在工業的發展中，現場匯流排起著非常重要的作用，主要應用於石油、化工、電力、醫藥、冶金、加工製造、交通運輸、國防、航天、農業和樓宇等領域。

今天就給大家介紹一下modbus通訊協議，profibus、FF、CAN匯流排等幾種現場匯流排。

一、導讀

在工業的發展中，現場匯流排起著非常重要的作用，主要應用於石油、化工、電力、醫藥、冶金、加工製造、交通運輸、國防、航天、農業和樓宇等領域。

今天就給大家介紹一下modbus通訊協議，profibus、FF、CAN匯流排等幾種現場匯流排。

二、Modbus通訊協議

1.Modbus的起源和發展

Modbus是由Modicon（現為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年發明的，是全球第一個真正用於工業現場的匯流排協議。

為更好地普及和推動Modbus在基於乙太網上的分散式應用，目前施耐德公司已將Modbus協議的所有權移交給IDA（Interface for Distributed Automation，分散式自動化介面）組織，併成立了Modbus-IDA組織，為Modbus今後的發展奠定了基礎。在中國，Modbus已經成為國家標準GB/T19582-2008。據不完全統計：截止到2007年，Modbus的節點安裝數量已經超過了1000萬個。

為更好地普及和推動Modbus在基於乙太網上的分散式應用，目前施耐德公司已將Modbus協議的所有權移交給IDA（Interface for Distributed Automation，分散式自動化介面）組織，併成立了Modbus-IDA組織，為Modbus今後的發展奠定了基礎。在中國，Modbus已經成為國家標準GB/T19582-2008。據不完全統計：截止到2007年，Modbus的節點安裝數量已經超過了1000萬個。

2.Modbus的應用

應用於電子控制器上的一種通用語言。透過此協議，控制器相互之間、控制器經由網路（例如乙太網）和其它裝置之間可以通訊。

當在同一Modbus網路上通訊時，此協議決定了每個控制器需要知道它們的裝置地址，識別按地址發來的訊息，決定要產生何種行動。

此協議支援傳統的RS-232、RS-422、RS-485和乙太網裝置。許多工業裝置，包括PLC，DCS，智慧儀表等都在使用。

3.Modbus的特點

標準、開放，使用者可以免費、放心地使用Modbus協議，不需要交納許可證費，也不會侵犯智慧財產權。目前，支援Modbus的廠家超過400家，支援Modbus的產品超過600種。

Modbus可以支援多種電氣介面，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。使用者使用容易，廠商開發簡單。

三、FF現場匯流排

1.什麼是FF現場匯流排？

基金會現場匯流排，即FoudationFieldbus，簡稱FF。它以ISO/OSI開放系統互連模型為基礎，取其物理層、資料鏈路層、應用層為FF通訊模型的相應層次，並在應用層上增加了使用者層。

2.FF現場匯流排的特點

基金會現場匯流排分低速H1和高速H2兩種通訊速率。H1的傳輸速率為 3125Kbps,通訊距離可達 1900m (可加中繼器延長),可支援匯流排供電，支援本質安全防爆環境。H2的傳輸速率為 1Mbps和 2.5Mbps兩種，其通訊距離為750m和500m。

物理傳輸介質可支援比絞線、光纜和無線發射，協議符合IEC1158-2標準。其物理媒介的傳輸訊號採用曼徹斯特編碼，每位傳送資料的中心位置或是正跳變，或是負跳變。正跳變代表0，負跳變代表1，從而使序列資料位流中具有足夠的定位資訊，以保持傳送雙方的時間同步。接收方既可根據跳變的極性來判斷資料的“1”、“0”狀態，也可根據資料的中心位置精確定位。

四、PROFIBUS

1.PROFIBUS的由來

PROFIBUS是過程現場匯流排（Process Field Bus ）的縮寫，Profibus是聯邦德國於九十年代初制定的國家工業現場匯流排協議標準，代號DIN19245，由十三家工業企業及五家研究所經過兩年多的時間完成。

1996年經歐洲電工委員會批准被列為歐洲標準EN50170。根據歐洲標準化規則，EN50170於當年自動地在法律上得到歐洲所有國家標準化機構的認可。德國登出了原有的PROFIBUS國家標準DIN19245，以EN50170取而代之。

