问题：工业总线类型

现场总线的类型　       现场总线的类型——CAN（控制器局部网）        现场总线的类型——LONWORKS（局部操作网络）        现场总线的类型——PROFIBUS（过程现场总线）        现场总线的类型——FF（基金会现场总线）        现场总线的类型——HART（可寻址远程传感器数据通路）

各类工业总线对比 EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统， EterCAT 名称中的 CAT 为 ControlAutomation Technology（控制自动化技术）首字母的缩 写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。EtherCAT 为系统 的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准， 同时， 它还符合甚至降低了现场总线的使用成 本。EtherCAT 的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。 EtherCAT EtherCAT 技术突破了其他以太网解决方案的系统限制：通过该项技术，无需接收以太网数据 包，将其解码，之后再将过程数据复制到各个设备。EtherCAT 从站设备在报文经过其节点时处理以太网 帧：嵌入在每个从站中的 FMMU（现场总线存储管理单元）在帧经过该节点时读取相应的编址数据，并同 时将报文传输到下一个设备。同样，输入数据也是在报文经过时插入至报文中。整个过程中，报文只有几 纳秒的时间延迟。 主站方面也非常经济，商用的标准网卡（NIC）或任何主板集成的以太网控制器可以 用作硬件接口。这些接口的共性就是数据通过 DMA（直接内存读取）传输至 PC，即网络读取时无需占用 CPU 资源。 协议 EtherCAT 协议在以太网帧内采用官方指定的以太类型。采用这种以太类型即可允许在 以太网帧内直接传输控制数据，而无需重新定义标准以太网帧。该以太网帧可由多种子报文组成，每个子 报文服务于逻辑过程映像区的特定内存区，该区域最大可达 4GB。数据序列是独立于物理顺序的，所以以 太网端子模块的编址可以随意排序。从站之间的广播，多播和通讯也可得以实现。 当 EtherCAT 组件与 主站控制器运行在同一个子网，或者在控制软件直接读取以太网控制器时，可以使用以太网帧直接传输数 据。 然而，EtherCAT 不仅限于单个子网的应用。EtherCAT UDP 将 EtherCAT 协议封装为 UDP/IP 数据 报文，这就意味着，任何以太网协议堆栈的控制均可编址到 EtherCAT 系统之中，甚至通讯还可以通过路 由器跨接到其它子网中。 在这种情况下， 系统性能显然取决于控制器及其以太网协议的实时性能。 EtherCAT 网络本身的响应时间几乎不受影响：UDP 数据帧只需要在第一个站点解包。 性能 EtherCAT 使网络性能 达到了一个新高度。借助于从站节点中的 FMMU 和网络控制器主站的直接内存存取，协议的处理过程完 全在硬件中完成。 整个协议的处理过程都在硬件中得以实现， 因此， 完全独立于协议堆栈的实时运行系统、 CPU 性能或软件实现方式。1000 个 I/O 的更新时间只需 30 s。单个以太网帧最多可进行 1486 字节的过 程数据交换，几乎相当于 12000 个数字输入和输出，而传送这些数据耗时仅为 300 s. 100 个伺服轴的 通讯也仅为 100s。在此期间，系统更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布时钟技术 使轴的同步偏差小于 1 微秒。而即使是在保证这种性能的情况下，带宽仍足以实现异步通讯，如 TCP/IP、 下载参数或上载诊断数据。 超高性能的 EtherCAT 技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。 例如，以太网系统现在不仅可以处理速度控制，也可用于分布式驱动的电流控制。巨大的带宽可以实现每 个数据信息与其状态信息同时传输。EtherCAT 使通讯技术和现代工业 PC 所具有的超强计算能力相适应， 总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式 I/O 可能比大多数本地 I/O 接口运行速度更快。 EtherCAT 取代 PCI 由于主板集成了以太网卡，用于接口卡的插槽不再是必要条件。随着 PC 组件急剧向小型化经济化方 向发展，工业 PC 的体积日趋取决于插槽的数目。而快速以太网的带宽和 EtherCAT 通讯硬件的过程数据 长度则为该领域的发展提供了新的可能性： IPC 中的传统接口现在可以转变为集成的 EtherCAT 接口端子。 除了可以对分布式 I/O 进行编址，还可以对驱动和控制单元以及现场总线主站、快速串行接口、网关和其 它通讯接口等复合系统进行编址。即使是其他无协议限制的以太网设备变体，也可以通过分布式交换机端 口设备进行连接。 由于一个以太网接口足以满足整个外围设备的通讯要求， 因此， 这不仅极大地精简了 IPC 主机的体积，而且也降低了 IPC 主机的成本。 拓扑结构 EtherCAT 几乎支持任何拓扑类型，包括线型、 树型、星型等。通过现场总线而得名的总线结构或线型结构也可用于以太网，并且不受限于级联交换机或 集线器的数量。最有效的系统连线方法是线型、分支或树叉结构的组合拓扑。因为所需接口在 I/O 模块等 很多设备中都已存在， 所以无需附加交换机。 当然， 仍然可以使用传统的、 基于以太网的星型拓扑结构。 还  可以选择不同的电缆以提升连线的灵活性：灵活、经济的标准超五类以太网电缆可采用 100BASE-TX 模式 或 E-Bus（LVDS）传送信号。塑封光纤（PFO）则可用于特殊应用场合。还可通过交换机或介质转换器实 现不同以太网连线（如：不同的光纤和铜电缆）的完整组合。 根据对距离的要求，可选择快速以太网的物 理层或 E-bus 作为物理介质。快速以太网物理层允许两个设备之间的最大电缆长度为 100 米，而 E-Bus 可连接最大距离为 10 米。由于连接的设备数量可高达 65535，因此，网络的容量几乎没有限制。 分布时 钟 精确同步对于同时动作的分布式过程而言尤为重要。 例如， 几个伺服轴同时执行协调运动时， 便是如此。 最有效的同步方法是精确排列分布时钟（请参阅 IEEE 1588 标准[6]）。与完全同步通讯中通讯出现故障会 立刻影响同步品质的情况相比，分布排列的时钟对于通讯系统中可能存在的相关故障延迟具有极好的容错 性。 采用 EtherCAT，数据交换就完全基于“父”“子”时钟的纯硬件机制。由于通讯采用了逻辑环结构 （借助于全双工快速以太网的物理层），主站时钟可以简单、精确地确定各个从站时钟传播的延迟偏移。 分布时钟均基于该值进行调整，这意味着可以在网络范围内使用非常精确的、小于 1 微秒的、确定性的同 步误差时间基。 此外， 高分辨率的分布时钟不仅可以用于同步， 还可以提供数据采集的本地时间精确信息。 当采样时间非常短暂时，即使是出现一个很小的位置测量瞬时同步偏差，也会导致速度计算出现较大的阶 跃变化，例如，运动控制器通过顺序检测的位置计算速度便是如此。而在 EtherCAT 中，引入时间戳数据 类型作为一个逻辑扩展， 以太网所提供的巨大带宽使得高分辨率的系统时间得以与测量值进行链接。 这样， 速度的精确计算就不再受到通讯系统的同步误差值影响， 其精度要高于基于自由同步误差的通讯测量技术。 热连接 热连接功能能够使网络的各部分相连，并且解耦或重新自由配置；所提供的灵活响应特性，改变了 很多应用需要在运行时变更 I/O 配置的需求。 例如，具备变更特性的处理中心，装备传感器的工具系统， 或者智能化的传输设备，灵活的工件执行器等。EtherCAT 系统考虑到了这些需求：任意配置。 EtherCAT 功能安全 传统上， 安全功能是独立于自动化网络实现的， 使用专用硬件或专门的安全总线系统。 EtherCAT 安全功能使安全相关通信和控制通信可以在同一网络上实现。安全协议基于 EtherCAT 应用层，而不会影 响底层运行。它由 IEC61508 标准认证，并满足整体安全等级（SIL）3。数据长度是可变的，所以可以用 于安全 I/O 和安全伺服驱动技术。和其它 EtherCAT 数据相同，安全数据可以不使用安全路由器或网关传 输。完全符合 EtherCAT 功能安全认证的产品已经上市。Safety over EtherCAT 协议符合 IEC 61748-3 标 准中的 FSCP 12（功能安全通讯设备行规）。 开放性 EtherCAT 技术是完全兼容以太网并真正开放的。 该协议可与其他提供各种服务的以太网协议并存，并且所有的协议都并存于同一物理介质中——通常只会 对整个网络性能有很小程度的影响。标准的以太网设备可通过集线器端子连接至一个 EtherCAT 系统，该 端子并不会影响循环时间。配备传统现场总线接口的设备可通过 EtherCAT 现场总线主站端子的连接集成 到网络中。UDP 协议变体允许设备整合于任何插槽接口中。EtherCAT 技术组确保每个感兴趣的组织可以 实施并使用该项网络。EtherCAT 协议将在作出最后的技术规范后发布  Ethernet/IP 是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准 UDP/IP 与 TCP /IP 协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了 一个应用层协议西蒙公司开发 PROFINET 由 PROFIBUS 国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于 工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新，PROFINET 为自动化通 信领域提供了一个完整的网络解决方案， 囊括了诸如实时以太网、 运动控制、 分布式自动化、 故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完 全兼容工业以太网和现有的现场总线（如 PROFIBUS）技术，保护现有投资。  