总线通信技术

2024-06-25

总线通信技术（共11篇）

总线通信技术篇1

0 引言

随着经济的高速增长和工业化进程的加快, 工矿企业的生产正在向智能化和网络化方向发展, 整个生产系统是基于网络的大型自动化系统。系统的底层是基于现场总线的智能测控设备, 目前不少厂家的总线都采用RS485总线, 协议也各不相同;中间层一般采用Profibus DP等工业总线网络;最上层采用工业控制计算机和监控软件组成主控站[1,2]。

由于采用RS485总线的智能测控设备与采用Profibus DP总线的设备协议不同, 它们不能够直接连接传输数据, 必须经过相应的通信协议转换才能够连接。本文以煤矿供电自动化系统为例, 分析基于RS485总线的智能测控设备与Profibus DP总线的连接技术, 并给出设计方案。

1 RS485总线与Profibus DP总线的通信原理

基于现场总线的数据通信基本原理是使用OSI模型的不同层作为子集, 如图1所示[2]。其中, 第一层表示最底层, 也就是物理通信线路的电气信号;第七层是用户层, 在这一层2种设备才能交换和理解相互之间的数据。

普通的RS485总线接口仅仅定义了第一层, 能够确保2个RS485设备之间进行电气连接而不会造成电气冲突。但是要在2个设备之间进行通信和数据解释, 则需要2个设备都使用相同的协议来定义通信规则和数据格式。

Profibus DP是一种国际开放式现场总线标准, 为多主站系统, 可实现多个控制、配置或可视化系统在1条总线上的相互操作。拥有访问权 (令牌) 的主站无需外部请求就可以发送数据。而从站是一种被动设备, 不享有总线访问权, 只能对接收到的消息进行确认, 或者在主站发出请求时进行数据发送。总线支持波特率为9.6～12 Mbps, 并且最多可连接126个设备。

Profibus DP采用了OSI模型中的第一、二层和用户接口层。第一层定义了串行现场总线的功能、电气和机械的特性。Profibus DP通过第二层向用户提供数据链路服务, 它提供给第二层的数据传输协议是基于报文的协议。

因此, RS485总线设备和Profibus DP总线设备需要一个数据协议转换器来实现连接。协议转换器分别接收来自2种总线设备的报文数据, 然后对数据进行协议转换, 完成转换的数据分别放入发送缓冲区中, 再分别传送给总线设备。

2 总线互联网络的硬件设计

本文选用瑞典HMS公司生产的Anybus Communicator (简称ABC) 网关来连接RS485总线设备与Profibus DP总线设备, 如图2所示。

图2中, 综保是基于RS485总线的高压馈电柜智能监控设备, 它相当于ABC网关的从站, 每一个设备都有1个唯一地址。ABC网关相当于主站, 可实现普通RS485总线与Profibus DP总线之间的互联。ABC网关将2边不同网络的数据进行重新打包和格式转换, 以便对方能够理解其应用数据。

在RS485总线的网络中, 一般选用带屏蔽的双绞线作为信号传输线。双绞线在长度和方向上完全对称, 因而它们所受的外界干扰程度完全相同, 干扰信号以共模方式出现。由于RS485接口对共模干扰的抑制能力很强, 因此, 双绞线可实现信号的可靠传输。设备与RS485总线的连接线要尽可能地短, 其中信号线A与总线A并联, 信号线B与总线B并联[3]。

在ABC网关的输入口需要加光电耦合器, 对上级主站与下级分站进行电路隔离, 从而提高系统的稳定性。另外, 在RS485总线末端并联1个120 Ω (0.25 W) 的匹配电阻R, 吸收总线上的反射信号, 以保证正常传输信号干净、无毛刺。

ABC串行网关采用数据缓存区方式解决应用层协议问题。从RS485总线来的数据被映射到ABC网关的本地存储区中, 通过一个配置工具软件, ABC网关可定义在串行数据流中哪些字节是纯数据, 哪些是命令控制信息。被选中的纯数据被映射到另一侧网络的第七层, 因此, 该数据可被网络上其它节点所接收和理解。

3 ABC串行网关的软件设计和参数配置

ABC串行网关采用数据映射方式传递2个网络的数据, 其数据交换工作流程如图3所示。ABC串行网关依次循环向节点 (智能监控单元) 发送数据询问帧, 对应地址节点收到命令后返回正确的数据帧, ABC串行网关再将接收到的监控数据映射到输入、输出缓冲区, 最后将缓冲区重新打包成Profibus DP协议数据。

为了完成图3所示的网络数据交换和数据解析, 需要对ABC网关软件进行设计。笔者采用ABC的组态工具软件 (ABC Config Tool) 进行配置和设计。

3.1 ABC网关的参数配置

为了让ABC网关正常工作, 需要设计和配置其自身的运行参数。运行ABC Config Tool软件, 打开一个空白设置界面, 进入参数配置框, 如图4所示。选择物理接口为串口 (Serial) , 协议为主站模式 (Master Mode) , 其它设置选择默认值。

3.2 下级网络参数配置

ABC下级网络是基于RS485的串行总线网络, 需要根据现场的实际情况对串行通信的基本协议进行配置。鼠标选中图4中的“Sub-Network”图标, 就会出现如图5所示的串行协议配置界面。图5中的具体设置:通信波特率设置为“9 600”, 数据位数为“8”, 奇偶校验设置为“无 (None) ”, 停止位为“1”, 硬件接口设置为“RS485”。

3.3 下级网络结构设计

需要根据现场实际情况设计RS485网络的节点数目和每个节点中的数据结构。其设置界面如图6所示。

(1) 节点设计

鼠标选中图4中的“Sub-Network”图标, 单击右键选择“insert new node”菜单, 添加新节点, 并在“slave address”框中输入对应监控单元地址。图6设计了6个节点。

(2) 处理事件设计

鼠标选中图6中的“1#Node”图标, 单击右键选择“add transactions”菜单, 添加处理事件“tran-sactions”, 图6设计了1个处理事件。

(3) 处理事件的数据结构设计

处理事件的数据结构包括询问帧结构和响应帧结构, 可以根据不同的总线规约对其进行设计。下面以103规约为例进行设计, 具体数据结构定义如表1所示。

在103规约中, 起始字节为“68H”;结束字节为“16H”[4];从站地址是与ABC通信的监控单元地址;功能码是传送不同数据的区分码;数据区是有效数据的存放区域;校验码是对该帧数据进行检验后的值。

图6中, 选中“Query”图标, 单击右键选择“add byte”菜单, 添加“起始符”、“从站地址”、“结束符”等常数变量, 并输入相应的常数值;选择“add data”菜单, 添加“数据区”变量, 并修改数据区的长度和在ABC中的起始地址 (注意不能与其它数据区地址冲突) ;选择“add checksum”菜单, 添加“校验码”变量, 并修改校验方式 (有CRC、LRC、XOR方式) 和校验数据的起始地址。需要依据表1的结构和顺序添加变量。

其它节点的数据结构设计步骤与上述相同, 注意设置“从站地址”时, 要与实际的监控单元地址相一致。

3.4 程序下载

当完成ABC网关所有结构和参数设置后, 就可以将设置的参数下载到ABC网关中。程序下载时, 需要用RS232串口线将ABC网关与个人计算机连接。连接PC机端为DB9, 连接ABC网关端为RJ4, 如图7所示。

当PC机与ABC网关连接后, 用ABC组态软件中的“Tools/Port”菜单选择串口号, 然后点击“connect”图标连接PC机与ABC网关, 最后点击“download to ABC”图标将程序下载到ABC中网关。可点击“Sub-Network monitor”图标, 监视ABC网关中输入、输出数据映射区。

4 结语

本文以煤矿供电自动化系统为例, 使用ABC智能串行网关设计了RS485总线与Profibus DP总线的互联电路, 并对ABC网关进行了软件设计和参数配置。该设计方案已经得到实际应用, 并取得了良好的效果。本文提出的设计方法也可用于其它类型总线网络的互联设计中。

摘要：文章详细分析了RS485总线和Profibus DP总线的通信原理, 并以煤矿供电自动化系统为例, 介绍了采用ABC智能串行网关设计的RS485总线与Profibus DP总线的互联电路, 并给出了ABC网关的参数设计和配置。实际应用表明, 该互联技术使用效果良好。

关键词：RS485总线,Profibus DP总线,互联,网关

参考文献

[1]党存禄, 靳路宁, 马安仁, 等.基于现场总线的变电站综合自动化系统[J].甘肃科学学报, 2006, 18 (1) :95~98.

[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社, 2002.

[3]邓先明, 杨宇, 方荣惠.基于现场总线的煤矿供电自动化系统[J].电力自动化设备, 2007, 27 (4) :95~98.

[4]周丽.基于IEC60870-5-103规约的变电站内部通信系统的研究与实现[D].青岛:山东科技大学图书馆, 2005.

总线通信技术篇2

一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把 4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷;另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。

现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus(FF)、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点的基础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状，最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。

一、现场总线的技术特点

1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。

2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。

3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。

4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。

5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。

二、现场总线的优点

由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计、安装、投运到正常生产运行及其检修维护，都体现出优越性。

1、节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接线，还可以用工控PC机作为操作站，从而节省了一大笔硬件投资，由于控制设备的减少，还可减少控制室的占地面积。

2、节省安装费用。现场总线系统的接线十分简单，由于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料，可节约安装费用60%以上。

3、节省维护开销。由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通将相关的诊断维护送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护，以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。

4、用户具有高度的系统集成主动权。用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。避免因选择了某一品牌的产品被“框死”了设备的选择范围，不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展，使系统集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。

5、提高了系统的准确性与可靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，减少了传送误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强:减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。此外，由于它的设备标准化和功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。

三、典型现场总线简介

1、基金会现场总线

基金会现场总线，即FoudationFieldbus，简称FF，这是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。其前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订的ISP协议和以 Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制订的WordFIP协议。屈于用户的压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。

基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为3125Kbps，通信距离可达1900m，可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2的传输速率为1Mbps和2.5Mbps两种，其通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码，每位发送数据的中心位置或是正跳变，或是负跳变。正跳变代表 0，负跳变代表1，从而使串行数据位流中具有足够的定位，以保持发送双方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态，也可根据数据的中心位置精确定位。

为满足用户需要，Honeywell、Ronan等公司已开发出可完成物理层和部分数据链路层协议的专用芯片，许多仪表公司已开发出符合FF协议的产品，1总线已通过a测试和β测试，完成了由13个不同厂商提供设备而组成的FF现场总线工厂试验系统。2总线标准也已经形成。

10月，在芝加哥举行的ISA96展览会上，由现场总线基金会组织实施，向世界展示了来自40多家厂商的70多种符合 FF协议的产品，并将这些分布在不同楼层展览大厅不同展台上的FF展品，用醒目的橙红色电缆，互连为七段现场总线演示系统，各展台现场设备之间可实地进行现场互操作，展现了基金会现场总线的成就与技术实力。

2、LonWorks

LonWorks是又一具有强劲实力的现场总线技术，它是由美国Ecelon公司推出并由它们与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通速率从300bps至15Mbps不等，直接通信距离可达到2700m，支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质，并开发相应的本安防爆产品，被誉为通用控制网络。

LonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的芯片中并得以实现。集成芯片中有3个8位CPU;一个用于完成开放互连模型中第1～2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质访问的控制与处理;第二个用于完成第3～6层的功能，称为网络处理器，进行网络变量处理的寻址、处理、背景诊断、函数路径选择、软件计量时、网络管理，并负责网络通信控制、收发数据包等;第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中还具有存储缓冲区，以实现 CPU之间的传递，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。如Motorola公司生产的神经元集成芯片MC143120E2就包含了2KRAM和 2KEEPROM。

LonWorks技术的不断推广促成了神经元芯片的低成本，而芯片的低成本又返过来促进了LonWorks技术的推广应用，形成了良好循环，据Ecelon公司的有关资料，到197月，已生产出500万片神经元芯片。

LonWorks公司的技术策略是鼓励各OEM开发商运用LonWorks技术和神经元芯片，开发自己的应用产品，据称目前已有2600多家公司在不同程度上卷入了LonWorks技术:1000多家公司已经推出了LonWorks产品，并进一步组织起LonWark互操作协会，开发推广LonWorks技术与产品。它被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、运输设备、工业过程控制等行业。为了支持LonWorks与其它协议和网络之间的互连与互操作，该公司正在开发各种网关，以便将LonWorks与以太网、FF、Modbus、DeviceNet、Profibus、Serplex等互连为系统。

另外，在开发智能通信接口、智能传感器方面，LonWorks神经元芯片也具有独特的优势，

LonWorks技术已经被美国暖通工程师协会ASRE定为建筑自动化协议BACnet的一个标准。根据刚刚收到的消息，美国消费电子制造商协会已经通过决议，以LonWorks技术为基础制定了EIA-709标准。

这样，LonWorks已经建立了一套从协议开发、芯片设计、芯片制造、控制模块开发制造、OEM控制产品、最终控制产品、分销、系统集成等一系列完整的开发、制造、推广、应用体系结构，吸引了数万家企业参与到这项工作中来，这对于一种技术的推广、应用有很大的促进作用。

3、Profibus

Profibus 是作为德国国家标准DIN19245和欧洲标准prEN50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参考模型。由Profibus-Dp、 Profibus-FMS、Profibus-PA组成了Profibus系列。DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。它采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其标准第一部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增加了直接数据连接拟合作为用户接口，FMS型只隐去第3～6层，采用了应用层，作为标准的第二部分。PA型的标准目前还处于制定过程之中，其传输技术遵从IEC1158-2标准，可实现总线供电与本质安全防爆。

Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送。对多主站系统来说，主站之间采用令牌方式传递，得到令牌的可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取，实现点对点通信。主站可采取对所有广播，或有选择地向一组广播。

Profibus的传输速率为 96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个。

4、CAN

CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称，最早由德国BOSCH 公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Motorola、Intel、 Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。

CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的，不过，其模型结构只有3层，只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的应用层。其信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达 1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/kbps，可挂接设备最多可达110个。

CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。

CAN支持多主方式工作，网络上任何节点均在任意时刻主动向其它节点发送，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输时，优先级高的节点可继续传输数据，而优先级低的节点则主动停止发送，从而避免了总线冲突。

已有多家公司开发生产了符合CAN协议的通信芯片，如Intel公司的82527，Motorola公司的 MC68HC05X4，Philips公司的82C250等。还有插在PC机上的CAN总线接口卡，具有接口简单、编程方便、开发系统价格便宜等优点。

5、HART

HART是HighwayAddressableRemoteTransduer的缩写。最早由Rosemout公司开发并得到 80多家著名仪表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金会。这种被称为可寻址远程传感高速通道的开放通信协议，其特点是现有模拟信号传输线上实现数字通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中工业过程控制的过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较好的发展。

HART 通信模型由3层组成:物理层、数据链路层和应用层。物理层采用FSK技术在4～20mA模拟信号上迭加一个频率信号，频率信号采用Bell202国际标准;数据传输速率为1200bps，逻辑“0”的信号频率为2200Hz，逻辑“1”的信号传输频率为1200Hz。

数据链路层用于按 HART通信协议规则建立HART格式。其构成包括开头码、显示终端与现场设备地址、字节数、现场设备状态与通信状态、数据、奇偶校验等。其数据字节结构为1个起始位，8个数据位，1个奇偶校验位，1个终止位。应用层的作用在于使HART指令付诸实现，即把通信状态转换成相应的。它规定了一系列命令;按命令方式工作。它有3类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备理解、执行的命令;第二类称为一般行为命令，它所提供的功能可以在许多现场设备中实现，这类命令包括最常用的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令，以便在某些设备中实现特殊功能，这类命既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这3类命令。HART支持点对点主从应答方式和多点广播方式。按应答应方式工作时的数据更新速率为2～3次 /s，按广播方式工作时的数据更新速率为3～4次/s，它还可支持两个通信主设备。总线上可挂设备数多达15个，每个现场设备可有256个变量，每个最大可包含4个变量。最大传输距离3000m，HART采用统一的设备描述语言DDL。现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典，主设备运用DDL技术，来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混信号制，导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本安防爆要求。

6、RS-485

尽管RS-485不能称为现场总线，但是作为现场总线的鼻祖，还有许多设备继续沿用这种通协议。采用RS-485通具有设备简单、低成本等优势，仍有一定的生命力。以RS-485为基础的OPTO-22命令集等也在许多系统中得到了广泛的应用。

四、现场总线技术展望与发展趋势

发展现场总线技术已成为工业自动化领域广为注的焦点课题，国际上现场总线的研究、开发，使测控系统冲破了长期封闭系统的禁锢，走上开放发展的征程，这对我国现场总线控制系统的发展是个极好的机会，也是一次严峻的挑战。现场总线技术是控制、计算机、通技术的交叉与集成，涉及的内容十分广泛，笔者认为应不失时机地抓好我国现场总线技术与产品的研究与开发。自动化系统的网络化是发展的大趋势，现场总线技术受计算机网络技术的影响是十分深刻的。现在网络技术日新月异，发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中，这些具有发展前景的现场总线技术有:智能仪表与网络设备开发的软硬件技术;组态抗术，包括网络拓扑结构、网络设备、网段互连等;网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输;人机接口、软件技术;现场总线系统集成技术。现场总线属于尚在发展之中的技术，我国在这一技术领域还刚刚起步，了解国际上该项技术的现状与发展动向，对我国相关行业的发展，对自动化技术、设备的更新，无疑具有重要的作用。总体说来，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。既然是总线，就要向着趋于开放统一的方向发展，成为大家都遵守的标准规范，但由于这一技术所涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼半自动化、家庭自动化等等。大千世界，众多领域，需求各异，一个现场总线体系下可能不止容纳单一的标准。另外，从以上介绍也可以看出，几大技术均具有自己的特点，已在不同应用领域形成了自己的优势。加上商业利益的驱使，它们都各自正在十分激烈的市场竞争中求得发展。有理由认为:在从现在起的未来10a内，可能出现几大总线标准共存，甚至在一个现场总线系统内，几种总线标准的设备通过路由网关互连实现共享的局面。在连续过程自动化领域内，今后10a内，FF基金会现场总线将成为主流发展趋势，LonWorks将成为有力的竞争对手，HART作为过渡性产品也能有一定的市场。这3种技术是从这一领域的工业需求出发，其用户层的各种功能是专业连续过程设计的，而且充分考虑到连续工业的使用环境，如支持总线供电，可满足本质安全防爆要求等。另外，FF基金会几乎集中了世界上主要自动化仪表制造商;LonWorks形成了全面的分工合作体系。这些因素对成为这一领域的主流技术是十分关键的。

由于HART建立在目前广泛采用的模拟系统之上，它可以充分照顾到现有设备和已有投资的效益，技术上也充分考虑连续过程使用环境的需要。目前它已经占有一定的市场份额，其技术本身还在不断完善与更新，如提高传输速率等。目前国外HART仪表的市场份额还在不断增长，呈上升趋势，但是它毕竟是过渡性产品，其生存周期不会很长。国内则由于很多项目都是新项目，所以对兼容性的考虑较少，而对先进性的考虑较多，相信HART在国内的市场份额不会很大。国内市场与国外市场会有比较大的差异。一方面国外市场上占优势的产品会不断渗透到国内;另一方面，由于国内厂商的规模相对较小，研发能力较差，更多的是依赖技术供应商的支持，比较容易受现场总线技术供应商对国内的支持和市场推广力度的影响。国内目前仅LonWorks技术有实质性的市场活动，所以大部分国内厂商将首先将接受LonWorks技术。尽管FF号称仪器仪表行业的未来标准，但是由于没有明确的市场策略和在国内的积极的市场活动，市场份额将会受到很大影响。而且事实表明，所有的现场总线基金会会员在研制符合FF标准的同时，都同时推出采用LonWorks技术的应用，由此可见LonWorks技术的生命力十分顽强。在离散制造加工领域，由于行业应用的特点和历史原因，其主流技术会有一些差别。Profibus和CAN在这一领域具有较强的竞争力。他们已经在这一领域形成了自己的优势。

在楼宇自动化、家庭自动化、智能通信产品等方面，LonWorks则具有独特的优势。由于LonWorks技术的特点，在多样化控制系统的应用上将会有较大的发展。

总线通信技术篇3

FlexPhase电路技术：保持信号同步

FlexPhase电路技术的着眼点在于解决并行电路信号不同步的问题。我们知道，并行总线要求数据在传输时保持严格同步，如果线路长度不一，信号传输的时间必然不一致，为避免这一点，所有的并行总线都要求电路板上的线路必须长短相同。要实现这个目标，设计人员不得不采用蜿蜒布线的方式，这也是我们在各种电路板上都能看到折状线路的原因。显然，蜿蜒布线对于PCB设计和制造都有极高的要求，而随着总线宽度的增加，线路数量越多，布线变得越来越困难。更要命的是，如果想提高总线频率，线路长度的允许误差值就会急剧减小—当频率达到一定程度，对误差的要求将超出现有电路设计能力，业界不得不因此转向串行技术。

FlexPhase技术反其道行之，它不再以保持线路长度一致来维持信号同步，而是对每一条线路进行电信号的相位调节来实现这一目标。基于FlexPhase技术的芯片都配备发送/接收功能的相位调节器，它们可以对每个触点或引脚收到的信号在360度范围内以约1.4度的增量自由调节，直到保证所有信号都保持一致为止，它的信号精度可以达到2皮秒（1皮秒=1×10-3纳秒，FlexPhase技术的理论频率临界点为500GHz）。这项调整工作并不需要每次传输时都作重复，在系统加电时，总线控制逻辑会通过虚拟发送/接收的方式对所有线路进行相位扫描，然后根据结果来确定每条线路应调节的相位值，并把这些值保存起来，当数据传输的时候，每条线路就会根据自己的调整值自动校正，从而保证对方接收到的信号都是同步的。显然，FlexPhase技术比机械的蜿蜒布线技术聪明得多，要是这项技术能够被早点发明出来业界恐怕也不用费尽心思转向串行总线了。不过FlexPhase是Rambus的专利技术，它使FlexIO总线的工作频率轻松突破GHz级别而不会遇到任何信号不同步的麻烦。同时，FlexPhase也使得系统的布线变得简单，设计师不必拘泥于线路长度一致的约束，有效降低了设计成本。

