INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其發(fā)展

從圖2的幀格式可以看出，一個(gè)傳輸周期由主站啟動(dòng)并以一定的數(shù)據(jù)序列開始，這包括跟在輸出數(shù)據(jù)后的LBW回送字。集總幀輸出后所有輸出數(shù)據(jù)都正確地送入相應(yīng)的設(shè)備中。過程數(shù)據(jù)后繼的32位長(zhǎng)的幀校驗(yàn)序列FCS用于校驗(yàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，它由一個(gè)16位CRC多項(xiàng)式來實(shí)現(xiàn)。

由于采用集總幀傳輸數(shù)據(jù)，INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的通信效率大大高于其它現(xiàn)場(chǎng)總線。表2列出各種現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸效率的對(duì)比情況，這種對(duì)比是以32個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)為例，其中包括20個(gè)8位輸入設(shè)備和12個(gè)8位輸出設(shè)備。

表2 各種現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸效率的比較

從表中可以看出，INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的通信效率高過52%，Ethernet網(wǎng)絡(luò)的通信效率僅為0.77%。正因?yàn)槿绱?，目前正在迅速發(fā)展的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，較多的采用INTERBUS等時(shí)傳輸協(xié)議。

INTERBUS 應(yīng)用層（AL）提供的服務(wù)負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的周期發(fā)送（過程數(shù)據(jù)通道）和數(shù)據(jù)非周期發(fā)送（參數(shù)通道）。過程數(shù)據(jù)通道允許非常有效和高速地傳輸與過程相關(guān)數(shù)據(jù)，例如一個(gè)主站和從站之間設(shè)定值和實(shí)測(cè)值。通常，過程數(shù)據(jù)通道發(fā)送的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但處于高度動(dòng)態(tài)和更新這中，通過過程數(shù)據(jù)通過，應(yīng)用程序直接訪問DLL。對(duì)數(shù)據(jù)的周期發(fā)送，INTERBUS使用推廣式發(fā)布者/預(yù)定者模式高效地傳送數(shù)據(jù)，相應(yīng)的應(yīng)用關(guān)系協(xié)議機(jī)制 （ARPM） 為“網(wǎng)絡(luò)調(diào)度意向緩沖 （BNU）” 方式。過程數(shù)據(jù)通道并行的參數(shù)通道以非周期方式在兩個(gè)通信伙伴間傳送復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。在參數(shù)通道是傳遞的數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)無要求，且傳輸量很小。它通常用于參數(shù)的初始化。非周期傳輸采用客戶/服務(wù)器通信模式，主站和從站都可以做為客戶或服務(wù)器。為非周期傳輸提供的兩種用戶ARPM這“具有流量控制的用戶發(fā)起雙向隊(duì)列式” （QUB-FC） 和“透明模式用戶發(fā)起雙向隊(duì)列式”（QUB-TM）。

3、INTERBUS通信行規(guī)

由于現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)是概念性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，理認(rèn)性強(qiáng)、概念抽象、涉及面廣。為了方便用戶設(shè)計(jì)的應(yīng)用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，IEC/TC65/SC65C數(shù)據(jù)通信委員會(huì)最近制定了“IEC61784用于連續(xù)的離散制造工業(yè)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線通信行規(guī)集”，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各類通信設(shè)備通信協(xié)議棧的選擇規(guī)范。在標(biāo)準(zhǔn)中INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線被規(guī)定為第6類通信行規(guī)族Communication Profile Families (CPF) 6。在JB/T 10308.8《INTERBUS規(guī)范》中，首次將通信行規(guī)入現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，以方便國(guó)內(nèi)廣大用戶。

根據(jù)INTERBUS規(guī)范，確定了三種預(yù)定義的通行行規(guī)，每一種通信行規(guī)都提供一組完善的規(guī)定和附加條件限制，以保證INTERBUS設(shè)備能互操作。對(duì)一些獨(dú)特設(shè)備要進(jìn)一步選擇服務(wù)服務(wù)、參數(shù)和參數(shù)年值。三種被定義通信行規(guī)為：

行規(guī)6/1：行規(guī)6/1定義了一般標(biāo)準(zhǔn)的INTERBUS行規(guī)，該行規(guī)包括AL、DLL和PHL服務(wù)選擇以及符合INTERBUS應(yīng)用訪問的協(xié)議定義；

行規(guī)6/2：行規(guī)6/2擴(kuò)充行規(guī)6/1的非周期數(shù)據(jù)交換能力。它規(guī)定通過AR-Send-Data-AcknowLedge透明訪問INERBUS設(shè)備，它適合帶有其它協(xié)議棧如TCP/IP的基于TCP/IP應(yīng)用程序的設(shè)備。該協(xié)議棧使用AR-Send-Data-Acknowledge而不影響行規(guī)定義；

行規(guī)6/3：行規(guī)6/3使用一簡(jiǎn)化的服務(wù)組，用于非周期數(shù)據(jù)交換，適合有限資源的INTERBUS設(shè)備。

符合通信行規(guī)的主站或從站設(shè)備，依據(jù)CP標(biāo)識(shí)符合可以進(jìn)一步細(xì)分，CP標(biāo)識(shí)符見表3。關(guān)于CPF6通信行規(guī)的詳細(xì)規(guī)定請(qǐng)參見《JB/TI0308.8INTERBUS規(guī)范》。

表3 設(shè)備CP標(biāo)識(shí)符分配

4、INTERBUS技術(shù)的新發(fā)展

隨著IT技術(shù)發(fā)展，INERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在擴(kuò)大應(yīng)用的實(shí)踐中不斷完善與發(fā)展。

4.1 INTERBUS總線將與PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)有機(jī)地結(jié)合

從2004年4初月開始，INERBUS Club決定與Profibus Intenational(PI)聯(lián)手合作開發(fā)PROFINET實(shí)時(shí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，PROFINET 是基于以太網(wǎng)的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，它構(gòu)成從I/O級(jí)直至管理級(jí)的基于組件分布自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)方案，INTERBUS與PROFINET相結(jié)合的系統(tǒng)構(gòu)成示于圖3。從圖中看出，INTERBUS通過代理服務(wù)器與PROFINET實(shí)時(shí)以以太網(wǎng)絡(luò)相連，用戶在采用PROFINET方案后，仍使用原有的INERBUS的高效通信協(xié)議對(duì)PROFINET是一種補(bǔ)充。因而，INTERUBS與PRKFINET的結(jié)合將為許多客戶提供一種理想方案。

圖3 INTERBUS與PROFINET構(gòu)成的系統(tǒng)

4.2 INTERBUS與Safety技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)場(chǎng)安全總線

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，如何將安全信號(hào)也引入到現(xiàn)場(chǎng)中來，構(gòu)成一體化安全儀表系統(tǒng)，已成為當(dāng)務(wù)之急，為適應(yīng)這種需要菲尼克期公司得出一個(gè)經(jīng)濟(jì)、可靠的解決方法INTERBUS-Safety，該安全總線采用增加一個(gè)Safe Control控制模塊的方法，使常規(guī)的控制器能成為一個(gè)控制和處理安全數(shù)據(jù)的兼容系統(tǒng)，詳見圖4。Safety Control控制模塊工作在INTERBUS總線中利用總線網(wǎng)絡(luò)來控制現(xiàn)場(chǎng)總線中安全數(shù)據(jù)和安全模塊之間的信息傳輸。