PROFINET 是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括 8 个主要的模块，依次为实时 通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT 标准和信息安全、故障 安全和过程自动化。 MODBUS/TCP 是简单的、 中立厂商的用于管理和控制自动化设备的 MODBUS 系列通讯协 议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用 TCP/IP 协议的 “Intranet”和“Internet”环境中 MOD BUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如 PLC’s，I/O 模块，以及连接其它简单域总线 或 I/O 模块的网关服务的。 MODBUS/TCP 协议是作为一种（实际的）自动化标准发行的。既然 MODBUS 已经广为人 知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而，本规范力图阐明 MODBUS 中哪 种功能对于普通自动化设备的互用性有价值， 哪些部分是 MODBUS 作为可编程的协议交替 用于 PLC’s 的“多余部分”。 它通过将配套报文类型“一致性等级”，区别那些普遍适用的和可选的，特别是那些适用 于特殊设备如 PLC’s 的报文。 POWERLINK=CANopen+Ethernet 鉴于以太网的蓬勃发展和 CANopen 在自动化领域里的广阔应用基础，EthernetPOWERLI NK 融合了这两项技术的优点和缺点，即拥有了 Ethernet 的高速、开放性接口，以及 CANo pen 在工业领域良好的 SDO 和 PDO 数据定义，在某种意义上说 POWERLINK 就是 Ethe rnet 上的 CANopen，物理层、数据链路层使用了 Ethernet 介质，而应用层则保留了原有的 SDO 和 PDO 对象字典的结构 虽然这些工业以太网都是国际标准，但是指的是 IEC 61784 里的标准，但是这些工业以太 网不都是标准的以太网。 即这些工业以太网并不都是符合 IEEE802.3U 的标准， 这当中只有 Modbus-TCP 和 EtherNet/IP 是符合 IEEE802.3U 的，只有符合 IEEE802.3U 标准的，才能 与 IT 和以太网将来的发展相兼容。而不符合 IEEE802.3U 标准的，基本上可以讲不是以太 网，它们都对以太网进行了修改，或者是硬件或者是软件，已经不是以太网了。  各种工业以太网的区别其实主要就是协议的区别， 其中最主要的还是应用层协议的区别， 我 们知道，按照 ISO 的参考模型，网络被划分为 7 层。 a. Modbus TCP 和 EtherNet/IP 的区别主要是应用层不相同， ModbusTCP 的应用层采用 Modbus 协议，而 EtherNet/IP 采用 CIP 协议，这两种工业以太网的数据链路层采用的是 C SMA/CD，因此是标准的以太网，另外，这两种工业以太网的网络层和传输层采用 TCP/IP 协议族。还有一个区别是，Modbus 协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运 功控制等，而 EtherNet/IP 有 CIPSafety、CIP Sync 和 CIP Motion 来完成上述功能，所以 才有 Schneider 加入 ODVA，成为 ODVA 的核心成员来推广 EtherNet/IP。由于这两种网络 都是标准的 TCP/IP 以太网，所以所有标准以太网节点都可以接入这两种网络。 b. b. 至于 EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink 就是个怪胎，PowerLink 虽然 在物理层和数据链路层还是采用标准的以太网，但是它又添加了另一个数据链路层，此 EP L 数据链路层在结构上为于以太网数据链路层之上。我们知道数据链路层的一个子层的 MA C(介质访问)层的作用是[color=#FF0000]决定哪一个节点可以占有总线，也即决定哪个节点 一个发送数据[/color]。 所以本来由以太网的数据链路层来决定哪一个节点占用总线， 现在它  被位于它之上的 EPL 数据链路层给架空了， 由这个 EPL 数据链路层通过软件的方式来决定 哪个节点发送数据。所有在这样的一个 EPL 工业以太网系统中，不能使用交换机，只能使 用 HUB，所以对 100M 的网络，EPL 总的带宽是小于 100m,一盘情况下只有 40－50M，而 如果采用交换机的工业以太网，它的带宽可以达到大几百 M,另外在 EPL 网络上，所有的节 点都要实现 EPL 数据链路。没有实现 EPL 数据链路层的节点不能接入此网络。 c. PROFINET 分为原来划分为 v1,v2,v3，现在一般称为 ProfiNetCBA、ProfiNet IO 和 Pr ofiNet IRT.也就是通过以太网来实现对等通讯、 实时控制和运动控制。 v1 采用 TCP/IP 协议， 采用标准的以太网，而 V2 和 V3 不采用 tcp/ip 协议，这两种都绕过 tcp/ip 协议，采用另外 的网络层和传输层协议， 开发 ProfiNet 采用开发人员人员认为 tcp/ip 协议增加了数据在网络 中的传输延迟，其实这是一种误解，据美国密歇根大学的教授研究后认为数据在 TCP/IP 中 的传输延迟很小，他们研究得出数据在经过 TCP,IP 栈时延迟只有不到 100 微秒，如果采用 UDP/IP 时就更小，同时他们研究也得出数据在不同应用层延时比较大，不同的协议延迟不 一样， 但是相差不是很大， 从 200us-800us 不等， 他们经过实验后认为以太网的基础设施(指 交换机、网卡等）和 TCP/IP 协议并不是影响工业以太网实时性的主要原因，而认为应用层 协议才是主要原因。所以密歇根大学的教授认为绕开 TCP/IP 协议没有丝毫的意义，反而由 于缺少了 TCP/IP 协议，使得设备也就缺少了 IT 功能，与其它现场总线没有区别。 ProfiNe t V3 就更特别了，它不完全采用标准以太网的数据链路层，有一不时间采用以太网的数据 链路层(CSMA/CD)，而另外一部分时间采用自己的数据链路层，通过一个高精度的时间来 完成。所以 ProfiNet V3 也就不是标准的以太网了，也就给 Profinet v3 带来如下的问题： 不能采用标准的交换机、不能采用标准的以太网芯片、与企业网相连可能会出现问题，与标 准以太网相连还要特殊的网关、添加和删除一个节点都需要重新组态网络和重新启动网络、 至今没有千兆网络，还有最重要的是，当标准以太网以后发展了后，它不能与标准以太网相 兼容，不具有将来以太网所应具有的功能。 d. EtherCat 这种工业以太网也很奇怪，它们不使用标准的芯片，一般不使用交换机，软件 也不是标准的，对以太网的数据帧进行了一些修改，我们知道一个数据帧只有一个源节点， 但是对于 EtherCat 一个数据可能有多个源节点，即一个数据是由多个节点发送的数据组合 而成的。所以对于这样的网络，标准的以太网设备也不能接入这样的网络。 我认为 Ethernet/IP 和 ProfiNet 这两种工业以太网都适合各个行业， 并不象 heidai 讲的应用 的行业不一样。首先这两种工业以太网都用于传输非实时数据，还可传输实时数据，即可以 用于离散控制，也可用于过程控制(当然现在还不能用于本安应用)。其次，这两种工业以太 网都可用于网络功能安全传输，Ethernet/IP 有 CIP Safety 协议，而 ProfiNet 有 Profisafe 协议,还有在运动控制方面 ProfiNet 有 ProfiNet IRT，而 EtherNet/IP 则有 CIP Safety,二者 都可以用于中高端的运动控制。最后两者都有基于 IEEE1588 的高精度时钟同步。而 Modb us TCP,EtherCat 和 PowerLink,都只能完成部分控制任务，如 Modbus TCP 一般只作常规 IO 实时和非实时数据。而 EtherCat 和 PowerLink 则更象是为运动控制而开发的，这二者好 像没有功能安全、在 PLC 和 DCS 控制方面也没有得到大自动化公司的支持，况且这两者 又对以太网进行修改，一个在软件，另一个在软件和硬件方面都进行了修改，都不能兼容标 准的以太网设备， 个人认为这样做得不偿失， 为满足运动控制而不能兼容已有的标准的以太 网设备而开发的工业以太网并不是以太网， 与其说是工业以太网还不如说是另一种现场总线。 我认为工业以太网的竞争将会在 Ethernet/IP 和 ProfiNet 间进行，而其它工业以太网都是 这两者的陪衬，将会逐渐退出市场。 EtherNet/IP 以后将由罗克韦尔自动化、Omron、施耐德和思科公司来推动，而 ProfiNet 将由业界老大西门子公司带领一些小公司去奋斗，由国内 PLC 厂商中的老二、老三和老五  对老大，不知谁将引导未来。  其实，工业以太网里还有几个怪胎，举两个例吧： SynqNet: 丹纳赫主导的，几乎只用在运动控制，而且据说只用在了半导体机械行业（奇怪 的是，不才也搞半导体机械很久了，却从来没看到过 SynqNet，孤陋寡闻啊）。只用了以 太网的硬件， 完全和我们平常说的以太网没有任何关系， 连 MAC 层都没有。 当然如此运用， 速度性能当然好，但未来难说。 Sercos III: 光纤 SercosII 的新一代以太网版本，背后推手是博世力士乐，只用在运动控制。 也基本上是只用了以太网底层硬件，系统里竟然连 switch 都不允许用。速度当然快，但只 比 SercosII 快了一倍。