DRSL信号技术：解决信号干扰

FlexIO的第二项法宝就是带有LVDS（Low Voltage Differential Signaling，低电压差分信号）的DRSL信号技术（Differential Rambus Signaling Level，差分Rambus信号电平）。LVDS是一种特殊的信号传输技术，它是通过一对线来传输一个电信号，每对线中的两根线路存在一定的电压差，LVDS就是依据这种电压差决定传递的信号是“0”还是“1”。虽然每根线路的电压在传输过程中总会有波动现象，但每对线的电压差总是比较一定的，信号出错的概率几乎不存在。自然，LVDS不惧外来干扰，这种技术普遍为Serial ATA、Hypertransport、RapidIO之类的高速总线所采用。同时，LVDS只要很低的电压（大约350mV）便能工作，因此具有低功耗、稳定性高的优点。DRSL则是Rambus建立于LVDS技术之上的专有技术，不同之处在于它具有双向和单向版本，而且在直接芯片中整合了总线终结器，这在降低成本的同时有效提高总线信号的明晰度，也有利于稳定的高频运作。DRSL允许使用最低达200mV的可变电压，低功耗表现突出。在DRSL的辅助之下，并行总线的抗干扰能力得到进一步加强，令FlexIO可以稳定工作在更高的频率之上。

VDR: 高数据传输率的关键

FlexIO的第三项技术是VDR可变数据率（Variable Date Rate），这项技术可支持1-10倍于时钟速度的数据传输，可以支持400MHz-6.4GHz宽范围的系统时钟，厂商可以根据自身需要来决定采用何种数据率。PS3选择了最高的6.4GHz，使它成为拥有最快速总线的计算设备。

Rambus在2003年2月份推出FlexIO技术，由于性能超越其他技术的十倍以上，Rambus就将其定位于CPU前端总线和南北桥总线中意图吸引Intel、AMD等CPU厂商，不过未得到两者的垂青。而IBM恰好在开发Cell时对高速并行总线有着强烈的需求，FlexIO无疑雪中送炭，推出后不久IBM就决定采用它来作为Cell的前端总线技术。而与HyperTransport、PCI Express等开放性总线不同的是，FlexIO是一种专属性产品，IBM和索尼为获得授权必须向Rambus公司付费，这在一定程度上提高了Cell的生产成本。

1394总线技术综述篇4

机载电子系统在近六十年的发展过程中,经历了分立式、联合式、综合式和先进综合式4个阶段,信息综合程度的不断提高,对新型机载总线提出了更高的要求[1]。1394总线是目前较先进的航空电子网络技术之一,它具有传输实时性、可靠性和确定性等特点,可满足当前航空电子系统对于机载总线的需求[2]。

1986年苹果公司为了取代当时并不普遍的SCSI接口,研究出一种高速数据传输接口技术,称之为Fire Wire(火线),即IEEE1394总线[3]。图1为1394总线的协议发展。

1995年由IEEE(电气与电子工程协会)正式制定1394总线标准,即IEEE Std 1394-1995,分别在2000和2002年针对总线控制性,仲裁和故障容错等性能进行了改进、发布了IEEE1394a-2000和IEEE1394b-2002协议。

2004年,SAE为了满足机载网络对于可靠性、实时性、容错性并且保证带宽等方面的高要求,在IEEE1394b协议的基础上作了修改和裁剪,提出了SAE AS5643协议。该协议对IEEE-1394b规范进行裁剪和约束,通过数据传输、总线同步和容错等关键技术实现了机载电子系统的功能要求,使得1394总线能够在军事和飞行器中的安全关键/任务关键系统中得到应用。

出于政治、军事、经济等原因,国内无法获取完整的1394总线技术资料,对AS5643协议标准研究不足,缺失协议实现方法的研究,没有协议处理解决方案,导致缺乏可使用的总线相关产品。因此目前1394总线技术的应用多以民用技术为主,主要使用在民用领域和地面仿真系统。

1 技术分析

1394总线在IEEE-1394总线协议的基础上,采用静态配置、带宽分配和严格时间触发通信调度机制等策略,去除原有总线通信的一些不确定因素,通过增加心跳、健康状态字、纵向奇偶校验等方法并结合IEEE-1394b协议特有的环检测和环断开机制提高整个总线的容错能力,确保了总线通信的确定性和可靠性。

1.1 总线组成

1394总线以节点为单位组成通信网络,一个基本的1394总线系统由总线控制计算机(Control Computer,简称CC)节点、远程节点(Remote Node,简称RN)、总线监控节点(Bus Monitor,简称BM)和1394连接器、线缆组成[4]。图2为1394总线的一种最小系统结构,能够完成基本的网络通信。

节点CC节点作为1394总线的节点控制器,按周期发送帧起始(STOF)消息,通知总线上所有节点新的一帧开始,通过STOF消息完成同步总线。RN节点作为远程终端,根据总线通道预分配,将不同的节点ID和通道号进行绑定。RN节点在收到STOF消息后,确认新的一帧开始,并按照预分配的时间偏移和带宽,在自身节点时间偏移到来时发送数据。

BM节点作为总线监控设备,作为叶子节点挂接在总线上,能够监控总线上其他节点发出的网络管理消息和普通数据消息。通过总线监控,能够对总线网络数据实现实时和事后数据分析,为机载电子设备的开发提供了更方便的手段。

总线上各个节点之间通过1394线缆连接,1394总线线缆是一种物理通信媒介,是网络信号传输的载体。1394线缆通过连接器与模块进行连接,通过连接器实现不同子系统的中转接口。当节点之间距离过长时,会导致传输信号衰减过大,由此需要通过1394总线中继器来完成信号的增强。

1.2 拓扑结构

总线的拓扑形式主要依据航空电子系统的安全性等级来确定,AS5643协议根据IEEE-1394b协议本身支持的拓扑结构并结合型号应用特点推荐了3种总线构型,分别为树状拓扑、环形拓扑和三余度环形拓扑[5]。

图3展示了一种三余度拓扑结构,每条余度内包含两条环形拓扑和一条树形拓扑。

在环形拓扑内,IEEE-1394b协议提供的环检测和环断开功能能够自动检测总线拓扑是否存在环路,若检测到环路,则自动禁止某两个端口间的连接,断开环路形成树状拓扑。如果任意一个节点失效,那么总线将故障节点自动重构为新树结构的末端,使其不影响其他节点间的通信,为系统提供第一级容错能力。

各个余度之间通过CCDL(交叉数据链路)进行消息表决,为机载重要安全系统提供了多层冗余容错,提供了更高的安全性和可靠性。

1.3 通信机制

1394总线通信基于固定帧速率和预分配带宽实现节点消息的周期定时发送机制,采用STOF包进行总线同步,使用异步流包进行数据交互,同时通过对异步流包格式的进一步定义增加总线管理和故障监控功能。

消息通信机制如图4所示,1394总线通信原理如下:

(1)总线初始化过程中,CC节点配置帧起始包(STOF)及发送周期,RN节点预先配置本节点使用的通道号和偏移时间;

(2)总线节点初始化完成后,CC节点按照周期广播发送STOF包到总线上,总线上其他RN节点在收到STOF包后,表明新的一帧开始;

(3)总线上各个节点获取用户写入的数据,并通过添加ASM头、健康状态字、心跳和VPC校验等内容组成异步流包来保证数据的正确性和完整性[6]。

(4)当时间偏移到来时,各节点将完整的异步流包按照预先的配置发往不同的通道;节点接收总线数据时,获取符合本节点通道号的异步流包,并完成数据校验,将校验正确的异步流包提交上层应用并完成数据解析。

2 总线优点

1394总线是在IEEE-1394b的基础上建立的面向航空领域的总线标准,是对IEEE-1394b协议进行确定性、实时性和可靠性的约束,以保证IEEE-1394b总线能够满足航空、航天等高安全等级领域的应用需求。

1394总线中由CC节点按照固定的帧周期广播发送STOF包,通知所有节点新的一帧的开始,由此完成总线同步。所有RN节点在收到STOF包后按照预先分配的偏移时间,在时间窗口到来时发送数据,从而能够提高总线的实时性。

在1394总线中,每个节点的通道号都是由应用根据体系结构预先分配,在总线上各个节点本身具有唯一的标识且将节点号与通道号进行绑定。节点之间通信采用异步流消息,采用通道号寻址保证了总线通信过程中数据传输的确定性[7]。

总线采用的异步流包中,包含的纵向奇偶校验提供了消息传输过程中数据完整性的额外保障,健康状态字包含了节点的状态信息,心跳字在新数据到来时依次递增,确保数据更新。通过以上多重数据检查,确保了数据传输的可靠性[8]。

3 总线发展

在当今电磁环境日益恶略、电子对抗更加激烈的情况下,提高机载电子系统的抗电磁干扰能力势在必行。而解决这一问题的最根本办法就是发展光传系统,即应用光纤技术实现机载总线的信号传输。

采用光纤作为1394总线信号传输介质,将电信号转换为光信号进行数据的传输,能够将总线数据传输速率提高到S3200。同时能够有效防御电磁效应、电磁干扰,很大程度提高系统的安全性和可靠性。光纤自身的重量和体积远远小于电缆,极大地减小了传输线的重量和体积,节省了机内空间[9]。因此采用光纤作为1394总线的传输介质,已经成为1394总线未来的发展方向。

4 结论

1394总线作为应用于安全关键和任务关键领域的新型机载高速总线,主要向航电系统提供高安全、高可靠、强实时的数据通信服务[10]。本文在1394总线发展的背景基础上,通过分析总线网络拓扑、总线通信及总线特性,介绍了1394总线的技术特点及发展应用。对后续1394总线网络协议的研究,总线节点模块设计、应用解决方案及1394总线网络系统的设计提供参考。

参考文献

[1]SAE AS5643/2 IEEE-1394b interface requirements for military and aerospace vehicle applications[S].SAE International,2016.

[2]SAE AS5706 test plan/procedure for AS5643/1 S400copper media interface characteristics over extended distances[S].SAE International,2016.

[3]1394b:IEEE standard for a high performance serial busamendment 2[S].The Institute of Electrical and Electronics Engineers,Inc,2002.

[4]张大朴,王晓,张大力,等.IEEE1394协议及接口设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

[5]王宣明,田泽,魏艳艳,等.SAE AS5643协议分析与设计实现[J].计算机技术与发展,2015,25(7):213-216.

[6]胡云.对IEEE1394总线技术的研究[J].科学技术与工程,2007,7(3):299-302.

[7]任齐凤,楼俊荣,贺轶斐.MIL-1394b总线的确定性[J].航空电子技术,2015,46(3):34-39.

[8]王亚明,史洁琴.关于IEEE1394总线异步数据包配置的分析[J].计算机与现代化,2007(9):68-71.

[9]赵彬,田泽,杨峰,等.基于AS5643协议的接口模块设计与实现[J].计算机技术与发展,2013,23(8):100-103,106.

