6. 现场总线技术

现场总线主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。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。

1. profibus——基于令牌的主从轮询的非稳定性网络

Profibus是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准prEN 50170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。规定了物理层和链路层，增加了直接数据连接拟合作为用户接口。

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。规定了物理层、链路层和应用层。

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。

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，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，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。主站可采取对所有站点广播 （不要求应答）或有选择地向一组站点广播。

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个站点。

2. CAN bus——（CANopen）——基于报文编码和仲裁技术的多主的稳定的网络

        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 1 0km/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。

3. profinet——基于工业以太网的通信网络

        简单一点说，PROFINET=PROFIbus+etherNET，把Profibus的主从结构移植到以太网上，所以profinet会有Controller和Device，他们的关系可以简单的对应于profibus的Master和Slave，当然，是有区别的，但这样对应可以有助于理解。另外由于profinet是基于以太网的，所以可以有以太网的星型、树形、总线型等拓扑结构，而profibus只有总线型。所以profinet就是把profibus的主从结构和ethernet的拓扑结构相结合的产物，其他像等时性等西门子鼓吹的特性其实以太网也有，只不过profinet由于有Controller这样的控制单元可以提高等时性的精度而已。

         PROFINET 是一种新的以太网通讯系统，是由西门子公司和 Profibus 用户协会开发。 PROFINET 具有多制造商产品之间的通讯能力，自动化和工程模式，并针对分布式智能自动化系统进行了优化。其应用结果能够大大节省配置和调试费用。 PROFINET 系统集成了基于 Profibus 的系统，提供了对现有系统投资的保护。它也可以集成其它现场总线系统。 

        简单的说，以太网是一种局域网规范，工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，Profinet是一种在工业以太网上运行的实时技术规范。

总线占用问题的解决：

1. can通过仲裁技术、优先级高的具备占有权。

2. profibus通过令牌方式，得到令牌的为主站，主站具备总线的占有权。

抗干扰问题的解决：

1. 均采用差分技术

2. can还采用节点错误时候的自动关闭功能，具备更高的抗干扰能力，网络具备抗毁性。

如何实现设备间的通信

1. profibus采用主从方式+令牌+轮询方式。每个节点均有地址码，由主站发起，进行通信，含有地址信息。

2. can没有主从方式，通过优先级来仲裁对总线的占有权，每个节点没有地址码。根据报文的ID决定接收或者屏蔽该报文。

主从的定义：

发送请求的为主，接受请求的为从。发送请求的为client，接受请求的为server。

4. modbus（可以理解为一种通信协议）

Modbus 一个工业上常用的通讯协议、一种通讯约定。Modbus协议包括RTU、ASCII、TCP。其中MODBUS-RTU最常用，比较简单，在单片机上很容易实现。

RTU报文：

从机地址+功能号+数据地址+数据+CRC校验。

报文：一个报文就是一帧具有完整意义的数据，一个完整的数据帧就是一个报文