估计用了 SercosII 的用户，谁会去更新到一个没快了多少的新系统 啊，还没问世，就已经不被业界看好了。 我个人认为，最后一定是大西洋两岸的两大巨人之间的角力，就像以前的现场总线战争，最 后还不是 Profibus 和 DeviceNet，别的都只能当陪衬的角色？ 当然， 现在大家都在看中国这个大西洋两岸以外的单一最大市场， 中国把砝码放在谁这一边， 可能会使天平倾斜一点。但最后，肯定两者都会存在的。我个人认为，咱们应该选 Etherne t/IP 这一边站 中国用户和制造商应选择 Ethernet/IP 还是 ProfiNet，各人的看法有所不同，不过我认为 fi rstrazor 所说的没错，有于 ProfiNet 采用了专门的芯片、网卡、交换机等以太网基础设施， 虽然 ProfiNet 应用层协议是公开的，但这些芯片却是专用，国内的制造商要想开发符合 Pr ofiNet 标准的设备，确要依赖于这些芯片，受制于提供芯片的公司，也就是西门子公司，因 此可以将 ProfiNet 并不是完全开放的。而相反，Ethernet/IP 不论是在软件还是硬件上都是 标准和开放的， 国内的工业以太网制造商还是选择 EtherNet/IP 为好， 至于最终用户的选择， 当然是从可靠性、价格、兼容性和可替换性方面考虑，可靠性方面，二者没有明显区别，在 其它方面 Ethernet/IP 具有明显的优势  一 第一部分 EtherCAT 协议系统整体组成 德国倍福公司提出了以太网控制自动化技术,即 EtherCAT 技术,在数据链路层使用实时 性调度的软核,并采用了双端口 RAM 传输过程数据传输,提高了系统的实时性. 主站由带有 普通网卡的计算机组成,主要负责向从站的发送 EtherCAT 数据帧,从而进行与从站的互动。 主站向从站发送数据帧经过所有的从站设备,每个从站设备在数据帧经过时,处理寻址到本站 的数据,根据报文头中的命令从报文中指定的位置读或写数据,并且从站硬件把该报文的工作 计数器(WKC)加 1,表示该 数据被从站处理;数据帧访问完整个系统的最后一个从站时 ,该从 站把经过处理的数据帧发送给主站。主站收到从站处理的数据帧后,处理返回的数据,一帧通 信结束。 1 EtherCAT 协议系统主站组成 EtherCAT 协议系统的主站可以是任何可以控制标 准以太网的工业设备； 主站可以是小型嵌入式控制器、 小型 PLC、 任何基于 PC 的应用等 以 太网控制芯片(Retaltek RTL8102)集成了物理数据收发器,使用起来比较方便 电信号传输可以 采用 100BASE-TX 标准连接以太网 ( 最长为 100m, 带变压器耦合 ), 也可以使用 LVDS(Low  VoltageDifferential Signaling)在物理层上传输。LVDS 是基于 ANSI/TIA/EIA-644 的差分信号,同 样 适 用 IEEE802.3ae 标 准 (10G 以 太 网 ) 2 EtherCAT 协 议 系 统 从 站 组 成 从 层 次 上 划 分,EtherCAT 协议一般划分为三层,即物理层、数据链路层和应用层;其中,物理层的主要器件 有物理层 PHY(Port Physical Layer)芯片、网络变压器和 RJ45 接口组成。数据链路层的主要 器件是 ESC(EtherCATSlave Controller)专用器件。应用层主要根据需要选择合适的微处理器芯 片 ESC 物理层使用的接口模式分为两种:一种是 MII (Media IndependentInterface)接口,另一 种是 EBUS 接口。 从站控制器：从站控制器(ESC)主要有 ASIC 芯片、IP-Core 和 ESC20。ASIC 芯片主要由 德国倍福公司提供，主要有 ET1100 和 ET1200 ；IP-Core 可以从德国倍福公司、Xilinx 公 司和 Altera 公司获得。每种形式的 ESC 都由 MII/EBUS 接口、逻辑管理单元 FMMU(Fielldbus MemoryManagement Unit)、同步存储管理 SM(SyncManager)、双端口 RAM、分布时钟、过 程数据 PDI(Process Data Interface)接口等组成  【整理】工业自动化现场总线：EtherCAT 现在详细解释其特点：  EtherCAT 协议处理完全在硬件中进行 协议 ASIC 可灵活配置。过程接口可从 1 位扩展到 64 kbyte。 详见：  所以使得以太网可以直达端子模块： 符合 IEEE 802.3 标准的以太网协议无需附加任何总线即可访问各个设备。耦合设备中的物理层由 100BASE-TX 或–FX 转换为 E-bus，以满足电子端子排等模块化设备的需求。端子排内的 E-bus 信号类 型（LVDS）并不是专用的，它还可用于 10 Gbit 以太网。在端子排末端，物理总线特性被转换回 100BASE-TX 标准。  主板集成的以太网 MAC 足以作为主站设备中的硬件使用。DMA（直接存储器存取）用于将数据传输到 主内存， 解除了 CPU 存取网络数据的负担。 Beckhoff 的多端口插卡中运用了相同的原理， 它在 一个 PCI 插槽中最多捆绑了 4 个以太网 通道。  EtherCAT 的性能 EtherCAT 使网络性能达到了一个新境界。 1000 个 I/O 的更新时间只需 30 ?s，其中还包括 I/O 周期时间。单个以太网帧最多可进行 1486 字节 的过程数据交换，几乎相当于 12000 个数字输入和输出，而传送这些数据耗时仅为 300 ?s。  与 100 个伺服轴的通讯每 100 ?s 执行一次。 可在这一周期时间内更新带有命令值和控制数据的所有轴 的实际位置及状态，分布式时钟技术使轴的同步偏差小于 1 微秒。 超高性能的 EtherCAT 技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。 这样，通过总线也可以形成超高速控制回路。以前需要本地专用硬件支持的功能现在可在软件中加以映 射。巨大的带宽资源使得状态数据能够与任何数据并行传输。EtherCAT 使通讯技术和现代工业 PC 所具 有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式 I/O 可能比大多数本地 I/O 接口运行 速度更快。 这种网络性能优势在具有相对中等运算能力的小型控制器中较为明显。EtherCAT 周期时间如此之短， 使得它可以在两个控制周期之间完成。因此，控制器总是能够获取最新的输入数据；输出以最小的延迟寻 址。无需增强本身的运算能力，控制器的响应行为就能够得到显著改善。 借助于从站硬件集成和网络控制器主站的直接内存存取，整个协议的处理过程都在硬件中得以实现，因 此， 完全独立于协议堆栈的实时运行系统、CPU 性能或软件实现方式。 1000 个 I/O 的更新时间只需 30 ?s，其中还包括 I/O 周期时间。  单个以太网帧最多可进行 1486 字节的过程数据交换，几乎相当于 12000 个数字输入和输出，而传送这 些数 据耗时仅为 300 ?s。 100 个伺服轴的通讯也非常快速： 可在每 100?s 中更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状 态，分布时钟技术使轴的同步偏差小于 1 微秒。而即使是在保证这种性能的情况下，带宽仍足以实现异步 通讯，如 TCP/IP、下载参数或上载诊断数据。 超高性能的 EtherCAT 技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。EtherCAT 使通讯技术 和现代工业 PC 所具有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式 I/O 可能比大多 数本地 I/O 接口运行速度更快。EtherCAT 技术原理具有可塑性，并不束缚于 100 M bps 的通讯速率，甚至 有可能扩展为 1000 M bps 的以太网。 简言之： EtherCAT 的周期时间短，是因从站的微处理器不需处理以太网的封包。所有程序资料都是由从站控制 器的硬件来处理。 此特性再配合 EtherCAT 的机能原理， 使得 EtherCAT 可以成为高性能的分散式 I/O 系统： 包含一千个分散式数位输入/输出的程序资料交换只需 30us，相当于在 100Mbit/s 的以太网传输 125 个字  节的资料。读写一百个伺服轴的系统可以以 10 kHz 的速率更新，一般的更新速率约为 1–30 kHz，但也可 以使用较低的更新速率，以避免太频繁的直接内存存取影响主站个人电脑的运作。  EtherCAT 的拓扑 总线形、树形或星型：EtherCAT 支持几乎任何类型的拓扑结构。 因此，由于现场总线而得名的总线结构或线型结构也 可用于以太网，并且不受限于级联交换机或集线 器的数量。 最有效的系统连线方法是对线型、分支或树叉结构进行拓扑组合。因为所需接口在 I/O 模块等很多设备 中都已存在，所以无需附加交换机。 当然，仍然可以使用传统的、基于以太网 的星型拓扑结构。 还可以选择不同的电缆以提升连线的灵活性：灵活、经济的标准超五类以太网电缆可采用 100BASE-TX 模式传送信号， 两台设备之间的最大电缆长度为 100 m。 还可通过交换机或介质转换器实现不同 以太网连线（如不同的光纤和铜电缆） 的完整组合。 信号变量可以根据每个电缆间距单独选 择。由于连接的设备数量可高达 65535， 因此，网络的容量几 乎没有限制。  简言之： EtherCAT 使用全 双工 的以太网实体层， 从站可能有二个或二个以上的埠。 若设备没侦测到其下游有其 他设备，从站的控制器会自动关闭对应的埠并回传以太网帧。由于上述的特性，EtherCAT 几乎支援所有的 网络拓扑，包括总线式、树状或是星状，现场总线常用的总线式拓扑也可以用在以太网中。 EtherCAT 的拓扑可以用网络线、分枝或是短线（stub）作任意的组合。有三个或三个以上以太网接口 的设备就可以当作分接器，不一定一定要用网络交换器。 