现场总线技术在火力发电厂的应用篇5

【关键词】现场总线控制系统；结构特点；火电厂；应用；存在的问题；策略

【中图分类号】TK323；TM769 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0055—02

1、引言

随着控制技术、计算机技术和通信技术的快速发展，数字化作为一种趋势正在从工业生产过程的决策层、管理层、监控层和控制层一直发展到现场设备。现场总线的出现，使数字通信技术迅速占领工业过程控制系统中模拟量信号的最后一块领地。一种全数字化、全开放式的、可互操作的新型控制系统——现场总线控制系统正向我们走来。现场总线控制系统的出现代表了工业自动化领域中一个新纪元的开始，并将对该领域的发展产生深远的影响。

目前在工业生产中广泛应用的DCS系统采用分散式的体系结构，专利型的网络支撑和模拟式的现场信号，但随着各种智能传感器、变送器和执行器的出现，数字化到现场、控制功能到现场、设备管理到现场的趋势越来越明显，一种新的过程控制系统——现场总线控制系统已呈现在我们面前。

2、现场总线的结构特点和优势

2.1.结构特点

2.1.1 现场总线最核心的部分是总线协议，总线协议是一种数字通信协议，围绕总线协议构成一种应用于生产现场、在智能化控制设备之间实行双向串行通信、多节点的数字通信系统，一种开放的、数字化的、多点通信的低层控制网络。它使得自控系统和设备有了通信的能力。

2.1.2 现场总线的基础部分是数字智能现场装置。通过数字通信总线将所有的数字智能现场装置连成一个控制网络，构成现场总线的硬件支撑。

2.1.3现场总线的关键部分是信息管理。上位机与数字智能现场装置在信息管理上的分工合作达到高度的集中和统一、分散和和谐。做到信息处理现场化和信息管理系统化。

2.2 现场总线的优势

2.2.1 简化了控制系统的结构。信鼠处理实行现场化，减少了计算机控制系统I/O卡件的使用量和简化了功能组态。

2.2.2 节省了I/O电缆的投资。数字智能现场装置完成信息处理，只通过单一的数字通信总线实现网络信息共享，使过程I/O电缆的使用量大大减少。

2.2.3 提高了I/O信号的可靠性和精度。信息处理实行现场化，避免了小信号的长距离传送，使信号的保真度大大提高；采用数字通信技术，抗干扰能力增强了，也确保了信号的传递可靠。

2.2.4 信息管理和控制更系统化和专业化。通过大量的数字智能现场装置的数字通信技术，使计算机控制系统的信息管理拥有充足的信息，进一步在信息化的基础上实现信息管理系统化、控制专业化、系统诊断专家化。

3、现场总线技术在火电厂中应用思路

目前，现场总线技术已被广泛认知，并逐步应用于部分实际工业过程控制中。下面试结合火电厂自动化技术的发展，提出将现场总线技术应用于全厂辅助公用系统监控网络、智能化现场设备的应用以及智能化设备状态检修管理方面的应用思路。

3.1 全厂辅助公用系统监控网络

在火电厂中，相对独立的辅助公用系统大约有10-15个，这些辅助公用系统包括化学车间、工业用水车间、污水处理车间、输煤车间、除灰车间、除渣车间、除尘车间、空压机车间、制氢站、油库等等，这些车间的监控信号主要是以开关量为主，模拟量调节项目较少，因此多数都是采用PLC可编程控制器来实现系统的监视和控制的。通过采用PROFIBUS现场总线通信标准或MODBUS通信协议标准，建立全厂辅助公用系统的PLC监控网络，并设置车间工作站（主要用于现场调试和维护）和中央工作站，以达到集中监控点，分散控制，并通过通信接口将信息向上通信至厂级控制网络。

3.2 智能化现场设备的应用

智能化现场设备包括智能化的传感器、变送器、执行器以及通信接口设备等。根据生产过程控制的需要，通过嵌入在智能化现场设备中的功能块软件组态，对需要监控的生产过程对象，实现测量信号处理、开方、加减、PID运算、函数运算等功能，将控制指令传至智能化执行器中，自动在现场完成生产过程对象的调节和控制。正因为FCS现场设备具有智能化功能，在火电厂的应用中，可以有选择的将一些测量点和控制点的单位调节采用智能化现场设备，来实现现场控制。

3.3 智能化设备状态检修管理

智能化设备通过现场总线传递数字信号，不仅包括反映生产过程参数的测量信息，还包括设备制造商提供的原始信息，如：被测量参数的单位、量程、阻尼、设备型号、版本号，材料等等，除了这些设备通常具有的共性外，对于一些特定设备，还有一些特定的描述。如：温度传感器，可以包括有热元件型号、连接方式、允许测量范围等信息通过智能化设备传的设备本体信鼠，电厂的设备管理系统可以对智能化设备进行有效的管理。目前多数智能化设备遵循HART通信协议标准，通过专用的遵循HART通信协议标准的现场仪表校验设备，就可以方便的完成设备的定期检查和校验，再通过总线通信，将数据信息传送到上层设备管理系统，从而实现科学管理。

4、火电厂应用现场总线控制系统存在的问题和策略

目前大型火力发电（300-600MW）机组十分复杂，具有测点多（一般单台300MW机组有5000多点）、参数变化快及控制对象数量多（一般400-600个）、子系统之间关联性强等特点。另外火电厂控制系统通常包括自动检测、自动控制、顺序控制和自动保护等任务，因此控制系统地稳定性和可靠性对机组安全和经济运行至关重要。虽然现场总线有很多优点，但在使用中仍有不少担忧，主要有冗余和故障隔离、高级控制、企业资源规划、现有设备向现场总线升级等问题，下面我们就问题逐一列出并制定对策：

4.1 DCS系统整体升级到现场总线控制系统的方法不可取

虽然可对目前的部分DCS系统通过增加现场总线接口卡件和网关等方法实现现场总线功能，但软件也需升级，费用相当昂贵，并且限于DCS的网络结构，硬件组成，通信模式，升级后的效果也存在许多问题。

4.2 积极稳妥的推进现场总线技术的运用

当前，必须大力开展现场总线控制系统的研究、开发和应用。对现场总线控制系统在电厂自动化系统中应用的问题及解决办法，应不断地实践、总结、提高。

4.3 全面采用现场总线控制系统可能会存在的问题

4.3.1 高级复杂控制的问题。电厂中最复杂的控制系统是协调控制系统，通常包含负荷控制、主蒸汽压力控制、主蒸汽温度控制以及汽包水位控制等内容。若采用现场总线控制系统的典型做法，将控制和处理功能下移到智能现场设备处理，由于各子控制系统之间相互关联，必然导致H1与上层网络HSE之间通信的信息量剧增，会增大控制系统的处理周期，建议应采用集成控制发式，将高级复杂的控制系统经TCP/IP等联入系统中。

4.3.2 联锁保护、顺序逻辑控制中的问题。对于处在协调级的SCS、APS系统，其SCS的作用是控制机组启停，而APS是全厂机炉大联锁。在采用现场总线控制系统时，响应时间是关键因素。在实际使用上可以采用以下措施进行控制：①采用PROFIBUS DP或通过MODBUS可实现开关量的监控，还需增加前端的智能I/O。②利用PLC及远程I/O设备挂接到现场总线控制系统上。

4.4 300MW及以上机组应用现场总线的建议

在300MW及以上的运行机组上，可在部分辅助车间的系统上进行试用，以便于我们从中积累现场总线应用的经验，具体方法是将原有控制系统上增加现场总线接口卡件，但会造成综合性能下降，且系统越改越复杂，因此建议在化水车间、循环水系统，除灰系统等相对独立的工艺流程，采用开关总量线技术；另外在高、低压加热器，除氧器等系统中采用FF H1技术。

4.5 现场总线系统中的智能设备管理

在选择现场总线控制系统时，应充分考虑该系统是否具有软件界面友好、功能丰富的智能设备管理功能。现场总线技术只是一种国际标准，不同厂家的系统功能与实现手段各不相同，因此，我们必须考虑现场总线系统的同时，评估相应的智能现场设备以及监控、诊断和管理软件性能的高低。

4.6 建议选择有成熟经验、管控一体化的现场总线控制系统

火电厂生产管理的特殊性突出的表现在对安全可靠的高度重视，甚至还会因此放慢采用新技术的步伐。因此在选择现场总线控制系统方案时，必须慎重地考虑其系统和方案是否有过成功地应用经验，系统地结构是否具有良好的互联性和开放性，是否有机的集成了过程控制和设备管理以及信息管理系统。

在各种现场总线技术发展地同时，统一的TCP/IP协议使得以太网技术得到了快速发展，并逐渐应用到工业控制领域，而不再局限于传统得IT领域，并由此产生了系列工业以太网产品，高速以太网也越来越多得应用到过程自动化得监控网络中。

5 结束语

由于现场总线适应了过程工业控制向智能化、数字化、网络化和分散化的发展方向，作为工业过程控制的发电企业，应该适时引入基于总线技术的控制系统。但考虑到火电厂主辅设备和系统的复杂性和运行监控的特点，必须解决一系列电厂复杂控制特有的问题，否则很难取得预期的效果，而这一过程也是现场总线技术发展和完善的过程，但随着技术的不断深化和发展，相信现场总线控制系统在火电厂自动化领域的应用也会继DCS系统之后，再创火电厂自动化控制的辉煌。

参考文献

[1]分散控制系统与现场总线控制系统——基础、选评、设计和应用，白焰、吴鸿、杨国田编著，2001年3月第一版、2004年3月第三次印刷，北京中国电力出版社

[2]现场总线技术及其应用，阳宪惠主编，1999年第一版，北京清华大学出版社

[3]现场总线控制，周明，2002年第一版，北京中国电力出版社

[4]现场总线的现状和发展，斯可克，2000年第四版，中国自动化博览会

浅析数据通信中CAN总线技术篇6

关键词：现场总线,CAN总线技术

随着科学技术的不断发展, 经过了两个世纪过程控制领域发生了巨大的变革。随着数字计算机的介人与发展, 20世纪70年代产生了“集中控制”的中央控制计算机系统。由于微处理器的发展十分迅速, 这就让其可以应用于多个方面, 因此数字通信网络就能够使用在工业过程现场, 从而出现了以微处理器为核心, 通过集成电路对信息进行采集、传输、处理、显示和优化控制等功能的智能设备。这在一定程度上帮助设备之间实现通信、控制, 而且提高了设备的可靠性、精度、可操作性和可维护性等性能。

1 现场总线技术

将智能现场设备和自动化系统连接的多站、双向和全数字化的通信系统就是现场总线, 其主要完成的是工业现场的智能化仪器仪表、执行机构、控制器等现场设备间的数字通信, 以及受高级控制系统和现场控制设备之间的信息传递, 或者是安装在控制室内的自动控制系统和生产区域的现场设备之间的一种串行数字式多点双向通信的数据总线, 或者是以单个分散的数字智能化的测量和控制设备作为网络节点, 并用总线相连接, 从而达到相互交换信息共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统的目的。

目前常用的现场总线主要包括:Control Net和Ethernet/IP现场总线、TS61158现场总线、Profibus现场总线、FF HSE现场总线、P-NET现场总线、world FIP现场总线、Swift Net现场总线、FF H1现场总线、Interbus现场总线、PROFInet现场总线, 以及蓝牙和zlg Bee无线现场总线等。

2 CAN总线技术

CAN是ISO国际标准化串行通信协议中的一种控制器局域网。CAN-bus是目前国内外应用较为广泛的一种现场总线。在当前的很多行业中, 尤其是汽车产业中, 人们对安全、舒适、方便、成本、公害等多方面的要求越来越高, 因此多种多样的电子控制系统也就逐渐的被开发出。但是各个系统之间通信所用的数据类型以及对系统的可靠性等要求各不相同, 线束的数量随着多条总线构成情形繁多而增加, 为了满足需要, 1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。因此最早被用作汽车环境中微控制器通信的CAN-bus则负责在车辆各电子控制装置ECU之间实现信息交换, 从而形成汽车电子控制网络。

