两种现场总线的比较

四种现场总线的技术特点比较( 沈阳工业大学信息科学与工程学院,沈阳,100870) 摘要分析比较了当前两种最具影响力的现场总线( CAN总线、LON总线) 的技术特点和主要应用范围, 介绍了其在电力系统中的应用概况。 关键词现场总线;技术特点;电力系统 Abstract This paper analyses and compares the technica l characters and scope of four most influential field buses( CAN bus, LON bus) applied in urbanmass transit, and intr oduces their practical application in different fields of power system. Key words field bus;technical characters;electric power system 现场总线出现于20世纪80年代中后期。从本质上讲, 它是一种数字通信协议, 是一种应用于生产现场, 在智能控制设备之间实现双向、多节点的串行数字通信系统, 是一种开放的、数字化的、多点通讯的底层控制网络。现场总线具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通讯速率快、符合环境保护要求、造价低廉和维护成本低等特点。它的发展带来了自动化领域的重大变革。国际上现有各种现场总线达40 多种。其中具有一定影响并占有一定市场份额的现场总线主要有CAN、Profibus、FF、Lonworks、WordFIP、HART、P2NET 等。 本文介绍了CAN、LON现场总线的结构、特点及在电力行业的应用。 1.CAN 总线 CAN( Contr ol Area Network, 控制器局域网络),是德国BOSCH 公司为解决现代汽车内部大量的控制测试仪器与传感器、执行机构之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和 灵活性等特点, 因此其应用范围已由汽车行业向工业过程自动化领域发展, 前景广阔[ 1]。 CAN 协议遵循ISO/ OSI 模型, 采用了其中的物理层、数据链路层与应用层。CAN 为多主工作方式, 网络上任一节点在任何时刻可主动向网络其他节点发送信息而不分主从。CAN 的介质访问控制采用非破坏性的基于优先级的CSMA/ CD( 载波监听多路访问/ 冲突检测) 仲裁技术。即在多个节点同时向总线发送信息时, 优先级较低的节点主动退出发送, 而优先级较高的节点可不受影响地继续传输数据。这样可保证网络在负载重的情况下也不会瘫痪。CAN 总线采用基于报文而非基于站点地址的通信协议, 所有节点都会收到总线上传送的报文, 通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等多种方式传送数据, 无须专门的/ 调度0。CAN采用短帧结构, 每帧有效字节数为0~ 8 个, 不会占用总线过长时间, 受干扰的概率低, 重发时间短, 从而保证了通信的实时性。CAN 总线具备复杂的错误检测和恢复能力,数据出错率极低, 且节点在错误严重情况下具有自动关闭输出的功能, 使总线上其他节点的操作不受影响。理论上CAN 网络节点不受限制, 取决于总线驱动电路, 目前可达110 个。CAN 采用总线拓扑结构, 直接通信距离最大可达10 km( 速率5 kbit/ s 以下) , 通信速率最高可达1Mbit/ s( 此时通信距离最长为40 m) 。CAN 的通讯介质可为双绞线、同轴电缆或光纤, 且接口十分简单。由于CAN 的介质访问控制采用基于优先级的非破坏性总线仲裁方式, 要求网络一定要同步, 对优先级较低的CAN 节点存在传输延迟不确定的问题, 因此较适于介质单一、节点数较少的网络。 CAN 是针对相对少量的信息系统设计的串行网络, 成本低, 系统的开发廉价。CAN 器件丰富价格低廉, 有INTEL、MOTOROLA、NEC、PHILIPS等多家产品可选择。CAN 总线技术在变电站自动化和微机保护装置中得到应用, 如国电南瑞科技股份有限公司的NS2000 变电站自动化系统、南京南自科技发展有限公司的NS PRO 变电站自动化系统等。