由于使用 100BASE-TX 的以太网物理层，二个 设备之间的距离可以到 100 米，一个 EtherCAT 区段的网络最多可以有 65535 个设备。若 EtherCAT 网络 是使用环状拓扑（主站设备需要有二个通讯埠），则此网络还有缆线冗余的机能。  EtherCAT 的速度 EtherCAT 技术原理具有可塑性，并不束缚于 100 Mbaud 的通讯速率，甚至有可能扩展为 Gbit 的以太 网。  EtherCAT 取代 PCI 随着 PC 组件逐渐向小型化方向发展，工业 PC 的体积也日趋取决于插槽的数目。 而高速以太网的带 宽和 EtherCAT 通讯硬件的过程数据长度则为该领域的发展提 供了新的可能性：工业 PC 中的传统接口 现在可以转变为集成的 EtherCAT 接口端子模块。  除了可以对分布式 I/O 进行编址，还可以对驱动和控制单元以及现场总线主站、快速串行接口、网关和 其它通讯接口等复合系统进行编址。即使是其它无协议限制的以太网设备变体，也可以通过分布式交换机 端口设备进行连接。由于一个以太网接口足以满足整个外围设备的通讯。  因此，这不仅极大地精简了工业 PC 主机的体积和外观，而且也降低了工业 PC 主机的成本。  EtherCAT 的分布式时钟 精确同步对于同时动作的分布过程而言尤为重要，例如，几个伺服轴在同时执行协调运动时便是如 此。 最有效的同步方法是精确排列分布时钟。 与完全同步通讯中通讯出现故障会立刻影响同步品质的情况相反，分布排列的时钟对于通讯系统中可能 存在的相关故障延迟具有极好的容错性。采用 EtherCAT 后，数据交换就完全基于纯硬件机制。由于通讯 采用了逻辑（借助于全双工快速以太网的物理层）环网结构， 主站时钟可以简单、精确地确定各个从站时 钟传播的延迟偏移，反之亦然。分布式时钟基于该值进行调整，这意味着可以在网络范围内使用非常精确 的、信号抖动小于 1 微秒的、确定性的同步误差时间基。 而跨接工厂等外部同步则可以基于 IEEE 1588 标准。详情请参阅： 【整理】工业自动化规范之时间同  步：IEEE 1588  此外，高分辨率的分布式时钟不仅可以用于同步，还可以提供数据采集的本地时间精确信息。当采样时 间非常短暂时，即使是出现一个很小的位置测量瞬时同步偏差，也会导致速度计算出现较大的阶跃变化， 例如，运动控制器通过顺序检测的位置计算速度便是如此。而在 EtherCAT 中，引入时间戳数据类型作为 一个逻辑扩展，以太网所提供的巨大带宽使得高分辨率的系统时间得以与测量值进行链接。这样，速度的 精确计算就不再受到通讯系统的同步误差值影响，其精度要高于 基于自由同步误差的通讯测量技术。 由于采用了新的扩展数据类型，因此，可以给被测量值分配非常精确的时间戳。  同步性与一致性：相距电缆长度为有 120 米的两个分布系统，带有 300 个节点的示波器比较：  为了系统的同步，EtherCAT 协定中有提供分散式时钟机制，即使通讯循环周期有抖动，时钟的抖动远 小于 1?s，大约接近 IEEE 1588 精密时间协议的标准。因此 EtherCAT 的主站设备不需针对时钟使用特殊 的硬件，可以用软件实现在任何标准的的以太网 MAC，即使没有特殊的通讯协处理器也没有关系。 标准建立分散式时钟的程序是由主站送出一特定位址的广播讯息给所有从站来启动。若使用环状拓扑， 所有从站会在收到讯息时 闩锁 内 部时钟，当讯息回来时会再闩锁内部时钟一次。主站会读所有从站闩锁 的值，计算各个从站的延迟。为了消除抖动的影响及求得平均值，主站会尽可能的多次进行上 述的程序。 所有的从站延迟会依各从站在从站环状拓扑的位置来计算，并记录在一个偏移寄存器中。最后主站送出一 个读写系统时钟的广播讯息，会使第一个从站的 时钟为参考时钟，其他从站的内部时钟会调整到和第一个 从站相同。 为了在初始化后保持时钟的同步，主站或从站需定期的再送出广播讯号，以计算各个从站内部时钟的速 度差异，若有需要时，从站需要可以调整自身时钟的速度，或是有其他调整时钟的机制。 系统时钟是一个 64 位元的计时器，计数内容是从 2000 年 1 月 1 日 0 点 0 分开始所经过的时间，单位 是奈秒（ns）。 【感悟】 EtherCAT 中提到的分布时钟，同步时钟，就相当于： 两个人（或多个人）拿着手表在一起，先：对点 确保各自的时间，是一致的。 这样，在后续的某个约定的时间，一起做某事，才能确保是同步去做的。 否则就会有时间的误差，就会影响办事。  EtherCAT 支持热连接 许多应用都需要在运行过程中改变 I/O 组态。例如，需求不断变化的加工中心、 装备传感器的刀具系 统或智能化的传输 系统、灵活的工件执行机构或可单独关 闭印刷单元的印刷机等。EtherCAT 系统的 协 议结构中已经考虑到了这些需求：热 连接功能可以将网络的各个部分连在一起或断开，或―飞速‖进行重新 组态， 针对不断变化的组态提供灵活的响应能 力。  EtherCAT 的高可靠性 选择冗余电缆可以满足快速增长的系统可靠性需求，以保证设备更换时不会导致网络瘫痪。EtherCAT 也支持热备份的主站冗余。您可以很经济地增加冗余特性，仅需在主站设备端增加使用一个标准的以太网 端口（无需专用网卡或接口），并将单一的电缆从总线型拓扑结构转变为环型拓扑结构即可。  当设备或电缆发生故障时，也仅需一个周期即可 完成切换。因此，即使是针对运动控制要求的应用， 电缆出现故障时也不会有任何问题。EtherCAT 也支持热备份的主站冗余。由于在环路中断时 EtherCAT 从站控制器芯片将立刻自动返回数据帧，一个设备的失败不会导致整个网络的瘫痪。例如，拖链设备可以 配置为分支拓扑以防线缆断开。  EtherCAT 的安全性：Safety over EtherCAT EtherCAT 有一个加强的协定版本，称为 Safety over EtherCAT，可以在同一个网络上进行安全相关的 通讯和一般的控制通讯。此安全通讯是以 EtherCAT 的应用层为基础，不会影响底层的通讯协定。Safety over EtherCAT 有通过 IEC 61508 的认证，符合安全完整性等级（SIL）3 的要求。 为了实现 EtherCAT 安全数据通讯， 我们开放了 Safety over EtherCAT 协议，EtherCAT 安全通信协议 已经在 ETG 组织内部公开。该协议已经由德国技术监督局（T?V）鉴定为符合 IEC61508 定义的 SIL3 等 级要求。设备上实施 EtherCAT 安全协议必须满足安全目标的需求。 相应的产品相关要求也必须考虑进来。 EtherCAT 被用作传输安全和非安全数据的单一通道。 传输介质被认为是―黑色通道‖而不被包括在安全协 议中。  EtherCAT 过程数据中的安全数据报文包括安全过程数据和所要求的数据备份。 这个―容器‖在设备的应用 层被安全地解析。通信仍然是单一通道的。这符合 IEC61784-3 附件中的模型 A。因此，该安全协议也可 通过其它通讯系统、背板或 WLAN 传输。传输周期可根据要求缩短，不会影响残留误差率。Safety over EtherCAT 主站和从站之间的安全数据循环交换被称作为由看门狗定时 器监控的连接。 一个主站能建立并 监控多个不同从站的连接。  上图中的应用示例受益于这种技术。 安全元件在自动化系统中所需要的任意地方都可以使用。系统中可以使用不同规模的本地输入和输出元 件。可以根据需求使用安全或非安全总线端子扩展额外的输入和输出。安全逻辑也嵌入到网络当中。这样 不用安全扩展的标准 PLC 可以继续处理控制任务。安全输入和输出功能需要的本地安全逻辑由智能化的 安全总线端子实现。这节约了昂贵的安全 PLC 所带来的成本，并可以根据当前任务随意裁剪逻辑功能。只 有安全 EtherCAT 主站和所分配的安全从站通过非安全的标准 PLC 路由。  ? ? ? ?  本协议在安全数据长度，通信介质或波特率方面没有限制。 EtherCAT 被用作―黑色通道‖，即，通信系统在安全处理中没有任何作用。 协议被鉴定符合 IEC61508 定义的 SIL3 等级 提供 EtherCAT 安全功能的产品已经于 2005 年就上市了。  EtherCAT 的诊断 现场总线系统的实际应用经验表明，有效性和试运行时间关键取决于诊断能力。只有快速而准确地检测 出故障，并明确标明其所在位置，才能快速排除故障。因此，在 EtherCAT 的研发过程中，特别注重强化 诊断特征。 网络的诊断能力对于提高网络可靠性和缩短调试时间 — 从而降低总成本 — 来说至关重要。只有快速 而准确地检测出故障，并明确标明其所在位置，才能快速排除故 障。因此，在 EtherCAT 的研发过程中， 特别注重强化诊断功能。  试运行期间，驱动或 I/O 端子等节点的实际配置需要与指定的配置进行匹配性检查，拓扑结构也需要与 配置相匹配。 由于整合的拓扑识别过程已延伸至各个端子，因此，这种检查不仅可以在系统启动期间进行，也可以在 网络自动读取时进行 （配置上载）。 数据传输过程中出现的位故障可以通过评估每台设备上的 CRC 校验进行检测——32 位 CRC 多项式 的最小汉明距为 4。除断点检测和定位之外，EtherCAT 系统的协议、物理层和拓扑结构还可以对各个传 输段分别进行品质监视，与错误计数器关联的自动评估还可以对关键的网络段进行精确定位。此外，对于 电磁干扰、连接器 破损或电缆损坏等一些渐变或突变的错误源而言，即便它们尚未过度应变到网络自 恢 复能力的范围，也可对其进行检测与定位。  EtherCAT 的开放性 EtherCAT 技术不仅完全兼容以太网，而且 在―设计‖之初就具备良好的开放性特 征：该协议可以在相 同的物理层网络中包容其它基于以太网的服务和协议，通常 可将其性能损失降到最小。对以太网的 设备 类型没有限制，设备可通过交换机 端口在 EtherCAT 段内进行连接。不会影响 周期时间。带现场总线接 口的设备可通过 EtherCAT 现场总线主站端子模块集成到网络中。UDP 协议变体允许设备整合 于任何 插槽接口中。EtherCAT 是一个完全开放的 协议，是公认的正式 IEC 规范（IEC 61158，type 12）。