2.1 CAN-bus作为一种多主方式的串行通信总线, 其位速率较高、抗电磁干扰性较强、低成本的现场总线、极高的总线利用率、很远的数据传输距离 (长达10km) 、高速的数据传输速率 (高达1Mbit/s) 、可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文、可靠的错误处理和检错机制, 当检测出产生的任何错误时, 发送的信息就会遭到破坏, 此时便可自动重发等。当信号传输的距离达到10km时, CAN-bus依然能够提供的数据传输速率高达5kbit/s, 因此在工业自动化、医疗设备、汽车、船舶、制造业、航空工业等方面被广泛应用。并且由于CAN等通信协议的开发, 使得多种LAN通过网关进行数据交换能够得到实现。

2.2 CAN协议特点

2.2.1 多主控制。

当总线空闲时所有的单元都能够开始发送消息, 这就是多主控制。此时则是由最先访问总线的单元而决定发送权的 (CS-MA/CA方式) 。

2.2.2 消息的发送。

当总线空闲时与总线相连的所有单元都能够开始发送新消息。当存在多个单元同时开始发送消息时, 其优先级则根据标识符决定, 此时访问总线消息的优先级则是通过ID表示的。当多个单元同时开始发送消息时, 则是通过将各消息ID的每个位进行逐个比较而得。

2.2.3 通信速率。

设定适合的通信速率主要是根据整个网络的规模而定。在同一网络中传输时, 所有单元都必须设定成统一的通信速率, 当有单元的通信速率与其他不同时, 此单元则会输出错误信号, 此时则会妨碍整个网络的通信。当然在不同网络间, 可采用不同的通信速率。

2.2.4 系统的柔软性。

在总线上增加单元时, 由于与总线相连的单元并没有类似于“地址”的信息, 因此与总线相连的其他单元的软件、硬件和应用层等都不需要改变。

2.2.5 错误检测、通知、恢复功能。

在所有的单元中都能够实现检测错误功能。当检测出错误时, 错误单元则马上通知其他与总线相连的所有单元, 而当正在发送消息的单元检测出错误后, 则会强制结束当前的发送, 而强制结束发送的单元则会不断地重新发送该消息, 直到成功发送为止, 这就是错误恢复功能。

2.2.6 远程数据请求。

可通过发送“遥控帧”, 请求其他单元发送数据。

2.3 CAN总线错误分析

作为稳定可靠的一种现场总线, CAN总线对于错误的处理有专用的硬件逻辑机制。CAN总线错误状态主要有3种状态, 任何时候CAN总线始终处于以下三种状态中的一种:

(1) 主动错误状态。主动错误状态是指能够正常参加总线通信的状态, 当检查出处于主动错误状态的单元出现错误时, 输出主动错误标志。

(2) 被动错误状态。被动错误状态是较为容易引起错误的状态。处于被动错误状态是指, 该单元能够参加总线通信, 接收时为了不妨碍其他单元通信而没有积极地发送错误通知。当主动错误状态的单元如果没发现错误时, 即使处于被动错误状态的单元检测出错误, 没能发送错误报告而导致整个总线被认为是没有错误的。并且在发送结束后, 处于被动错误状态的单元不能立刻再次开始发送, 而在开始下次发送前, 必须在间隔帧期间内插人“延迟传送”, 既8个位的隐性位。

(3) 总线关闭态。总线关闭态表示不能参加总线上通信的状态, 此时信息的接收和发送均被禁止。

2.4 CAN总线协议中帧结构

在CAN协议中, 所有的消息都以固定的格式发送的, 包括错误帧、数据帧、过载帧、遥控帧和帧间隔这五种帧。数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式, 而标准格式有11个位的标识符 (ID) , 扩展格式有29个位的ID。

数据帧由7个段构成, 数据帧的构成如图所示。

从图中可知, 这7个段依次是帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、ACK段和帧结束。

帧起始, 表示数据帧开始的段, 一个位的显性位;仲裁段, 表示该帧优先级的段;控制段, 表示数据的字节数和保留位的段, 由6个位构成, 表示数据段的字节数;数据段, 数据的内容, 可以发送从0-8个字节的数据, 从MSB (最高位) 开始输出;CRC段, 检查帧的传输错误的段, 由15个位的CRC顺序和1个位的CRC界定符构成;ACK段, 表示确认正常接收的段, 由ACK槽和ACK界定符2个位构成;帧结束, 表示数据帧结束的段, 由7个位的隐性位构成。

2.5 CAN总线的基本组织规则

对于现场总线中的CAN总线而言, 通常需要基于的基本规则主要包括四个方面:

(1) 总线访问

使用CAN总线时, 通常在总线空闲状态期间CAN控制器才能开始发送信息, 并且所有CAN控制器同步于帧起始的前沿。

(2) 仲裁

总线主节点是指在CAN总线的发送期间, 发送远程帧或数据帧的每一节点。遇多个节点同时开始发送时, 只有将具有最高优先权的节点变成总线主节点而发送。此种机理是基于用标识符和紧随其后的RTR位完成竞争的仲裁。

(3) 编码/译码

主要是用于对于帧起始、控制域、数据域等的填充技术进行编码。

(4) 出错标注

在发现发送位、填充、应答等错误时, 检测出错误的CAN控制器就会发送出1个出错标志, 并在下一位开始发送。

结束语

现场总线中的CAN总线技术因具备其特有的协议特点等, 使得CAN总线具有了错误分析等便于实际应用的优势, 这就使得应用CAN总线的系统能较好的实现功能, 为实现数字通信更好的服务。

参考文献

[1]张永春.基于CAN总线的分布式数据采集系统[J].仪表技术与传感器, 2010, 12.

[2]王德胜.基于CAN总线皮带机控制系统远程控制器的研究[J].中国矿山工程, 2010, 6.

PROFIBUS现场总线技术篇7

1 现场总线的现状

目前世界上存在40多种现场总线, 如德国西门子公司的PROFIBUS、Rober Bosch公司的CAN、国际标准组织-基金会现场总线FF (Foundation Field Bus) 、美国的Device Net和Control Net、法国的FIP、英国的ERA、挪威的FINT等等。其中, PROFIBUS是当前国际上通用的现场总线中8大现场总线之一, 而且以它的技术优势和开放性, 日益得到诸多厂商的支持, 逐渐成为现场通信网络的优秀解决方案, 目前其全球网络节点数年均增长几百万个。

2 PROFIBUS的组成部分

PROFIBUS已被纳入现场总线的国际标准IEC61158和欧洲标准EN20170, 并于2001年被定为我国的国家标准JB/T10308.6-2001。ISO/OSI通信标准由七层组成, PROFIBUS协议使用了ISO/OSI模型的第一层 (物理层) 、第二层 (数据链路层) 和第七层 (应用层) 。

PROFIBUS提供三种通信协议:P R O F I B U S-F M S、P R O F I B U S-D P、PROFIBUS-PA。PROFIBUS-FMS (现场总线报文规范) , 使用ISO/OSI通信标准的第一、二、七层, 主要用于系统级和车间级的不同供应商的自动化系统之间传输数据。PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery, 分布式外部设备) , 使用ISO/OSI通信标准的第一、二层, 用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O的通信。PROFIBUS-PA (Process Automation, 过程自动化) 用于过程自动化的现场传感器和执行单元的数据传输。

3 PROFIBUS的通信模型

PROFIBUS通信模型是根据ISO7498国际准, 采用开放式系统互联网络 (ISO) 作为参考模型的, 该模型共有七层, 而PROFIBUS只使用了第一、二、七层, 第三至第六层没有使用。

第一层 (物理层) :是协议的最底层, 功能是为终端设备间的数据通信提供传输媒介及连接。PROFIBUS-FMS/DP/PA物理层不尽相同。

第二层 (数据链路层) :数据链路层是物理层和应用层之间, 实现物理层和应用层之间的数据路的建立、链路管理、链路控制、差错控制链路结束。PROFIBUS-FMS/DP/PA数据链路层是一致的。

第三层 (应用层) :应用层是操作者与控制系统的接口, 方便人机互动, 使整个系统具有更强大的开放性。

第四层 (用户层) :用户层建立在应用层之上, 与应用层建立统一的数据库存取规则, 最终实现用记的控制程序。

4 PROFIBUS的通信组成

PROFIBUS-DP是PROFIBS协议的主体, 它负责主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息, 总线循环时间必须要比主站程序循环时间短。可实现功能包括:DP主站和DP从站间的循环用户;各DP主站的动态激活和可激活;DP从站组态的检查;具有强大的三级诊断功能;输入或输出的同步功能;通过总线给DP从站赋予地址;通过总线对DP从站进行配置。PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统, 在同一总线上最多可连接126个站点, 系统配置内容包括:站数、站地址、输入和输出地址、输入和输出数据格式、诊断信息格式等。

5 PROFIBUS通信方式

PROFIBUS支持主从系统、纯主站系统、多主多从混合系统3种传输方式。主站具有对总线的控制权, 可主动发送信息, 对多主站系统来说, 主站之间采用令牌方式传递信息, 得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权, 应事先规定好令牌在各主站之间中循环一周的最长时间。按PROFIBUS的通信规范, 令牌在主站之间按地址编号顺序, 沿上行方向进行传递。主站在行到控制权时, 可以按主-从方式, 向从站发送或索取信息实现点对点通信。PROFIBUS系统的物理层也还可以支持光纤, 大大扩展了通信范围。

6 PROFIBUS的优势

PROFIBUS总线技术与其它总线技术相比有以下几个方面优势:

(1) PROFIBUS应用范围广, 具有开放性和互用性。

(2) PROFIBUS可远距离高速度传输数据。

(3) PROFIBUS根据不同的应用对象可灵活选取不同规格的总线系统。

(4) PROFIBUS具有对环境的适应性。传输介质支持双绞线、同轴电缆、光纤等。

(5) PROFIBUS具有西门子等厂商支持。

7 结束语

随着电子技术、网络技术、计算机技术和自动化控制技术的发展, PROFIBUS现场总线技术将具备更强的性能、更高的可靠性、更好的性价比, 将有更多的工程技术人员学习和掌握它, PROFIBUS现场总线技术应用将越来越广泛。

摘要：本文介绍了PROFIBUS是一种国际化、开放的现场总线标准, 它是一种能把各网络节点的智能设备连接成自动化网络系统的协议。

关键词：PROFIBUS,现场总线

参考文献

[1]向晓汉, 西门子PLC工业通信完全精通教程[M].北京:清华大学出版社, 2013.

[2]阳宪惠, 现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社, 2008.

[3]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.

