現場(chǎng)總線(xiàn)概念、組成及其特點(diǎn)分析

4、總線(xiàn)系統計算機服務(wù)模式：

以客戶(hù)機/服務(wù)器模式是目前較為流行的網(wǎng)絡(luò )計算機服務(wù)模式。服務(wù)器表示數據源（提供者），應用客戶(hù)機則表示數據使用者，它從數據源獲取數據，并進(jìn)一步進(jìn)行處理?？头繖C運行在ＰＣ機或工作站上。服務(wù)器運行在小型機或大型機上，它使用雙方的智能、資源、數據來(lái)完成任務(wù)。

5、數據庫：

它能有組織的、動(dòng)態(tài)的存儲大量有關(guān)數據與應用程序，實(shí)現數據的充分共享、交叉訪(fǎng)問(wèn)，具有高度獨立性。工業(yè)設備在運行過(guò)程中參數連續變化，數據量大，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(fǎng)操作的分布關(guān)系及實(shí)時(shí)性的數據庫系統，市面上成熟的供選用的如關(guān)系數據庫中的Orad，sybas，Informix，SQL Server；實(shí)時(shí)數據庫中的Infoplus，PI，ONSPEC等。

6、網(wǎng)絡(luò )系統的硬件與軟件：

網(wǎng)絡(luò )系統硬件有：系統管理主機、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、協(xié)議變換器、集線(xiàn)器，用戶(hù)計算機等及底層智能化儀表。網(wǎng)絡(luò )系統軟件有網(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。應用軟件數據庫、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議等。

三、現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的特點(diǎn)

1、在功能上管理集中，控制分散，在結構上橫向分散、縱向分級。

2、要有快速實(shí)時(shí)響應能力，對于工業(yè)設備的局域網(wǎng)絡(luò )，它主要的通信量是過(guò)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(jiǎn)單但其實(shí)時(shí)響應時(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(guò)程中能在線(xiàn)實(shí)時(shí)采集過(guò)程的參數，實(shí)時(shí)對系統信息進(jìn)行加工處理，并迅速反饋給系統完成過(guò)程控制，滿(mǎn)足過(guò)程控制對時(shí)間限制的要求。除了控制管理計算機系統的外部設備外，還要控制管理控制系為統的設備，并具有處理隨機事件能力。實(shí)際操作系統應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)現糾正隨機性錯誤，至少保證不使錯誤影響擴大，應具有抵制錯誤操作和錯誤輸入信息的能力。實(shí)現現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統實(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)響應能力。因此將OSI七層通信協(xié)議，采取不同程度的簡(jiǎn)化，減少由于層間轉換的復雜性，而影響實(shí)時(shí)響應能力?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的通信協(xié)議一般為物理層、鏈路層、應用層，再增加一個(gè)用戶(hù)作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，互連成底層總線(xiàn)網(wǎng)。如PRUFIBUS總層的四層結構。

（2)）把基本控制功能下放到現場(chǎng)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(guān)簡(jiǎn)、結。把同時(shí)具有控制、測量與通信功能的功能塊，與功能塊應用進(jìn)程，作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，互連成底層總線(xiàn)網(wǎng)。如PRUFIBUS總線(xiàn)系統，按照主站、從站分，把底層的通信及控制集中在從站來(lái)完成。各公司廠(chǎng)商提供較齊全的各類(lèi)主站與從站列芯片，實(shí)現起來(lái)簡(jiǎn)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)響應能力，同時(shí)應用程序定義一個(gè)特殊對象網(wǎng)絡(luò )變量存在于神經(jīng)元芯片ROM中，它是在節點(diǎn)代碼編譯時(shí)確定，將不同節點(diǎn)。同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )變量連接起來(lái)進(jìn)行自控，大大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)和安裝分布系統過(guò)程。

（3）介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議：一般采用令牌傳遞總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)方式（TOKEN BUS）既可達到通信快速的目的，又可以有較高的性?xún)r(jià)比，對于多路訪(fǎng)問(wèn)沖突檢測（CSMA/CD）方法，雖然通信管理上較為簡(jiǎn)單，但并不能完全避免碰撞現象，實(shí)現沖突檢測比較復雜，此外在線(xiàn)路中常態(tài)干擾與差錯往往和碰撞難以區別，因此對現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，并不十分適合。所以大部分總線(xiàn)控制系統均為令牌傳遞訪(fǎng)問(wèn)。只有LONWORKS采用改進(jìn)型的，即帶預測P的CSMA訪(fǎng)問(wèn)方式。當一個(gè)節點(diǎn)需要發(fā)送信息時(shí)，先帶預測Ｐ測一下網(wǎng)絡(luò )是否空閑，有空閑則發(fā)送，沒(méi)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)先機制，以提高它的實(shí)時(shí)性與可靠性。

（4）通信方式：一般分調度通信和非調度通信多數為調度通信，用于設備間周期性傳輸，控制的數據預先設定。非調度通信用于參數設置、設備診斷報警處理。從其功能上分，有主站與從站區分。從站僅對收到信息時(shí)確認或當主站發(fā)出請求時(shí)向它發(fā)信息，所以只需總線(xiàn)協(xié)議一小部分，既經(jīng)濟，實(shí)時(shí)性也強。

3、產(chǎn)品要具有互操作性

各制造商產(chǎn)品要通過(guò)所屬各類(lèi)總線(xiàn)制協(xié)議符合其規定的OSI標準一次性測試，及互操作性測試，并以專(zhuān)門(mén)測試中心認證。為了提高其可靠性，還要經(jīng)過(guò)在惡劣環(huán)境下魯棒測試。接口技術(shù)采用了OEM集成方法構成產(chǎn)品，可以實(shí)現數據開(kāi)放式傳輸。

因此，對于同一類(lèi)型協(xié)議的不同制造商產(chǎn)品可以混合組態(tài)與調用為一個(gè)開(kāi)放系統，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(guò)嚴格挑選，采用專(zhuān)用芯片（ASIC）和表面安裝技術(shù)（SMT）。

（2）系統軟件選用成熟適合實(shí)際需要的簡(jiǎn)單易用軟件，及好的工具軟件。應用軟件采用功能模塊化設計，定義清晰明確。

（3）可通過(guò)在線(xiàn)可快速排除故障，強化硬件可修復性，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構及各過(guò)程站有地域上各自獨立的局部數據庫。并經(jīng)過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )在邏輯上形成全局數據庫。

（5）有多級安全措施，采用容錯技術(shù)與冗余技術(shù)。