本文引用地址:http://www.21ic.com/app/control/201304/178371.htm一般把现场总线系统称为第五代现场总线技术展望与发展趋势现场总线技术的发展应体现为两个方面：一个是低速现场总线领域的继续发展和完善;另一个是高速现场总线技术的发展。目前现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是很高。从应用状况看，无论是FF和Profibus，还是其他一 些现场总线，都能较好地实现速率要求较慢的过程控制。因此，在速率要求较低的控制领域，谁都很难统一整个世界市场。而现场总线的关键技术之一是互操作性， 实现现场总线技术的统一是所有用户的愿望。今后现场总线技术如何发展、如何统一，是所有生产厂商和用户十分关心的问题。

由于目前自动化技术从单机控制发展到工厂自动化FA，发展到系统自动化。工厂自动化信息网络可分为以下三层结构：工厂管理级、车间监控级、现场设备 级，而现场总线是工厂底层设备之间的通信网络。这里先介绍一下以太网，本文特指工业以太网，工业以太网是作为办公室自动化领域衍生的工业网络协议，按习惯 主要指IEEE802.3协议，如果进一步采用TCP/IP协议族，则采用以太网+TCP/IP来表示，其技术特点主要适合信息管理、信息处理系统， 并在IT业得到了巨大的成功。在工厂管理级、车间监控级信息集成领域中，工业以太网已有不少成功的案例，在设备层对实时性没有严格要求场合也有许多应用。 由于现场总线目前种类繁多，标准不一，很多人都希望以太网技术能介入设备低层，广泛取代现有现场总线技术，施耐德公司就是该想法的积极倡导者和实践者，目 前已有一批工业级产品问世和实际应用。可是就目前而言，以太网还不能够真正解决实时性和确定性问题，大部分现场层仍然会首选现场总线技术。由于技术的局限 和各个厂家的利益之争，这样一个多种工业总线技术并存，以太网技术不断渗透的现状还会维持一段时间。用户可以根据技术要求和实际情况来选择所需的解决方 案。