從現在起，歐洲所有公開的招標都是在EN50170的基礎上進行的.EN50170在保護投資方面為生產廠家和使用者提供了一個最高的標準。 PROFIBUS 提供一個從感測器直至管理層的透明網路。正因為如此，PROFIBUS 可以在許多方面——從汽車工業、機器製造業、食品工業、運輸業直到環保工程等，獲得應用。

2.PROFIBUS的特點

最大傳輸資訊長度為255B，最大資料長度為244B，典型長度為120B。

網路拓撲為線型、樹型或匯流排型，兩端帶有有源的匯流排終端電阻。

傳輸速率取決於網路拓撲和匯流排長度，從9.6Kb/s到12Mb/s不等。

傳輸介質為遮蔽/非遮蔽雙絞線或光纖。

當用雙絞線時，傳輸距離最長可達9.6km，用光纖時，最大傳輸長度為90km。

傳輸技術為DP和FMS的RS-485傳輸、PA的IEC1158-2傳輸和光纖傳輸。

採用單一的匯流排方位協議，包括主站之間的令牌傳遞與從站之間的主從方式。

資料傳輸服務包括迴圈和非迴圈兩類。

3.PROFIBUS的應用

現場裝置層

主要功能是連線現場裝置，如分散式I/O、感測器、驅動器、執行機構、開關燈裝置，完成現場裝置控制及裝置間連鎖控制。主站負責匯流排通訊管理及所有從站的通訊。

車間監控層

如一個車間三條生產線主控制器之間的連線，完成車間級裝置監控。車間級監控包括生產裝置狀態線上監控、裝置故障報警及維護等。通常還具有諸如生產統計、生產排程等車間級生產管理功能。車間級監控通常要設立車間監控室，在操作員工作站及列印裝置上。車間級監控網路可採用Profibus-FMS，它是一個多主網路，在這一級，資料傳輸速度不是最重要的，而是要能夠傳送大容量資訊。

工廠管理層

車間操作員工作站可透過集線器與車間辦公管理網連線，將車間生產資料送到車間管理層。車間管理網作為主網的一個子網，透過交換機、網橋或路由器等連線到廠區骨幹網上，將車間資料整合到工廠管理層。

五、CAN匯流排

1.CAN匯流排的由來

CAN是德國BOSCH及幾個半導體積體電路製造商開發出來的，起初是專為汽車工業所設計的，用於汽車內部測量與執行部件之間的資料通訊，目前，己推廣應用於離散領域，並已由ISO/TC22技術委員會批准為國際標準IS011898(通訊速率1 Mbps)和IS011519 (通訊速率1251cbps )。

2.CAN匯流排技術特點

採用的通訊傳輸介質為雙絞線，通訊速率最高可達1 Mbps/40m，直接傳輸距離最遠可達10km/50kbps。可掛接裝置最多可達110個。

CAN的訊號傳輸採用短幀結構，每一幀有效位元組數最長為8個，因而傳輸時間短，受干擾的機率低。

CAN支援多主站工作方式。網路上任何節點均可在任何時間主動向其它節點發送資訊，支援點對點、一點對多點和全域性廣播方式接受/傳送資料。它採用匯流排仲裁技術，當出現幾個節點同時在網路上傳輸資訊時，優先順序高的節點可繼續傳送資料，而優先順序低的節點則主動停止傳送，從而避免了匯流排衝突。

3.CAN匯流排的應用

CAN匯流排在工控領域主要使用低速-容錯CAN即ISO11898-3標準，在汽車領域常使用500Kbps的高速CAN。

某進口車型擁有，車身、舒適、多媒體等多個控制網路，其中車身控制使用CAN網路，舒適使用LIN網路，多媒體使用MOST網路，以CAN網為主網，控制發動機、變速箱、ABS等車身安全模組，並將轉速、車速、油溫等共享至全車，實現汽車智慧化控制，如高速時自動鎖閉車門，安全氣囊彈出時，自動開啟車門等功能。

CAN系統又分為高速和低速，高速CAN系統採用硬線是動力型，速度：500kbps，控制ECU、ABS等；低速CAN是舒適型，速度：125Kbps，主要控制儀表、防盜等。