企业服务总线技术研究篇8

随着煤矿自动化、信息化的不断完善与建设, 企业的信息量、数据量呈几何式增长, 决策者逐渐意识到数据共享的重要性。煤矿企业需要清除“数据孤岛”的现象, 为安全生产过程自动化集中监视与决策提供基础数据源[1]。但是数据集成与综合应用平台如矿井综合自动化、数字化矿山、煤炭企业集团公司安全生产调度指挥系统平台、统一门户平台等, 在数据集成过程中面临不同种类的操作系统;应用软件、系统软件和应用基础结构相互交织, 面临着多种技术结构与数据接口, 如数据库、文件、XML、OPC、SOAP、HTTP、Remoting以及WCF等;同时在某种数据接口中, 数据编码规范定义也存在多样性, 系统集成厂家往往需要为每种接口、每种规范进行单独定义、设计、编码与实现, 带来大量重复工作, 给子系统数据集成、项目实施、软件产品化带来了难度。

企业服务总线 (Enterprise Service Bus, ESB) 是基于消息的调用企业服务的通信模块, 属于数据加事件的消息传递架构, 是传统中间件技术与XML、Web服务等技术相互结合的产物, 用于实现企业应用不同消息和信息的准确、高效和安全传递。它改变了传统的软件架构, 实现了不同服务之间的协调运作、通信与整合。

国外大型软件公司在企业数据集成领域已经有很多成熟的框架。成熟度较高的ESB框架在不同的行业领域和具体业务应用上用于解决数据共享问题, 是数据采集与承载的平台, 构成了企业信息化神经系统的必要元素, 消除了不同应用之间的技术差异, 让不同的应用服务器协调运作, 实现了不同服务之间的通信与整合, 具有高吞吐量的优质基础服务、灵活的部署方式 (集中部署、分布式部署及总分结构部署) , 同时提供了基于元数据的服务治理工具和监控工具套件。

1 EAI、SOA与ESB简介

1.1 EAI

EAI (企业应用集成, Enterprise Application Integration) 指企业内部不同应用系统之间的互连, 通过应用整合实现数据在多个系统之间的同步和共享, 是将基于各种平台、用不同方案建立的异构应用集成的一种方法和技术。EAI通过建立底层结构来联系横贯整个企业的异构系统、应用、数据源等, 满足企业内部ERP (Enterprise Resource Planning, 企业资源计划) 、CRM (Customer Relationship Management, 客户关系管理) 、SCM (Supply Chain Management, 供应链管理) 以及其他重要的内部系统之间无缝地共享和交换数据的需要。EAI包括应用整合、B2B整合、自动化业务流程管理、人工流程管理、企业门户以及对所有应用系统和流程的管理与监控等方面。

完整的EAI技术体系包括应用接口层、应用整合层、流程整合层和用户交互层4个大的层面。应用接口层解决的是应用集成服务器与被集成系统之间的连接和数据接口的问题;应用整合层解决的是被集成系统的数据转换问题, 通过建立统一的数据模型来实现不同系统间的信息转换;流程整合层将不同的应用系统连接在一起, 使之进行协同工作, 该层还提供商业流程管理的相关功能, 包括流程设计、监控和规划, 实现业务流程的管理;用户交互层在界面上为用户提供一个统一的信息服务功能入口, 通过将内部和外部各种相对分散、独立的信息组成一个统一的整体, 既保证了用户能够从统一的渠道访问信息, 又可根据每个用户的要求来设置并提供个性化的服务。然而EAI存在需要专有的开发接口和专有的通信协议、无法集成、研发成本高、缺乏可扩展性等缺点, 且很难调和每个应用程序的数据模型和安全模型, 很难在组成部分中做出功能独立的体系结构[2]。

1.2 SOA

SOA (面向服务的体系结构, Service-Oriented Architecture) 是一个组件模型, 它将应用程序的不同功能单元通过定义良好的接口和契约联系起来。接口采用中立的方式进行定义, 独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言, 使得构建在各种系统中的服务以统一和通用的方式进行交互, 从而构建了服务之间的松耦合, 保证了系统的灵活性与存在性, 实现了对企业业务和信息变化的快速反应, 同时保证了实现的封装性。

SOA包含服务提供者、服务使用者及服务注册中心3个角色。服务提供者是一个可通过网络寻址的实体, 它接收和执行来自使用者的请求, 将自己的服务和接口契约发布到服务注册中心, 以便服务使用者发现和访问。服务使用者发起对注册中心服务的查询, 通过传输绑定服务, 根据接口契约来执行服务。服务注册中心是服务发现的支持者, 包含一个可用服务的存储库, 并允许服务使用者查找服务提供者接口[3]。

SOA改变了传统的多层、单一厂家的开发方式, 实现了多公司协作、独立开发的模式, 利用松耦合和重用特性使得企业按照模块化的方式来添加新服务或更新现有服务, 以解决新的业务需要。SOA缓解了一些集成问题, 但元数据扩散是一种风险, 当各种服务集成起来形成一个完整的系统时, 将会构建一个冗杂的集成拓扑结构。

1.3 ESB

ESB基于消息中间件 (Messaging Middleware) 、智能路由、数据转换等技术实现。以“总线”的模式来管理和简化应用之间的集成拓扑结构, 以开放标准为基础来支持应用之间在消息、事件和服务等级别上的动态互连互通。ESB可基于调用者的需求在多个提供者之间进行选择, 对同一服务可提供同步及异步访问, 相当于SOA架构中实现服务间智能化集成与管理的中介[3]。

ESB主要由3层构成:总线接入层利用多种主流应用接入协议接入各种用户应用, 如HTTP, JCA/J2C, .NET, IBM/CICS, OPC等, 同时提供适配器服务, 满足定制应用与ESB的连接;核心层提供多种企业服务总线所需的必要服务支持, 主要包括消息的分发/订阅、队列、安全服务、仲裁服务、QoS (如高可用性、消息传输等) ;路由层通过通用和标准的对象和服务模型, 定义可重用和基于业界标准的业务流程。

2 ESB技术及应用

煤炭采掘是一个综合性系统工程, 涉及专业内容较多, 如监测监控、调度通信、工业控制、地理地测、经营管理等各方面, 并且各个系统之间既有融合又有互斥。企业经营管理者要做出准确的企业经营决策管控, 就需要对整个企业范围内的安全生产运营进行全方位的掌控, 这就需要以业务数据集成为主的信息化平台建设。

ESB技术通过业界标准的流程与定制需求, 对矿井范围内的各种自动控制系统、ERP经营管理系统的数据信息进行定期集成, 按照不同的主题规则进行数据清洗, 形成统一的企业共享数据中心[2], 然后按照一定的业务流程 (转发及路由机制) 进行消息同步。ESB工作流程如图2所示。

利用实时数据库Mongodb实现ESB相关配置信息的存储, 包括各个应用系统的通信地址、抽取方式、驱动名称、抽取频率、消息路由规则、元数据模型、清洗规则、数据分发对象的地址组、存根数据规则、每一组消息访问的用户及验证规则。

ESB服务启动后, 根据数据库存储规则建立高速的缓存器 (多线程的队列) , 为每种消息发布者建立不同的事件触发机制 (包括消息抽取模式、元数据配对模型、存根表清除方式、消息清洗机制、分发对象的消息组织、同步方式) , 建立相应消息的路由表, 同时加载默认路径下的暂存消息, 过滤已失效的消息。

3 ESB关键技术

(1) 建立不同消息源的驱动模型。不同的消息格式与发布源拥有不同的订阅方式。

(2) 建立异构消息的映射转换模型。消息发布者所提供的信息可能与所要求的结构不一致, 属性集合的表述不同, 需要在数据列属性与应用层之间建立一个映射关系, 实现消息转换规则的自定义。

(3) 建立消息发布机制。消息发布、订阅、响应请求、同步异步消息、路由和寻址、映射转换等源-目标的关系, 需要建立一定的规则库, 理清不同规则的逻辑视图关系, 提供易懂实用的管理配置界面。对一条消息, 从源到目标经过多种路径和事件处理, 保证消息的不失真性是消息传递的目标。

(4) 建立高速缓存器。ESB需要构建一个包含目标计划、源-目标映射、数据获得、分级抽取、错误恢复和安全性转换的消息队列高速缓存器, 最大限度地减少对后端系统的直接访问和复杂的实时集成, 避免不必要的数据请求。

(5) 建立消息压缩与还原模型。对同种、同质信息进行清洗、过滤、压缩, 保证同级消息的快速发布与订阅, 提高消息缓冲区性能。

(6) 建立消息的安全体系。ESB是企业消息集合池, 应保证消息能够准时获取, 不被篡改。认证和授权、不可否认和机密性、安全标准的支持等是ESB安全性技术研究的核心工作。消息的组成包括目标地址、消息体、消息产生时间、消息有效时间、源地址、消息校验位。

(7) 建立ESB管理监视器。ESB是信息化集成的核心调度头脑, 需要调用服务记录、测量和监控数据;提供事件检测、触发和分布功能;对消息的调度管理进行实时监测, 包括消息所占有的结构体大小, 无效消息的自定义处理, 各种事件的监视、触发, 消息等级的调度及消息队列优化等;构建一个可视化的监控界面, 平衡监视器刷新频率对管控过程的影响。

4 结语

ESB改变了传统的软件架构, 提供了比传统中间件产品更为廉价的解决方案, 消除了不同应用之间的技术差异, 实现了不同服务之间的通信与整合;为行业企业信息化集成建立了高速、稳定、安全的消息中枢与传输通道, 解决了数据共享过程中面临的多种采集接口与数据规范的难题, 降低了在系统集成方面的开发成本, 提高了业务流程执行效率, 为信息化平台数据共享与业务综合应用提供了规范。

参考文献

[1]冀汶莉, 龚尚福, 崔海文.煤矿安全远程综合监控系统异构数据集成技术的研究[J].工矿自动化, 2007, 33 (4) :6-9.

[2]林怀恭, 聂瑞华, 罗辉琼, 等.基于ESB的共享数据中心的研究与实现[J].计算机应用与软件, 2010, 27 (5) :185-187.

[3]冯国群, 何彪.企业服务总线ESB对基本的面向服务的体系结构SOA的改进[J].广西轻工业, 2007, 23 (9) :56-58.

[4]闫军华, 朱二莉, 王姝.CORBA在煤矿监控系统集成方面的应用[J].工矿自动化, 2005, 31 (5) :54-56.

[5]余科光.基于网格的异构数据集成中间件的研究与实现[D].长沙:中南大学, 2008.

[6]庄曼珊.数据集成中间件的性能测试研究与分析[D].广州:暨南大学, 2008.

[7]王飞.集成学习及其在基因数据分析中的应用研究[D].南京:南京师范大学, 2010.

[8]赵文涛, 魏红格.矿业信息异构数据库集成模型的研究[J].工矿自动化, 2008, 34 (6) :66-69.