现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网络的新天地。它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益，因而会得到广泛的应用，并推动自动化相关行业的发展。市面上最等流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线(sensorbus)，属于位 传输;设备总线(devicebus)，属于字节传输;现场总线，属于数据流传输。下面让我一起去认识这九种现再总线。1、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA(北美部分，不包括欧洲)和ISPFoundation于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组 织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作组以强大的支持。这个组织目前有l00多成员单 位，包括了全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会(CFC)。致力于这项技术在中国 的推广应用。FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。但是正由于FF是 1992年9月成立的，是以FisherRosemount公司为核心的ISP(可互操作系统协议)与WORLDFIPNA两大组织合并而成的，因此这个 组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用。

现场总线基金会自成立以来，经过十年的发展，已经形 成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用。一个开放 式的总线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。否则，这个协议的开放性就没有意义了。在无线和远程I/O管理方面，现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范。新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的 一部分，面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块。该模块可以显示有线HART及无线HART设备。

此外，该规范还描述了通过基金会高速以太网(HSE)传输基本HART命令协议接触HART设备进行配置和资产管理的理想方法。规范也对在连接基金会远程运营管理设备的有线多触点网络和无线HART网络中识别和维护HART设备状态的结构进行了定义。新的变送器模块规范将会使那些需要将HART和无线HART设备连入基金会现场总线、提升其与控制系统或者基金会设备的最终用户受益，现场总 线基金会技术开发总监DaveGlanzer说道：他们可能会需要对资产管理采用一种网络化的方法，连接大量的HART和无线HART设备，进行配置和 维护。

另外,LonBuild还集成开发环境和编译于一体,具备C调试器,可在多个仿真器上调试应用程序,并具备网络协议分析和通信分析的功能。自80年代末以来，多种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的应用领域显示了自己的优势。它们各有优势，显示出较强的生命力。例如基金会现场总线 (FF)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。PROFIBUS是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线 标准。该系列有DP.FMS.PA三种型号，其中DP型适用于加工自动化领域;FMS型适用于纺织.楼宇自动化，可编程控制器.低压开关等;PA型则用于 过程自动化。CAN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。HART最早由ROSEmount公司开发并行到80多家 著名仪表公司的支持，是在现有模拟信号传输线上实现数字信号的通信。由于它们在各自范围内各自为政，不可避免地限制了整个系统的发展，不利于整个系统的系 统集成，而我公司开发出的Lonworks产品，分别在酿酒.电力.建筑.工业自动化和化工行业中应用并取得良好的效果。

随着我国社会 主义现代化建设进程的不断推进，我国在智能化领域的需求日益剧增。而国际上现有的其他类现场总线所存在的固有局限性，使得它们在应用时受到这样那样的约 束。LON总线则综合了当今现场总线的多种功能，同时具备了局域网的一些特点，使得它被广泛地应用于航空/航天，农业控制、计算机/外围设备、诊断/监 控、电子测量设备、测试设备、医疗卫生、军事/防卫、办公室设备系统、机器人、安全警卫、保密、运动/游艺、电话通信、运输设备等领域。其通用性表明，它 不是针对某一个特殊领域的总线，而是具有可将不同领域的控制系统综合成一个以LONWORKS为基础的更复杂系统的网络技术。

4、CAN现场总线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信息，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信息时，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。

Devicenet是一个开放的网络标准。规范和协议都是开放的，供货商将设备连接到系统时，无需为硬件，软件或授权付费。任何对DeviceNet技 术感兴趣的组织或个人都可以从开放式DeciceNet供货商协会(ODVA)获得DeviceNet规范，并可以加入ODVA，参加对 DeviceNet规范进行增补的技术工作组。Devicenet的许多特性沿袭于CAN，CAN总线是一种设计良好的通信总线，它主 要用于实时传输控制数据。DeviceNet的主要特点是：短帧传输，每帧的最大数据为8个字节;无破坏性的逐位仲裁技术;网络最多可连接64个节点;数 据传输波特率为125kb/s、250kb/s、500kb/s;点对点、多主或主/从通信方式;采用CAN的物理和数据链路层规约。

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(FrequencyShiftKeying)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信息格式。其信息构成包括开头码、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信息。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(尽管不是全部)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，每个信息最大可包含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。

CC-Link的技术在不断的进步和发展过程中，CLPA在2002年推出CC-Link家簇下端产品和协议CC-Link/LT，主要用于开关量数据 的传输和通信，使CC-Link在整个结构上更加完善和丰满，并且其成本将更加降低。2003年初，CLPA宣布推出CC-LinkV2.0版本，是原来 的系统通信量扩大了8倍。总之，CC-Link是一个技术先进、性能卓越、应用广泛、使用简单、成本较低的开放式现场总线，其在中国的技术发展和应用有着广阔的前景。8、WorldFIP现场总线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。

WorkdFIP的北美部分与ISP合并为FF以后，WorldFIP的欧洲部分仍保持独立，总部设在法国。其在欧洲市场占有重要地位，特别是在法国占 有率大约为60%。WorldFIP的特点是具有单一的总线结构来适用不同的应用领域的需求，而且没有任何网关或网桥，用软件的办法来解决高速和低速的衔 接。WorldFIP与FFHSE可以实现透明联接，并对FF的H1进行了技术拓展，如速率等。在与IEC61158第一类型的连接方 面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。WorldFIP融合了控制技术和信息技术，是一种先进而开放的现场总线。在协议的设计上，一开始就把满足各种环境下对生产控制的要求和工业用户的实际 需要放在首位，并且考虑了相关技术，尤其是信息技术发展所带来的影响。开发出的WorldFIP在一条总线上，在单一协议的框架内，在有调度的访问控制 下，既传输实时数据、又传输随机信息，两者之间互不影响，从而既是实时的可预测性的，又是面向未来的可与Internet连接的现场总线。

CAN：CAN全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之 间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips P82C250作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。

电源，而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外，汽车电子最近这么火，小编想谈一下汽车网络中的LIN与CAN总线：早在1983年，博世公司开始开发控制器局域网（CAN）总线，并且在1986年正式发布相关协议。目前有多种不同汽车总线标准，但是CAN仍然是最流行的标准。在CAN网络中，所有节点（源于不同的ECU）都担当主节点（即，不存在主从拓扑结构），而且并不分配具体地址。而是由消息携带标识符。在给定时间，多个节点可以同时向CAN总线发送数据。然后由消息标识符帮助确定消息的优先级。最高优先级的消息会使CAN总线进入显性状态，而所有其他节点会停止发送。这些节点实际上是收发器，除发送消息之外，其可以根据特定功能从总线查找特定消息。因此，CAN总线所连接的不同节点之间会出现信息流。

由于CAN会进行填充错误、误码、校验和错误、误帧以及应答错误等多项错误检查， 因此具有高可靠性。CAN支持高达1Mbps的数据传输速率，从而成为连接汽车关键功能ECU（如：变速箱、温度但汽车为什么选择LIN？汽车电子的作用并非仅仅局限于这些关键单元。车身电子市场多年来一直在增长。典型车身控制应用包括座椅、车窗、智能雨刷以及汽车空调传感器等。对车身电子的关键要求是确保汽车更舒适、更安全。尽管这些系统可能不要求像关键ECU那样的高安全性，但是它们仍然需要一定的汽车网络通信标准。实现CAN比实现LIN的成本高。导致CAN成本更高的因素包括：

