智能家居几种典型的现场总线介绍

1） PROFIBUS

PROFIBUS是1987年德国联邦科技部集中了13家公司的5个研究所的力量，按ISO/OSI参考模型制订的现场总线的德国国家标准，其主要支持者是德国西门子公司痛入到智能家居系统中，并于1991年4月在DIN19245中发表，正式成为德国标准。开始只有PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS，1994年又推出了PROFIBUS-PA，它引用了IEC标准的物理层（IEC 1158-2，1993年通过），从而可以在有爆炸危险的区域（EX）内连接本质安全型通过总线馈电的现场仪表，这使PROFIBUS更加完善。PROFIBUS已于1996年3月15日批准为欧洲标准EN50170的第2卷。

（1） PROFIBUS组成部分。

① PROFIBUS-FMS （Field Message Specification） 。

它主要用来解决车间级通用性通信任务，可用于大范围和复杂的通信，总线周期一般小于100ms。

②PROFIBUS-DP （Decentralized Periphery）.

这是一种经过优化的高速和便宜的通信总线，它是专门为自动控制系统与分散的I/O设各级之间进行通信设计的。总线周期一般小于10ms。

③PROFIBUS-PA （Process Automation）.

它是专门为过程自动化设计的，它可使传感器和执行器安在一根共用的总线上，甚至在本质安全领域也可接上。根据IEC 1158-2标准，PROFIBUS-PA用双线进行总线供电和数据通信。

（2） PROFIBUS协议结构。

PROFIBUS协议结构是根据IS0 7498国际标准以OSI作为参考模型的。但省略了3-6层，同时又增加了服务层。

PROFIBUS-DP使用了第一层（物理层）、第二层（数据链路层）和用户接口，第三层一七层未加以描述。这种结构确保了数据传输的快速和有效进行，直接数据链路映像（DDLM）为用户接口易于进入第二层。用户接口规定了用户系统和不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为，还提供了传输用的RS-485传输技术或光纤传输技术。

PROFIBUS-FMS:对第一层、第二层和第七层（应用层）均加以定义。

PROFIBUS-PA:采用了扩展的DP协议，另外还使用了描述现场设备行为的过程自动化（Process Automation，PA）规约。根据IEC 115 8-2标准，这种传输技术可确保其本质的安全性并通过总线给现场设备供电。使用分段式耦合器，PROFIBUS-PA设备能很方便地集成到PROFIBUS-DP网络上。PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因而这两套系统可在同一根电缆上同时操作。

（3） PROFIBUS传输技术。

PROFIBUS提供了三种类型的传输。

①用于DP和FMS的RS-485传输。

RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术，这种技术通常称为H2。采用屏蔽双绞铜线，共用一根导线对。线性总线结构允许站点增加或减少，而且系统的分布投入也不会影响到其他站点的操作。后增加的站点对己投入运行的站点没有任何影响。

传输速率可选： 9.6Kbit/s和12Mbit/s之间。

站点数：每分段32个站，不带中继器;带中继器可多达127个站。

②用于PA和姬c 1158-2传输。

IEC 1158-2传输技术是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，通常称为Hl。

传输速率： 31.25Kbit/s， 电压式。

站点数：每段最多为32个，总数最多为126个。

距离：采用双绞线电缆，传输距离可达1900m。

⑧光纤（FO）。

PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体以增加高速传输的最大距离。许多厂商提供专用总线插头，可将RS-485信号转换成光信号和光信号转换成RS-485信号，这样就为RS-485和光纤传输技术在同。—系统上使用提供了一套开关控制的十分简便的方法。

2）基金会现场总线（Fundation Fieldbus，FF）

现场总线基金会是一个国际性的组织，有120多个成员，包括了全球主要的过程控制产品的供应商，基金会成员生产的变送器、DCS系统、执行器，流量仪表占世界市场的90%。

FF是迫于用户的压力于1994年6月由ISP与WorldFIP（北美）合并成立的现场总线基金会。

ISP是可互操作系统协议（Interoperable System Protocol）的简称，它基于德国的PROFIBUS标准，成立于1992年9月， 当时有100多个公司参加，其中以仪表厂为多，由Fisher Rosemount公司牵头。WorldFIP是工厂仪表世界协议（World Factory nstrumentation Protocol）的简称它基于法国的FIP标准， 由Honeywell公司牵头，也有100多个公司参加，不少是PLC制造厂。

（1） FF的协议结构。

FF应用了ISO/OSI模型的第一层、第二层和第七层（应用层），再在应用层上加上了用户层。FF的物理层符合IEC 115 8-2标准，采用IEC 1158-2技术。

（2） FF特点。

由于世界上一些大的仪表公司都参加了FF，所以FF开发的现场总线产品在品种与性能上都能满足过程控制的要求，而且使用方便，FF具有很好的可互操作性和可互换性，可互操作性就是来自同厂家的设备可以相互通信并且可以在多厂家的环境中完成功能，可互换性就是来自不同厂家的设备在功能上可以用同类设备互换。

（3）应用情况。

1997年，由多个供应商提供的基于Hl标准的小的试验系统被用于培训和技术确认，并已在世界上试用。现在也投入使用到智能家居之中，为智能家居的开发应用体统了良好的技术支持。

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