CAN总线技术及其应用篇9

CAN的高性能和可靠性已被认同, 并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一, 被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。

在北美和西欧西欧, CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线, 并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。

1 CAN 总线技术原理简介

1. 1 CAN 总线的分层结构

CAN协议定义了ISO/OSI参考模型的物理层及数据链路层[1], 如下图所示。

物理层定义信号是如何实际传输, 涉及位定时、位编码/解码、同步的解释。数据链路层包含介质访问控制子层MAC ( Medium Access Control) 和逻辑链路控制子层LLC ( Logical Link Control) 。其中, MAC子层是CAN协议的核心, 负责报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定, 把接收到的报文提供给LLC子层, 并接受来自LLC子层的报文; LC子层涉及报文滤波、过载通知和恢复管理。

1. 2 CAN 报文格式

CAN总线上的信息以报文的形式进行传输, 报文传输分为四种不同类型的帧: 数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。

数据帧从一个发送器承载数据到一个接收器。根据CAN规范, 有两种数据帧格式: CAN标准帧 (也称为CAN2. 0A, 支持11位长度的标识符) 和CAN扩展帧 (也称为CAN2.0B, 支持29位长度的标识符) 。远程帧是由一个接收CAN节点发送, 用来请求带有远程帧中规定的标识符的数据帧。错误帧将任何总线错误通知其他单元, 在接收到这个帧时发送器会自动进行消息重发。过载帧由一个忙的CAN节点送出, 以请求在前后数据帧之间增加一个额外的延迟。

标准格式的数据帧, 开始是帧起始SOF (Start -Of Frame) ; 其后是11位标识符和远程发送请求位RTR ( Remote Transmission Request) , 这两部分构成了仲裁域; 控制域由6位组成, 它表示了后面数据域中的字节数目; 数据域由数据帧里发送的数据组成可为0~8个字节; 数据域后面是循环冗余码CRC (Cyclic Redundancy Checksum) 域, 它用于接收器检验所接受到的位序列; 两位的应答域ACK (acknowledgment) 用于发送器接收任意接收器所发出的应答; 最后是帧结尾EOF (End-Of -Frame) 它包括7个位。

1. 3 CAN 总线仲裁机制

CAN总线采用显性 (Dominant) 和隐性 (Recessive) 两个互补的逻辑值表示0和1。它采用非归零 (NRZ) 编码, 所有节点以“线与”方式连接至总线。如果存在一个节点向总线传输逻辑0, 则总线呈现逻辑0状态, 而不管有多少个节点在发送逻辑1。CAN网络的所有节点可能试图同时发送, 但其简单的仲裁规则确保仅有一个节点控制总线、并发送信息。

解决总线访问冲突的仲裁规则是通过仲裁每个标识位, 即每个节点都逐位监测总线电平。按照“线与”机制, 即显性状态 ( 逻辑0) 能够改写隐性状态 ( 逻辑1) , 当某个节点失去总线分配竞争时, 则表现为隐性发送和显性观测状态。所有退出竞争的节点成为那些最高优先级信息的接收器, 并且不再试图发送自己的信息, 直至总线再次空闲。

1. 4 CAN 错误检测机制

CAN拥有互补的错误检测机制, 错误漏检的概率几乎为零。它包含有位检查、位填充检查、格式检查、应答检查和循环冗余检查 ( CRC: Cycle Redundancy Check) 五种不同的错误检查方法。

位检查: 发送报文的站观测总线电平并探测发送位和接收位的差异, 在仲裁阶段不进行位检查; 位填充检查: 发送站在发送五个连续相等位后会自动插入一个与之互补的补码位, 接收时这个填充位被自动丢掉。如果在一帧报文中有6个相同位, CAN就知道发生了错误; 格式检查: 这种方法通过位场检查帧的格式和大小来确定报文的正确性, 用于检查格式上的错误; 应答检查: 被接收到的帧由接收站通过明确的应答来确认。如果发送站未收到应答, 那么表明接收站发现帧中有错误; 循环冗余检查 ( CRC) : 在一帧报文中加入冗余检查码, 接收站通过CRC可判断报文是否有错。

2 CAN 总线技术的特点

CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议, 它是一种多主总线, 通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率最高可达1Mbps。

CAN与其他现场总线相比, 具有突出的可靠性、实时性和灵活性, 其技术特点如下:

1CAN从本质上讲是一种多主或对等网络, 网络上任一节点均可主动发送报文。2废除了传统的站地址编码, 而代之以对通信数据进行编码; 通过报文过滤, 可实现点对点、多点播送 ( 传送) 、广播等几种数据传送方式。3采用短帧结构, 传输时间短, 受干扰概率低。4具有多种检错措施及相应的处理功能, 检错效果极好, 处理功能很强, 保证了通信的高可靠性。包括位错误和位填充错误检测、CRC校验、报文格式检查和应答错误检测及相应的错误处理。5通信介质 ( 媒体) 可为双绞线、同轴电缆或光纤, 选择灵活。6总线长度可达10km ( 速率为5kbps及其以下) ; 网络速度可达1Mbps ( 总线长度为40m及其以下) 。7网络上的节点数主要取决于总线驱动电路, 目前可达110个; 标准格式的报文标识符可达2032个, 而扩展格式的报文标识符的个数几乎不受限制。8通过报文标识符来定义节点报文的优先级。对于实时性要求不同的节点报文, 可定义不同级别的优先级, 从而保证高优先级的节点报文得到优先发送。9采用非破坏性逐位仲裁机制来解决总线访问冲突。通过采用这种机制, 即使在网络负载很重时, 也不会出现网络瘫痪现象。10发生严重错误的节点具有自动关闭输出的功能, 以使总线上其他节点的通信能够继续进行。

4 CAN 技术在汽车领域的应用

4. 1 CAN 总线技术的应用

国外知名汽车基本都已经采用了CAN总线技术, 例如林肯、奥迪、宝马等, 而国内汽车品牌, 例如奇瑞等公司也已经有几款车型应用了总线技术。CAN总线技术就是通过遍布车身的传感器, 将汽车的各种行驶数据发送到“总线”上, 在这个信息共享平台上, 凡是需要这些数据的接收端都可以从“总线”上读取需要的信息, 从而使汽车的各个系统协调运作、信息共享、保证车辆安全行驶、舒适和可靠。一般来说, 越高档的车配备的CAN总线数量越多, 价格也越高, 如途安、帕萨特等车型当中都配备了多个CAN总线。

4. 2 汽车 CAN 总线节点 ECU 的硬件设计

汽车CAN总线研发的核心技术就是对带有CAN接口的ECU进行设计, 其中ECU的CAN总线模块由CAN控制器和CAN收发器构成。CAN控制器执行完整的CAN协议, 完成通讯功能, 包括信息缓冲和接收滤波。CAN控制器与物理总线之间需CAN收发器作为接口, 它实现CAN控制器与总线之间逻辑电平信号的转换。

4. 3 CAN 总线在国内自主品牌汽车中的应用

由于受成本控制、技术实力等因素的限制, CAN总线技术一般都出现在国外高端汽车, 在A级及以下级别车型当中, 该项技术大多出现在合资品牌当中, 如POLO、新宝来等。在自主品牌中, 采用CAN总线技术的车型中很少, 风云2则是其中的代表车型。风云2CAN总线技术, 可以实现发动机、变速箱、ABS、车身、仪表及其他控制器的通讯, 做到全车信息及时共享。在风云2的组合仪表盘当中, 阶段里程、未关车门精确显示、安全带未系提醒等20多项信息全部可以显示, 比同级产品增加一倍, 这样增加了驾驶过程中的安全度。

另外, 在CAN总线技术的帮助下, 内部各种传感器实现信息共享后, 大大减少了车体内线束和控制器的接口数量, 避免了过多线束存在的互相干涉、磨损等隐患, 降低了汽车电气系统的故障发生率。打开发动机舱盖, 看到的是清晰简洁的舱内布局。维修方面, CAN总线技术的应用也使得故障排查得到最便利的保证。CAN总线智能管家系统符合欧美OBDII标准法规, 实现了在线诊断的功能。在车辆发生故障后, 各个控制器通过CAN总线智能管家系统存储故障代码, 由专业人员, 通过诊断仪为车辆诊断出各种故障状态, 快速准确地查找到故障点, 第一时间排除故障。利用CAN总线技术实现系统集成的信息传输, 大大提高了各部件的响应速度, 减少了配件磨损发生率, 也相应降低了维修成本; 而且, 先进集成技术的应用, 也大幅提高了车辆自身的科技含量, 增强了产品竞争力。

5 结论

CAN总线的高性能和可靠性已被认同, 并被广泛应用于工业自动化, 船舶, 医疗设备等方面。该总线控制器和驱动器为硬件基础, 采用了开放式仲裁机制和“隐性”、“显性”位信号差分通信方式, 保证了报文传输的可靠性、准确性、快速性和实时性。因此国外知名汽车基本都已经采用了CAN总线技术。

摘要：CAN是国际上应用最广泛的现场总线之一。本文主要分析了CAN总线的技术特点及其应用趋势, 对CAN总线在汽车领域的应用进行了深入的分析。

关键词：CAN总线,汽车,应用

参考文献

[1]饶运涛, 邹继军.现场总线CAN原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

[2]王箴.CAN总线在汽车中应用[N].中国汽车报, 2004.9.20 (28) .

[3]http://www.ca800.com/05/4-11/a5664.asp[EB/OL].

[4]http://wljjiwang.blog.163.com/blog/static/5476251220121110111542832/[EB/OL].

[5]http://www.21ic.com/app/auto/201106/86333.htm[EB/OL].

[6]http://www.docin.com/p-400426481.html[EB/OL].

总线通信技术篇10

关键词：LIN；PSoC；WieflessUSB

引言

LIN是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN的目标是为现有汽车网络(例如CAN总线)提供辅助功能。在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，比如智能传感器和制动装置之间的通讯，使用LIN总线可大大节省成本。

目前，低成本的局部互联网络LIN在汽车电子和工业控制中的应用越来越广泛，而基于LIN总线的协议分析和调试测试工具少且昂贵。大部分LIN总线开发工具存在一些问题：(1)调试LIN总线通常做法是通过网关将LIN帧转换成CAN帧，再用基于CAN的测试工具间接调试LIN，当网关出现问题时这种方式就行不通；(2)和PC连接时采用串口或USB接口等有线的连接方式，在特定环境无法引线的情况下无法进行现场开发调试。

SoC(System on a Chip片上系统)技术是将微控制器或DSP核、存储器、逻辑电路、I/O接口及其他功能模块综合在一颗芯片上的系统解决方案。由于处理器和存储器的可编程能力，使得这种以CPU为核心的解决方案具有很强的灵活性和可修改能力。赛普拉斯(cy—press)公司开发的PSoC是目前最具灵活性的基于微控制器的片上系统解决方案，它模块化的片内数字和模拟电路不仅具有很高的可编程性，而且还可以实现动态重新配置，即在运行时根据系统不同时刻的需求，通过编程动态地改变存储在片内闪速存储器中设定的参数.重新定义系统所需要功能模块的种类和数量，动态地完成芯片资源的重新分配，实现新的外围元器件的功能。采用PSoC可以迅速缩短设计周期，降低设计风险，保证系统资源的最大化、最合理化和最经济化应用，在无线、手持式设备、数据通信和工业系统设计等领域PSoC都有着广泛的应用。

WirelessUSB是Cypress公司专门针对短距离点到点或多点到点的无线连接而设计的一种低延迟、干扰免疫、低成本和低功耗的短距离无线网络，适合无线电脑外设和无线传感器网络应用。WirelessUSB的协议是轻量级的，可以在只带256字节RAM和8K字节ROM的8位微控制器中实现。WirelessUSB使用频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)，可有效避开其它无线网络的干扰，能够与蓝牙、Wi-Fi等无线网络共存，在面向2.4GHz无线系统的同类产品中提供最佳的抗干扰性能。传输距离从10米(最高1Mbps)到50米(最高62.5Kbps)，使用既有的USB架构，因此无须特别的驱动软件。

为弥补LIN网络开发工具的不足，本文提出的方案一基于PSOC的无线LIN总线分析仪，通过无线连接能并行调试多个LIN总线，在有效降低开发成本和提高开发效率的同时提供更好的扩展性和灵活性。