在已实现的产品中, 采用CAN 总线构成多主结构或冗余结构的系统, 采用命令响应型数据通讯方式实现实时性要求较弱的 主从通讯, 对于实时性要求强的信息采用主动上送方式进行传输。 2.LON 总线 LON(Local Operating Networks) 总线是美国Echolon 公司推出并与Motor ola 和东芝公司共同倡导的局部操作网络, LonWorks 技术为LON 总线的设计开发提供了一套完整的开发平台。它具有支持多介质的通信, 支持低速率的网络, 可在重负载情况下保持优良网络性能, 支持大型网络等特点。该项技术已广泛应用于楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、运输设备、工业过程控制等领域。 LonWorks 使用的是支持OSI 的七层LonT alk协议。该协议是直接面向对象的网络协议, 利用简单的网络变量的互相连接方便可靠地实现网络各节点间的数据交换。这点是其他现场总线所不支持的。除了网络变量服务外, LonT alk 协议还提供了较为复杂灵活的显示报文服务来进行信息的传输。LonT alk 协议被封装在Neuron 的神经元芯片中得以实现, 这使得LON 具有高度的开放性和互操作性。该协议提供了应答方式、请求/ 响应方式、非应答重发方式、非应答方式等四种类型的报文服务, 来满足不同情况对通讯可靠性和有效性的要求。LonWorks 技术的通信中每帧的有效字节数为0~228 个字节。同以太网类似, LON 总线采用分层网络逻辑地址( 即域地址、子网地址、节点地址) 寻址方式, 支持单址、多址和广播的访问方式。LON 总线的介质访问控制采用的是带预测的P2坚持CSMA技术协议。该协议可在负载较轻时使介质访问延迟最小化, 而在负载较重时使冲突的可能最小化; 同时还提供可选择的优先级机制, 以减少紧急事件的响应时间。LON 总线非常重要的一点是对多通讯介质的支持, 如双绞线、电力线、无线、红外光波、光纤、同轴电缆甚至用户自定义的通信介质。LON 总线支持多种网络拓扑结构, 如自由拓扑、总线拓扑、环型拓扑、星形拓扑等。LON 总线的通讯速率为300bit/ s 到1. 5 Mbit/ s 不等, 直接通讯距离可达2 700m( 78 kbit/ s、双绞线) 。LON 支持大型的网络, 同域的网络节点数可达到32 000 个。LON 具有很强的互操作性及互联性, 能通过网关将不同的通讯介 质、不同的现场总线、异型网连接起来。这一突出的技术优势是其他现场总线系统无法比拟的。 LON 网的开发需要使用Echolon 公司推出的LNS、NodeBuilder、LonBuilder、LonManager 等开发工具, 投资较大。但LON 总线的设计采用面向对象的方法, 大大降低了开发人员在构造应用控制网络通信方面花费的时间和费用, 而将精力集中在所擅长的应用层进行控制策略程序的编制。 LON 网络操作系统结构可以使用主从式、对等式或客户/ 服务式结构。 基于LonWorks PLT222 电力载波技术已应用于宁夏银川电力局小区电力线抄 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 工程, 在电厂的生产管理和控制系统及变电站自动化系统( 如许继公司的XWJK23100 变电站综合自动化系统) 也有应用。在应用中, LON 总线的通信采用优先级对等和轮询相结合的方式[ 1] 。 3.结语 在写这篇 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 的过程中,通过查阅各种资料,我了解了更多关于现场总线的知识,也知道了几种现场总线技术之间的大致区别于联系。每个总线技术都有自己的优缺点,但是相信如果能通过合理的选择与搭配,肯定能找出适合自己需求的。相信随着科技的发展,现场总线技术一定会起越来越重要的作用。 参考文献 [1] 阳宪惠, 徐用懋, 魏庆福, 等. 现场总线技术及其应用[M] . 北京: 清华大学出版社, 1999. [2] 顾洪军. 工业企业网与现场总线技术及应用[M] . 北京: 人民邮电出版社, 2002.