客户(Producer/Consumer)模式,这种模式允许网络上的所有节点,从单个数据源存取相同的数据,其主要特点是增强了系统的功能,提高了效率和实现**的同步。网络的媒体送取,通过限制时间存取算法来控制,即采用并行时间域多路存取(CTDMA)方法,在每个网络刷新间隔(NUI)内调节节点的传送信息机会。
图2 Type2 现场总线系统体系结构
Ethernet/IP以太网工业协议是一种开放的工业网络,它使用有源星形拓扑结构,可以将10Mbps和100Mbps产品混合使用。该协议在TCP/UDP/IP之上附加控制和信息协议(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,其信息部分用于报文交换。ControlNet和Ethernet/IP都使用该协议通信,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。为了提高工业以太网的实时性能,ODVA(开放的DeviceNet供应商协会)于2003年8月公布了IEEE1588“用于Ethernet/IP实时控制应用的时钟同步"标准
3 Type3Profibus 现场总线
Type3现场总线得到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-FMS和Profibus-PA三条总线构成。为了提高Profibus总线性能,近几年PNO推出了新版本的Profibus-DP-V1和Profibus-DP-V2,逐步取消Profibus-FMS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系统与分散I/O之间高速通信。Profibus-PA专为过程自动化设计,它能够将变送器和执行器连接到一根公共总线,使用两根线就可以完成供电和数据通信,并能实现本质安全性能。以此为基础,扩展的DP功能DPV1完善了Profibus-PA功能;DPV2解决了从站之间的通信与时间同步等重大问题。
图3 Type3 Profibus现场总线体系结构
Profibus-DPV1主要是增加了非循环服务,并扩大了与2类主站的通信。,Profibus-DP性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,增加了非循环服务,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,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%,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开发专用行规(profile),如用于运动控制的ProfiDrive和用于联锁保护的ProfiSafe等。