LIN总线分析仪硬件介绍

LIN总线数据分析系统由主机桥接器(1个)和总线监控终端(多个)两部分组成。总线监控终端采集LIN总线上的数据，通过无线网络发送给主机桥接器；主机桥接器从无线网络上接收LIN总线监控数据，通过USB接口发送到PC，由PC监控软件对数据做进一步处理。系统可以实现数据监听、错误检测、主机仿真、从机仿真等功能。

系统的硬件由主机桥接器(通过USB接口连接PC)和LIN总线监控终端(连接LIN总线)组成，LIN总线监控终端选用MCU＋RF的构架，包括PSoC控制器、射频收发器、LIN收发器和电源管理等。

主机桥接器采用PRoC架构，在单芯片内集成了线性稳压器、enCoRe-U微控制器、USB设备和射频收发器，仅需极少的外部元件。

系统在选择控制器时考虑到功能的扩展，选用了功能强大的CY8C29466，它集成了性能为4M1PS的8位M8C处理器、32K的Flash、2K的SRAM，还集成了24／48MHz晶振、32KHz晶振，以及16个可编程的功能强大的数字用户模块、12个模拟用户模块和可编程的内部互联，可非常方便地选用多达100种的外设和设置连接方式，将PCB上大部分的元件和走线移到芯片内部，而且可动态重配置，开发非常灵活。

系统中的射频芯片选择CYRF6936，它属于WirelessUSB LP系列，是Cypress的第二代射频片上系统(Soc)，兼容第一代的CYWUSB69XX器件。CYRF6936增加了一系列增强的特性，包括更广的操作电压范围(1.8～3.6V)、更小的工作电流、更高的数据率(最大速率为1Mbps)、更短的晶振起振时间、同步稳定时间和链路切换时间。CYRF6936可用于无线鼠标键盘、无线操纵杆、远程无线传感和控制、无线耳机、家庭自动化和自动化仪表等。

主机桥接器(Bridge)选用Cypress的PRoC(Programmable Radio On Chip)LP(Low Power)芯片CYRF69213。PRoC LP器件在一个芯片里集成了微控制器和射频收发器，是同样封装提供双重功能的单芯片解决方案，它主要集成了性能为4MIPS的8位M8C处理器、USB2.0低速接口、2.4GHz射频收发器，内部还集成了3.3V电压调节器和USB上拉电阻等，大大减少外部元件，缩小电路板面积，有效降低成本。CYRF69.213的主要用于无线网络的桥接器，将无线网络的数据通过USB接口发往PC机，同时将PC机的控制命令发给无线设备。

局部互联网络(LIN)是车身网络的最低层级的网络，它提供了传感器和执行器之间的低成本通信。本论文采用LIN总线驱动器MC33661符合LIN 2.0规范，很好地解决了以前的驱动器MC33399模式过于单一、无法调节翻转频率导致器件功耗较大、驱动功率不够等问题。

考虑到系统的外部电源、MCU和无线射频模块的工作电源、MCU的工作电流，电源模块选用带关断功能的低压差线性稳压器LT1121－5(5V稳压)和高效率的线性电压调节器AMS1117～3.3(3.3V稳压)。

LIN总线分析仪软件介绍

本系统的软件设计方案围绕着数据的提取、传输和处理。从数据流向上看，数据经过四个阶段的处理，分剐是LIN总线协议处理(

从总线上提取数据帧)、WirelessUSB协议处理、USB协议处理和PC监控软件的处理(显示监控数据和总线信息)。本系统软件可分成三大部分：总线监控终端、主机桥接器和PC，其中总线监控终端包括LIN协议处理和WirelessUSB协议处理，主机桥接器包括WirelessUSB协议处理和USB协议处理，PC包括USB协议处理和监控软件处理。

软件需要处理的任务

总线监控终端软件设计

LIN总线监控任务：该任务时刻监控LIN总线的活动，当有数据帧到达时，将接收到的数据帧放入无线发送缓冲区，同时还需处理冲突和数据出错。

WirelessUSB从机传输任务：该任务监控数据帧传送到主机桥接器，同时接收主机的配置信息，传递给LIN监控任务。

主机桥接器软件设计

主机USB设备监听任务：主要处理和USB主机的交互，时刻监听USB主机的请求事务。

WirelessUSB主机传输任务：主要功能是接收监控数据帧，传送给USB监听任务，同时将主机的配置信息传送给总线监控终端。

PC机监控软件设计：

主机USB传输任务：该任务主要处理主机与USB设备的交换，定时发送事务轮询USB设备。

主机输入输出处理任务：该任务主要处理USB数据与用户的交互。

LIN2.1协议各层的实现任务

LIN总线具有规范的分层结构，它定义了物理层、数据链路层和传输层的协议规范。物理层定义了LIN总线传输媒介的物理特性、总线驱动和接收特性、位速率误差和位定时和同步等。数据链路层实现数据帧接收和错误检测、波特率计算以及数据的包装，解包，负责报文过滤和恢复管理等功能。传输层实现了单帧或多帧数据传输，在应用层和数据链路层之间翻译数据帧，传输诊断请求和响应，提供外部总线的诊断接口，实现节点配置、识别和诊断。

数据链路层是LIN2.1协议的核心，负责发送和接收数据帧，处理信号的组帧和解帧。

LIN协议的数据链路层的PSoC实现

由于LIN总线分析仪既可以监听总线活动，也可以仿真主机或从机节点。重点介绍总线分析仪数据链路层的实现。总线分析仪的数据链路层的实现包括调度表定时、间隔场的产生、间隔场和同步场的接收以及数据的传输。

调度表定时是通过一个8位计数器(schedule Timer)来实现的。间隔场采用三个8位计数器产生，一个8位计数器(SB_Baud_Rate_Counter)用来产生波特率时钟，为后两个计数器提供时钟；一个8位计数器(sB_Bit_Time_Counter)用来在每个数据位的中间产生位时中断；一个8位计数器(Synchro_Break_Counter)用来产生实际的间隔场。

接收间隔场和同步场的硬件配置包括1个16位的定时器、1个16位的计数器和RX(串口接收)引脚。一个带输入捕捉的16位定时器用来计算间隔场和同步场上升沿和下降沿之间的时间。一个16位的计数器用来判断超时状态。RX引脚连接到定时器的输入捕捉，配置捕捉触发为上升沿或下降沿。同时，使能RX引脚的GPIO中断，所有的计算都在GPIO中断服务程序中进行。

数据传输阶段的硬件配置包括2个8位计数器、1个串口接收模块和1个串口发送模块。一个8位计数器(DR_Baud_Rate_Counter)用来产生波特率时钟；一个8位计数器(Bit_Time_Counter)用来在每个数据位的中间产生位时中断，串口接收模块(RX8)用来接收数据(UART 8N1编码格式)；串口发送模块(TX8)用来发送数据(UART 8N1编码格式)。

总线通信技术篇11

1 PROFIBUS现场总线技术概述

PROFIBUS不依赖于设备生产商的通信设想, 具有国际化和开放式的特点, 用于监控工厂自动化车间和现场设备通信, 可以实现工厂设备层到车间的数字监控和现场通信网络, 为工厂自动化、智能化发展提供了有利依据。当总线系统启动时, PROFIBUS可将所有连接到总线上的装置设为相同的速度。其应用于制造业、流程工业、交通电力等领域。经试验证明和市场调查, 该技术已经在加工制造、过程控制等方面取得巨大成功。其技术优势能不断给市场提供优质的产品和技术服务。现场总线系统分为主站和从站, 使用分散控制、集中控制、混合控制三种方式。当主站获得总线控制权时, 可直接主动发送信息, 无需通过外界请求, 其决定主线的数据通信, 从站没有总线控制权, 仅通过外界请求对信息给予确认, 从站装置包括阀门、驱动器、输入/输出装置等部分, 实施时经济高效。

2 PROFIBUS协议结构

PROFIBUS协议结构的参考模型是以开放式系统互联网络模型为基础, 如图1所示, 模型一共分为7层。其中, 物理层为第一层, 数据链路层为第二层, 网络层为第三层, 传输层为第四层, 会话层为第五层, 表达层为第六层, 应用层为第七层。其中, 第三~六层没有具体应用, 其功能已集成于低层接口中。现场总线信息规范是指向用户提供强有力的通信服务。低层接口是指协调通信关系提供第2层访问接口且不需要依赖任何设备。第2层现场总线数据具有可靠性, 可控制访问总线。用户接口对不同的设备和系统具有调用功能, 直接将数据映像提供给第2层的数据用户, 确保了数据的快速和有效传输。PROFIBUS-DP因其的性能高、实时性好等优点已被大多数用户所接受。根据IEC1158-2标准, PA的传输技术使用连接器扩展PA网络, 通过总线给设备现场供电, 保证其安全性, PROFIBUS-PA的数据传输采用扩展的DP协议。

3 PROFIBUS现场总线技术的应用系统

PROFIBUS可便捷的构成集散式和分布式系统, 公开各层现场总线网络, 通过现场总线网络的不同规范来设计系统的网络接口, 实现不同的设备的网络互联, 只要设备具有GDS文件, 就能相互构成系统, 便于用户根据自己的需要选择不同厂家的设备, 此类分布式系统具有灵活性, 基于PROFIBUS现场总线技术形成三级企业生产自动化系统, 分别为工厂管理层自动化系统、车间监控层自动化系统、现场设备层自动化系统, 其主要通信技术表现为以下几个方面:

3.1 工厂管理层自动化系统

采用PROFIBUS现场总线技术, 利用DP、PA总线通过耦合器相连直接连接下层设备, 使用集线器、办公管理网将车间操作员工作站连接起来, 现场仪表和执行器对数据采集和控制, 最终将车间生产数据传送给车间管理层。

车间管理网是主网内部的子网, 对厂区骨干网的连接可选取交换机或路由器等设备, 将车间数据集成再传输到工厂管理层。PROFIBUS总线的上一层为全厂的供应、生产、销售管理等环节提供数据支持。其操作通过网间连接器接到全厂局域网, 如将该局域网接入国际互联网, 便可以通过国际互联网对现场设备进行远程访问。

3.2 车间监控层自动化系统

FMS总线为车间级总线, 协调、优化和管理部分车间级任务工作, 主要任务是完成车间生产设备连接工作, 具有生产统计、生产调度等车间级生产管理功能, 对车间设备的运行进行整体监控。

3.3 现场设备层自动化系统

现场设备连接为现场设备层的主要功能, 在传统的自动化控制系统设计中, 采用的是对区域内的现场仪表、传感器、执行器等设备利用集中器或下位机连接在一起的方法, 设备间连锁控制需使用分散式l/O、传感器、驱动器、执行机构、设备等完成。

4 结语

PROFIBUS现场总线通信技术为目前市场总线技术中应用较为广泛的一种, 是现场总线控制系统的重要组成部分。它能实现从传感器到优化管理层的透明网络, 不仅是开放系统网络, 更是全分布控制系统。

基于PROFIBUS现场总线通信技术能实现过程自动化, 在工厂生产中具有实际运用性, 实现了工厂管理层自动化系统、车间监控层自动化系统和现场设备层自动化系统的有效工作, 积极开发基于PROFIBUS现场总线通信技术的控制系统, 有利于推进工业自动化的发展。

参考文献

[1]杨钢, 王鹏飞, 马俊朋.Profibus现场总线通信技术及其应用研究[J].工业仪表与自动化装置, 2007 (4) :10-12.

【总线通信技术】推荐阅读：

PCI通信总线07-15

航空电子数据总线技术07-28