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P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)分析與應用
作者：
時(shí)間：2013-02-27
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1、P-NET簡(jiǎn)介（Introduction of P-NET）
P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)由Proces-Data A／S公司研究并開(kāi)發(fā)，是一種全世界通用的開(kāi)放型標準化總線(xiàn)。P-NET的設想出現于1983年的丹麥，比其它總線(xiàn)更早。由于P-NET采用通用的硬件和軟件，所以它的改進(jìn)與升級都比較快，其中有些性能超過(guò)了Profibus，例如虛擬令牌傳遞比Profibus的實(shí)際報文信息傳遞節省很多信道容量。
P-NET采用主從制，但有多個(gè)主站。多主站現場(chǎng)總線(xiàn)的第一個(gè)產(chǎn)品在1984年開(kāi)發(fā)出來(lái)，多網(wǎng)絡(luò )和多端口功能于1986年增加到協(xié)議范圍中，第一個(gè)運行的P-NET多端口產(chǎn)品生產(chǎn)于1987年，P-NET標準在1989年成為一個(gè)開(kāi)放和完整的標準適用于各個(gè)國家。由于用戶(hù)對P-NET的興趣不斷增加，國際P-NET用戶(hù)組織在一年后成立。而現在的歐洲標準EN50170第一卷是P-NET，第二卷是Profibus，第三卷是WorldFIP。
2、P-NET主要特點(diǎn)（Main characteristic）
P-NET是一種多主控器主從式總線(xiàn)（每段最多可容納32個(gè)主控器），使用屏蔽雙絞線(xiàn)電纜RS485，每段總線(xiàn)最長(cháng)1200米，每段最多可聯(lián)結125個(gè)設備，總線(xiàn)分段之間使用中繼器,數據以NRZ編碼異步式傳輸，傳輸速率76.8kbit/s。
P-NET可以將生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)部分，如過(guò)程控制計算機、傳感器、執行器、I／O模塊、小型可編程控制器等，通過(guò)共用一根雙芯電纜加以連接，如圖1所示。與傳統布線(xiàn)相比，P-NET現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在工業(yè)控制中具有相當的優(yōu)勢，它大大簡(jiǎn)化了設計和安裝，減少了布線(xiàn)的數量和費用，降低了各種設備故障發(fā)生的可能性，實(shí)現更直接也更廣泛的使用功能。
P-NET總線(xiàn)只提供了一種傳輸速率，它可以同時(shí)應用在一個(gè)復雜工廠(chǎng)自動(dòng)化系統的幾個(gè)層次上，而各層次的傳輸速率保持一致。這樣構成的多網(wǎng)絡(luò )結構使各層次之間的通信不需要特殊的耦合器，幾個(gè)總線(xiàn)分段之間可實(shí)現直接尋址。任何P-NET模塊，包括主站，可以與總線(xiàn)聯(lián)接或斷開(kāi)，而不影響總線(xiàn)的其它部分。這樣一來(lái)，模塊在系統運行時(shí)可以互換，而且在系統持續運行時(shí)可以對系統進(jìn)行擴展。 
圖1 P-NET總線(xiàn)連接圖
P-NET總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)采用 “虛擬令牌傳遞”的方式，總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)權通過(guò)虛擬令牌在主控器之間循環(huán)傳遞。這種令牌傳遞方式是一種基于時(shí)間的循環(huán)機制，不同于采用實(shí)報文傳遞令牌的方式。它與報文傳遞令牌方式相比節省了主控器的處理時(shí)間，提高了總線(xiàn)的傳輸效率，而且它不需要任何總線(xiàn)仲裁的功能。
P-NET不采用專(zhuān)用芯片，它對從屬器的通信程序僅需幾千字節的編碼。由于P-NET采用同一微處理器控制節點(diǎn)的主要任務(wù)和通信功能，所以它比獨立芯片/微處理器結構節省了選擇波特率和設置節點(diǎn)地址的dip開(kāi)關(guān)?！靶∠到y，低成本”是P-NET總線(xiàn)的主要特征。
P-NET系統可用于把參數和程序下裝到模塊，從而對過(guò)程進(jìn)行控制，系統還可以自動(dòng)檢查現場(chǎng)設備和電纜的故障。與傳統的DCS系統相比，它的優(yōu)勢在于：簡(jiǎn)化了設計與安裝；降低了電纜用量與成本；減少了安裝與維護成本；使將來(lái)系統的擴展更為方便；智能化P-NET傳感器和執行器還提供了比傳統線(xiàn)路更優(yōu)越的診斷特性。
3、P-NET體系結構(System structure)
3、1P-NET系統結構
P—NET總線(xiàn)系統采用OSI“開(kāi)放系統互連”參考模型的第1，2，3，4，7層，并利用信道結構定義用戶(hù)層。
第一層物理層：定義了在網(wǎng)絡(luò )上傳輸原始數據位的形式，在這一層描述了系統的電氣接口、波特率、線(xiàn)纜等。
第二層數據鏈路層：控制總線(xiàn)的存??；生成和識別幀界，識別節點(diǎn)地址；執行傳輸過(guò)程中的錯誤監測功能；用于實(shí)現多主機特性，將數據整理后送入源地址或目標地址，并進(jìn)行故障檢查。
第三層網(wǎng)絡(luò )層：實(shí)現數據鏈路層與服務(wù)層的信息傳輸，并執行網(wǎng)關(guān)的功能。網(wǎng)絡(luò )層就象是P-NET的郵局，根據源地址和目的地址接受和發(fā)送信息。一條信息可能被要求從一個(gè)P-NET網(wǎng)站中送出，或送入另一臺P-NET服務(wù)器，或送回所要求的設備，或返回原節點(diǎn)。
第四層服務(wù)層：完成兩個(gè)不同的任務(wù)，一是提供P-NET服務(wù)，根據程序從內部存儲器中讀寫(xiě)數據；二是記錄已發(fā)出請求正等待回應的信息數量，當一條請求得到響應時(shí)，便被送回源地址。
第七層讓?xiě)贸绦蚰軌蛟L(fǎng)問(wèn)其他設備變量，這一功能靠發(fā)送一個(gè)命令塊來(lái)實(shí)現，命令塊中包含一些參考消息，內有設備地址等詳細資料。
P-NET還具有一些通道結構，可視作系統的第八層。在P-NET中，對相關(guān)變量的采集和對單個(gè)過(guò)程信號的處理，可一起被視作一個(gè)過(guò)程對象，這就是所謂的通道。
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