PROFIBUS、WORLDFIP和FF总线技术介绍

　　PROFIBUS简介

　　PROFIBUS是在欧洲工业界得到应用的一个现场总线标准。其基本行规标准是在德国政府的支持下，由ABB、HoneyWell、Bosch、Siemens、FZIKaRLSRUhe等近20家公司，从1987～1990年，花费了4a的时间研究制订的，这个行规标准就是目前的DIN19245。应用领域包括加工制造、过程控制、建筑自动化。自1991年推出后，目前已经发展得比较完善，并已生产出用于系统结构的专用集成电路。

　　PROFIBUS实际上是一种应用类的系统框架。其基本技术特点如下。

　　1．分为通用性自动化(FMS)、工厂自动化(DP)和过程控制自动化(PA)3个系列。

　　2．设备之间的通信采用主从方式；结构采用OSI参考模型中的物理、数据链路和应用的3层结构。

　　3．标准采用EN50170；其接口标准，PA采用IEC1158?2，FMS和DP采用RS485。

　　4．信号线可用设备电源线。

　　5．每条总线区段可连接32个设备，不同区段用中继器连接。

　　6．传输速率可在9.6kB/S～12MB/S间选择。

　　7．传输介质可以用金属双绞线或光纤。

　　8．提供通用的功能模块管理规范。

　　9．在一定范围内可实现互操作。

　　10．没有统一的设备描述语言(DDL)和DDL支持。

　　11．提供系统通信管理软件(包括波形识别、速率识别和协议识别等功能)。

　　12．提供244B报文格式，提供通信接口的故障安全模式(当IO故障时输出全为零)。

　　WORLDFIP简介

　　WORLDFIP是法国FIP公司在1988年最先推出的现场总线技术。实际上，WORLDFIP最早提供了现场总线网络的基本结构，使现场总线系统初步具有了信息化的技术特征。

　　与PROFIBUS不同，WORLDFIP在全系统采用统一的通信协议和进程协议，以满足控制和仪器系统对实时和背景信息传递的需要。

　　WORLDFIP的基本技术特点如下。

　　系统内部采用统一的通信协议。

　　实现了OSI参考模型中的物理、数据链路和应用3层结构。

　　符合IEC1158.2的总线逻辑和令牌方式。　　

　　4．使用光纤时数据传输速率为5MB/S；使用双绞线时数据传输速率为31.25kB/S，1MB/S和2.5MB/S，其通信距离与速率的关系见表1。

　　5．每段可连接32个设备节点，最多可连接4段。

　　6．可选容余通信线路。

　　7．支持分时变量和消息，具有64000个区分标志。

　　8．变量长度为2B～127B；消息长度为256B。

　　9．支持制造商消息服务(MMS)，最大消息长度可达64kB。

　　10．没有提供DDL，互操作性依赖与生产厂家协会作出的行业规定。

　　３．FF简介

　　FF是基金会现场总线，是成立于1992年的国际现场总线基金会提出的一个现场总线标准。目前几乎所有系统集成制造商、仪器仪表制造商均开始向FF靠拢。

　　FF的一般特点

　　具有适合工业现场应用的通信规范和网络操作系统。

　　采用单一串行线上连接多个设备的网络连接方法，1条总线最多可连接32台设备。

　　通信介质可以是金属双绞线、同轴电缆、动力线或光纤。

　　通信信号可以采用10mA电流方式，也可以采用电压方式。

　　通信线路可用设备的供电线路。

　　具有比较完备的工业设备描述语言。

　　采用虚拟设备的概念实现设备的模块化处理。

　　实现了开放式系统，在FF系统内，不同厂家的产品具有互操作性。

　　提供了比较完善的系统测试手段和方法。可以说，FF是个生命力强大的现场总线。

　　２．FF的技术内容

　　符合OSI参考模型的系统结构规范(见图1)。

　　符合国际工业标准的通信系统规范。

　　符合国际通信行业标准的设备描述规范和设备描述语言DDL

　　符合相应标准的工业本质安全规范。

　　FF的体系结构FF提供的系统结构如图1所示。从图中可以看出FF结构只采用了OSI参考模型7层中的3层，而FF提供的技术是通信栈技术，覆盖了除物理层以外的其它各层，这样做的目的是提高通信速度。

　　现场总线基金会提供的与FF规范有关的标准文件有：　　

　　系统体系结构

　　FF.800

　　网络管理规范

　　FF.801

　　物理层规范

　　ISA物理层标准

　　一致性测试用户指南

　　FD.200

　　可互操作性测试仪用户指南

　　FD.210

　　目前，基金会现场总线技术在工业进程控制和分布式系统中已经开始应用。用于形成系统基本结构的集成电路也已经问世。

　　本文介绍的3种重要的现场总线技术是目前得到比较广泛应用的系统。由于篇幅的原因只能做粗略的介绍。这3种现场总线技术中，目前发展速度快的是FF，主要原因是FF得到了国际上比较多的制造商、系统集成制造商和用户的支持。由于现场总线技术的基础是信息技术，所以在不同的领域必然存在着一种性能价格比高的现场总线技术，因此在选择现场总线技术时，一定要注意能否满足工程实际的需要。