P-NET現(xiàn)場總線技術分析與應用
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P-NET現(xiàn)場總線技術由Proces-Data A／S公司研究并開發(fā)，是一種全世界通用的開放型標準化總線。P-NET的設想出現(xiàn)于1983年的丹麥，比其它總線更早。由于P-NET采用通用的硬件和軟件，所以它的改進與升級都比較快，其中有些性能超過了Profibus，例如虛擬令牌傳遞比Profibus的實際報文信息傳遞節(jié)省很多信道容量。
P-NET采用主從制，但有多個主站。多主站現(xiàn)場總線的第一個產(chǎn)品在1984年開發(fā)出來，多網(wǎng)絡和多端口功能于1986年增加到協(xié)議范圍中，第一個運行的P-NET多端口產(chǎn)品生產(chǎn)于1987年，P-NET標準在1989年成為一個開放和完整的標準適用于各個國家。由于用戶對P-NET的興趣不斷增加，國際P-NET用戶組織在一年后成立。而現(xiàn)在的歐洲標準EN50170第一卷是P-NET，第二卷是Profibus，第三卷是WorldFIP。
2、P-NET主要特點（Main characteristic）
P-NET是一種多主控器主從式總線（每段最多可容納32個主控器），使用屏蔽雙絞線電纜RS485，每段總線最長1200米，每段最多可聯(lián)結125個設備，總線分段之間使用中繼器,數(shù)據(jù)以NRZ編碼異步式傳輸，傳輸速率76.8kbit/s。
P-NET可以將生產(chǎn)過程的各個部分，如過程控制計算機、傳感器、執(zhí)行器、I／O模塊、小型可編程控制器等，通過共用一根雙芯電纜加以連接，如圖1所示。與傳統(tǒng)布線相比，P-NET現(xiàn)場總線技術在工業(yè)控制中具有相當?shù)膬?yōu)勢，它大大簡化了設計和安裝，減少了布線的數(shù)量和費用，降低了各種設備故障發(fā)生的可能性，實現(xiàn)更直接也更廣泛的使用功能。
P-NET總線只提供了一種傳輸速率，它可以同時應用在一個復雜工廠自動化系統(tǒng)的幾個層次上，而各層次的傳輸速率保持一致。這樣構成的多網(wǎng)絡結構使各層次之間的通信不需要特殊的耦合器，幾個總線分段之間可實現(xiàn)直接尋址。任何P-NET模塊，包括主站，可以與總線聯(lián)接或斷開，而不影響總線的其它部分。這樣一來，模塊在系統(tǒng)運行時可以互換，而且在系統(tǒng)持續(xù)運行時可以對系統(tǒng)進行擴展。
圖1 P-NET總線連接圖
P-NET不采用專用芯片，它對從屬器的通信程序僅需幾千字節(jié)的編碼。由于P-NET采用同一微處理器控制節(jié)點的主要任務和通信功能，所以它比獨立芯片/微處理器結構節(jié)省了選擇波特率和設置節(jié)點地址的dip開關?！靶∠到y(tǒng)，低成本”是P-NET總線的主要特征。
P-NET系統(tǒng)可用于把參數(shù)和程序下裝到模塊，從而對過程進行控制，系統(tǒng)還可以自動檢查現(xiàn)場設備和電纜的故障。與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)相比，它的優(yōu)勢在于：簡化了設計與安裝；降低了電纜用量與成本；減少了安裝與維護成本；使將來系統(tǒng)的擴展更為方便；智能化P-NET傳感器和執(zhí)行器還提供了比傳統(tǒng)線路更優(yōu)越的診斷特性。
3、P-NET體系結構(System structure)
3、1P-NET系統(tǒng)結構
P—NET總線系統(tǒng)采用OSI“開放系統(tǒng)互連”參考模型的第1，2，3，4，7層，并利用信道結構定義用戶層。
第一層物理層：定義了在網(wǎng)絡上傳輸原始數(shù)據(jù)位的形式，在這一層描述了系統(tǒng)的電氣接口、波特率、線纜等。
第二層數(shù)據(jù)鏈路層：控制總線的存??；生成和識別幀界，識別節(jié)點地址；執(zhí)行傳輸過程中的錯誤監(jiān)測功能；用于實現(xiàn)多主機特性，將數(shù)據(jù)整理后送入源地址或目標地址，并進行故障檢查。
第三層網(wǎng)絡層：實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層與服務層的信息傳輸，并執(zhí)行網(wǎng)關的功能。網(wǎng)絡層就象是P-NET的郵局，根據(jù)源地址和目的地址接受和發(fā)送信息。一條信息可能被要求從一個P-NET網(wǎng)站中送出，或送入另一臺P-NET服務器，或送回所要求的設備，或返回原節(jié)點。
第四層服務層：完成兩個不同的任務，一是提供P-NET服務，根據(jù)程序從內(nèi)部存儲器中讀寫數(shù)據(jù)；二是記錄已發(fā)出請求正等待回應的信息數(shù)量，當一條請求得到響應時，便被送回源地址。
第七層讓應用程序能夠訪問其他設備變量，這一功能靠發(fā)送一個命令塊來實現(xiàn)，命令塊中包含一些參考消息，內(nèi)有設備地址等詳細資料。
P-NET還具有一些通道結構，可視作系統(tǒng)的第八層。在P-NET中，對相關變量的采集和對單個過程信號的處理，可一起被視作一個過程對象，這就是所謂的通道。
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