- CAN网络中的每个节点都需要时钟发生器或晶体；- CAN的芯片级实现起来更复杂；最重要的是，整个昂贵的架构对于不需要高可靠性和高数据速率的应用来说过于奢侈。

多种工业应用串行总线特性及比较 2016-02-16 网络  多种工业应用串行总线特性及比较 由于在消费类电子产品、计算机外设、汽车和工业应用中增加了嵌入式功能，对低成本、高 速和高可靠通信介质的要求也不断增长以满足这些应用， 其结果是越来越多的处理器和控制器用 不同类型的总线集成在一起，实现与 PC 软件、开发系统(如仿真器)或网络中的其它设备进行通 信。目前流行的通信一般采用串行或并行模式，而串行模式应用更广泛。 微处理器中常用的集成串行总线是通用异步接收器传输总线、 串行通信接口、 同步外设接口 (SPI)、内部集成电路(I2C) 和通用串行总线，以及车用串行总线，包括控制器区域网(CAN)和本 地互连网(LIN)。这些总线在速度、物理接口要求和通信方法学上都有所不同。本文将对嵌入式 系统设计的串行总线、 驱动器和物理接口这些要求提供一个总体介绍， 为选择最优总线提供指导 并给出一个比较图表(表 1)。为了说明方便起见，本文的阐述是基于微处理器的设计。 串行与并行相比 串行相比于并行的主要优点是要求的线数较少。例如，用在汽车工业中的 LIN 串行总线只 需要一根线来与从属器件进行通信， Dallas 公司的 1-Wire 总线只使用一根线来输送信号和电源。 较少的线意味着所需要的控制器引脚较少。集成在一个微控制器中的并行总线一般需要 8 条或 更多的线， 线数的多少取决于设计中地址和数据的宽度， 所以集成一个并行总线的芯片至少需要 8 个引脚来与外部器件接口，这增加了芯片的总体尺寸。相反地，使用串行总线可以将同样的芯 片集成在一个较小的封装中。 另外，在 PCB 板设计中并行总线需要更多的线来与其它外设接口，使 PCB 板面积更大、 更复杂，从而增加了硬件成本。此外，工程师还可以很容易地将一个新器件加到一个串行网络中 去，而且不会影响网络中的其它器件。例如，可以很容易地去掉总线上旧器件并用新的来替代。 串行总线的故障自诊断和调试也非常简单， 可以很容易地跟踪网络中一个有故障的器件并用 新器件替换而不会干扰网络。但另一方面，并行总线比串行速度快。例如，Rambus 公司的 “Redwood”总线速度可高达 6.4GHz，而最高的串行速度不会超过几个兆赫。 在工业和汽车应用中常用的串行协议 1. UART UART 是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和 接收。 在嵌入式设计中， UART 用来与 PC 进行通信， 包括与监控调试器和其它器件， 如 EEPROM 通信。 a. UART 通信 UART 首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。 消息帧从一个低位起始位开始， 后 面是 7 个或 8 个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现开始位时它 就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART 就在数据位后面 加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误校验。  在接收过程中，UART 从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将 数据字节从串行转换成并行。UART 也产生额外的信号来指示发送和接收的状态。例如，如果产 生一个奇偶错误，UART 就置位奇偶标志。 b. 数据方向和通信速度 数据传输可以首先从最低有效位(LSB)开始。然而，有些 UART 允许灵活选择先发送最低有 效位或最高有效位(MSB)。 微控制器中的 UART 传送数据的速度范围为每秒几百位到 1.5Mb。 例如， 嵌入在 ElanSC520 微控制器中的高速 UART 通信的速度可以高达 1.1152Mbps。 UART 波特率还受发送和接收线对 距离(线长度)的影响。 目前， 市场上有只支持异步通信和同时支持异步与同步通信的两种硬件可用于 UART。 前者 就是 UART 名字本身的含义，在摩托罗拉微控制器中被称为串行通信接口(SCI)；Microchip 微 控制器中的通用同步异步收发器(USART)和在富士通微控制器中的 UART 是后者的两个典型例 子。 c. 计算机中的 UART UART 是计算机中串行通信端口的关键部分。在计算机中，UART 相连于产生兼容 RS232 规范信号的电路。RS232 标准定义逻辑“1” 信号相对于地为 3 到 25 伏，而逻辑“0”相对于地为-3 到-25 伏。所以，当一个微控制器中的 UART 相连于 PC 时，它需要一个 RS232 驱动器来转换 电平。 2. 同步外设接口 同步外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，该总线大量用在与 EEPROM、ADC、FRAM 和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。 a. SPI 通信 该总线通信基于主-从配置。它有以下 4 个信号： MOSI:主出/从入 MISO:主入/从出 SCK:串行时钟 SS:从属选择 芯片上“从属选择”(slave-select)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。 在 SPI 传输中，数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟 脉冲， 摩托罗拉没有定义任何通用 SPI 的时钟规范。 然而， 最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL) 和时钟相位(CPHA)两个参数，CPOL 定义 SPI 串行时钟的活动状态，而 CPHA 定义相对于 SO数据位的时钟相位。CPOL 和 CPHA 的设置决定了数据取样的时钟沿。 b. 数据方向和通信速度 SPI 传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高达 5Mbps，具体速度大小取决于 SPI 硬件。例如，Xicor 公司的 SPI 串行器件传输速度能达到 5MHz。 c. SPI 与 UART 比较 SPI 通信快于 UART 通信， 两者都可以用在中等速度外设的通信中， 例如非易失性 EEPROM 存储器。然而，SPI 更常用于 EEPROM 或数模变换器的通信中。 有些 UART 能支持 SPI 通信，在这种情况下，会用一个通用 IO 作为从属选择引脚。  3. I2C 总线 I2C 是由飞利浦公司开发的双线同步总线。 像 SPI 一样， 该总线可用来与 EEPROM、 ADC、 DAC 和 LCD 这类慢速器件进行通信。 a. I2C 通信 I2C 是一个半双工、多主总线，该总线网络有一个或几个主控器件和很多个从器件。信息由 两条串行线传输：串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)。图 1 显示了使用两个主控和三个从器 件相连接的例子。 网络中的每一个器件都预指定一个 7 位或 10 位的地址。飞利浦会给器件制造商分配地址， 也有一个特定的地址用于高速通信，以及一个通用呼叫地址用于与网络中所有器件的通信。 10 位寻址的优点是允许更多的器件(高达 1024 个)布置在网络中。然而，总线中器件的数目取决于 总线的电容量，必须限制在 400pF 以内。 主控器件发起数据传送，并提供用于通信的时钟信号。通信开始于 SCL 为高电平时 SDA 由高到低的转换，紧接着是一个 7 位或 10 位的从地址，一个数据方向位(R/W)，一个应答位和 停止状态。 停止状态定义为在时钟信号为高时数据线电平由低到高的转换。 每一个数据字节长度 为 8 位，单次传送的字节数并没有限制。 由于 I2C 是一个多主总线，因此可能有两个或更多的主控器件同时试图访问总线，在时钟 信号为高电平时在总线上置“1”的主控器件赢得总线仲裁。 I2C 有三种不同的运行模式：标准、快速和高速模式。在使用快速和高速模式时，可能某个 从属器件不能像主控器件那么快地处理数据。此时，从属器件会将 SCL 线拉至低电平来保持总 线，这迫使主控器件进入等待状态，直至从属器件准备就绪。 b. 数据方向和通信速度 数据传输首先从最高位开始。I2C 总线设计用于三种数据传输速度，每个都向下兼容性： 低速，数据传输率为 0 到 100kbps；快速，数据传输率可以高达 400kbps；高速，数据传 输率可以高达 3.4Mbps。 c. I2C 与 SPI 比较 I2C 和 SPI 都能用于低速器件的通信,而 SPI 的数据传输速率高于 I2C。 此外， SPI 具有一个 内在地址功能，不需要设计一个额外的寄存器来测试地址，从而减少软件和硬件的设计开销。 4. 控制器区域网络 控制器区域网络(CAN)是一个多主异步串行总线。 由于它具有优良的错误处理机制及可靠的 数据传送性能， 该总线在汽车工业中非常普遍， 在高安全系数要求的医疗行业中也正在得到普及。 CAN 最初由德国的 Robert Bosch 公司开发，提供给汽车电子系统所用的低成本通信总线， 现在已经成为国际标准， 被采用为高速应用的 ISO11898 标准和用于低速应用的 ISO11519 标准。 a. CAN 通信 当总线空闲时， 任何 CAN 节点都可以开始数据发送。 如果两个或更多的节点同时开始发送， 就使用标识符来进行按位仲裁以解决访问冲突。CAN 是一个广播类型的总线，所有节点都接收 总线上的数据，硬件上的过滤机制决定消息是否提供给该接点用。 b. 四种消息帧的类型 数据帧：该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，它 们的唯一本质区别在于标识符的长度：CAN 标准帧，也称为 CAN2.0A，支持 11 位长度的标识  符；另一个是 CAN 扩展帧，也称为 CAN2.0B，支持 29 位长度的标识符。图 2 显示了两种规范 的 CAN 数据帧。 远程帧：此帧由一个接收 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： 此帧将任何总线错误通知其它单元， 在接收到这个帧时发送器会自动进行消息重发。 超载帧： 超载帧由一个忙的 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。 c. CAN 硬件术语 基本 CAN(Basic CAN)控制器：这是一种廉价的 CAN 控制器，具有有限的发送/接收消息缓 冲器，以及有限的 CAN 消息过滤机制。 完全 CAN(Full CAN)控制器：完全 CAN 是一个高成本、高性能的 CAN 控制器，具有能缓 冲 8 个或更多消息的缓冲器用于接收和发送。例如，富士通的集成 CAN 微控制器能提供 16 个 消息缓冲器用于接收和发送。此外，富士通的 MB90443 微控制器能灵活地将两个 CAN 控制器 的消息缓冲器组合在一个中，以形成能缓冲 32 个消息的缓冲器。 标准 CAN 控制器：该 CAN 控制器能够处理仅有 11 位标识符的消息。 扩展 CAN 控制器：该控制器能够处理含有 11 位和 29 位标识符的消息。 时间触发 CAN(TTCAN)控制器：该 CAN 控制器根据时间和事件的触发来安排 CAN 消息， 增强了 CAN 网络的总体性能和行为的确定性。 d. 数据方向和通信速度 数据字节的传输首先从最高位开始。一个 8 位的数据字节能在一次发送中进行传输，最大 的 CAN 总线速度是 1Mbps。 e. CAN 在汽车中的应用 图 3 的例子显示了 CAN 网络是如何通过富士通的 16 位 CAN 微控制器在汽车中应用。 f. 物理接口 大多数 CAN 微控制器需要一个外部收发器来连接物理总线。目前市场上提供以下一些收发 器： 高速 CAN 收发器有飞利浦的 82C251，TI 的 SN65/75LBC031，Bosch 的 CF150,C250， Unitrode 的 UC5350； 低速 CAN 收发器有飞利浦 82C252、TJA1053，西门子 TLE 6252G； 单线 CAN 收发器有飞利浦 AU5790，英飞凌 TLE 6255，Delphi DK166153。 5.本地互连网络 本地互连网络(LIN)是一个低成本、单线串行总线，能执行全双工串行通信。LIN 用在汽车 的分布式电子系统中，例如与智能传感器和传动器的通信。LIN 协议能采用低成本的 UART/SCI 接口来实现，几乎所有的微控制器都提供这些接口。 a. LIN 通信 LIN 网络由一个主控和多个从器件组成，主控器件发起所有的通信。 所有节点执行包括发送和接收任务在内的从属通信任务。此外，主节点执行主控发送任务， 主控任务能决定什么时候、哪一个帧将在总线上传输。在该方式中，没有总线仲裁，并且在最坏 情况下每个消息的时间很容易计算。当一个消息帧发送时，在接收和过滤标识符后，仅有一个从 器件得到激活。  总线上的所有消息以帧的形式发送，帧由一个帧头和响应字段(response field)组成。主控器 件始终在总线上发送帧头，帧头至少由一个 13 位字段、一个同步字节和一个 6 位标识符组成， 该标识符的范围为 0 到 63。响应字段由两个、四个和八个数据字节和具有倒置 8 位和的校验和 字段，以及所有的数据字节和标识符组成。 图 4 显示了在一个消息帧上所有字段的排列顺序。 b. 数据方向和通信速度数据字节的传送首先从 LSB 开始，LIN 总线的最大速度是 20kbps。 c. 物理接口 只有很少微控制器集成有专用的 LIN 硬件，大多数供应商用 SCI 或 UART 来提供支持。因 为 LIN 物理层是一个从汽车自诊断用 ISO9141 标准引出的单线 12V 总线，所以需要一个外部 LIN 收发器来转换电平。例如当前市场上已有供货的摩托罗拉 IMC33689 LIN 和英飞凌公司的 TLE6259-2G 收发器。 d. CAN 与 LIN 的比较 CAN 和 LIN 两者都使用在汽车工业中。CAN 用于汽车中的高速和低 速网络，而 LIN 仅用于低速网络，如门控制单元。在很多方面，CAN 比 LIN 更贵也更可靠，必 需在可靠性和为设计硬件与软件支付额外成本之间进行权衡。由于 LIN 的成本较低且容易在 UART 中实现，故在低速网络应用方面 LIN 有望替代 CAN。 6. 其它通用串行总线 用在微控制器工业中的其它总线有 RS422、RS485、USB 和 Microwire. RS422 和 RS485 通信可以用一个 UART 来执行。因此，在用于这些总线时微控制器中不 需要增加另外的硬件。 USB 总线的普及性极大地鼓舞了微控制器制造商把 USB 控制器集成到他们的微控制器中。 将外围器件加到 USB 总线中是很容易的，并不需要重自举系统。Cypress 半导体公司和其它业 界主导厂商都提供各种系列 USB 芯片来满足市场的需要。 国家半导体公司(NSC)开发的单线总线 Microwire 用在许多微控制器和像 EEPROM 这类非 易失性存储器，以及 ADC 中。该总线能像 SPI 一样提供同步通信，可用在使用 SPI 的地方。有 些微控制器供应商通过使用 UART 来支持 Microwire 总线。 FlexRay 是一种在汽车工业中即将推出的新型总线，可用在使用 CAN 总线的地方，该总线 的速度是 CAN 总线的 10 倍， 可以达到 10Mbps。 目前微控制器制造商正在努力开发具有 FlexRay 总线的器件。 总线选择准则 不同的应用在选择总线的标准方面并不同，下面是一些进行总线选择的通用参考准则： 1. 评估使用不同串行总线在网络上连接各种器件的系统成本。例如，在汽车应用中，一个 只需要控制功能的系统可以用像 LIN 这类低成本的串行总线来管理。 2. 在效率、 速度和可靠性方面确定对你最重要的性能。 例如， 对于一个安全关键系统来讲， 可靠性是极为重要的，故而 CAN 是较好的选择。 3. 确定在网络上将连接多少器件，以及总线将可能具有的电容量。有些串行总线对连在网 络上的器件数目有限制。 4. 注意器件间的距离，有些串行总线只支持短距离通信。 5. 如果用在汽车中，CAN 或 LIN 是较好的选择。由于它们具有很强的鲁棒性，因此具有较 强的容故障能力和传输可靠性

按照工作模式不同,总线可分为两种类型,一种是并行总线,它在同一时刻可以传输多位数据,好比是一条允许多辆车并排开的宽敞道路,而且它还有双向单向之分;另一种为串行总线,它在同一时刻只能传输一个数据,好比只容许一辆车行走的狭窄道路,数据必须一个接一个传输、看起来仿佛一个长长的数据串,故称为“串行”。.5GHz,我们以×16举例,这里的16就代表16对双向总线,一共64条线路,每4条线路组成一个通道,二条接收,二条发送。这样我们可以换算出其总线的带宽为2.5GHz×16/10=4GB/s(单向)。除10是因为每字节采用10位编码。

IIC 即Inter-Integrated Circuit(集成电路总线），这种总线类型是由飞利浦半导体公司在八十年代初设计出来的一种简单、双向、二线制、同步串行总线，主要是用来连接整体电路(ICS) ，IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源。这种方式简化了信号传输总线接口。即I2C，一种总线结构。例如：内存中的SPD信息,通过IIC，与BX芯片组联系，IIC 存在于英特尔PIIX4结构体系中。随着大规模集成电路技术的发展，把CPU和一个单独工作系统所必需的ROM、RAM、I/O端口、A/D、D/A等外围电路集成在一个单片内而制成的单片机或微控制器愈来愈方便。目前，世界上许多公司生产单片机，品种很多。其中包括各种字长的CPU，各种容量的ROM、RAM以及功能各异的I/O接口电路等等，但是，单片机的品种规格仍然有限，所以只能选用某种单片机来进行扩展。扩展的方法有两种：一种是并行总线，另一种是串行总线。由于串行总线的连线少，结构简单，往往不用专门的母板和插座而直接用导线连接各个设备。因此，采用串行线可大大简化系统的硬件设计。PHILIPS公司早在十几年前就推出了I2C串行总线，利用该总线可实现多主机系统所需的裁决和高低速设备同步等功能。因此，这是一种高性能的串行总线。

3、Profibu现场总线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意为现场信息规范，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(1)标 准，可实现总线供电与本质安全防爆。

现场总线(Fieldbus)是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于现场总线技术过程自动化、 制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间 的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到 世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技 术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有 一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具 有不同上层高速数据通信网的特色。

7、CC-Link现场总线CC-Link是 Control&CommunicationLink(控制与通信链路系统)的缩写，在1996年11月，由三菱电机为主导的多家公司推出，其增 长势头迅猛，在亚洲占有较大份额，目前在欧洲和北美发展迅速。在其系统中，可以将控制和信息数据同时以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓 越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网 络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005年7月CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。