几种总线通信介质访问控制方式

现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通
信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线控制系统既
是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。自

80 年代以来，有几种现场总线技

术已逐渐形成，在一些特定的应用领域显示了各自的优势。

1、 前言
现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通

信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线控制系统既是一个
开放通信网络，又是一种全分布控制系统。自

80 年代以来，有几种现场总线技术已逐渐形

成，在一些特定的应用领域显示了各自的优势。

对用户而言，如何选择适合自己需要的现场总线，来满足工业控制中的实时要求。这需

要了解每种现场总线的特点，尤其是数据链路层的通信介质访问控制方式。按照对时间确定
性的支持，现场总线通信介质访问控制方式主要分为两大类：一类采用事件触发方式，它
不直接支持时间确定性，多数采用随机载波监听方式

(CSMA)，具有代表性的有 CAN 和

LON 等;另一类采用时间触发方式，它直接支持时间确定性，

通常采用令牌方式，它又可以进一步分为：

(1)集中式令牌，具有代表性的有 WorldFIP

和

FF 等;(2)分布式令牌，具有代表性的有 PROFFBUS 等;(3)虚拟令牌，具有代表性的有 P-

NET 等。

为此，本文针对目前比较流行的，且通信介质访问控制方式具有代表性的

4 种现场总

线

——LON、CAN、PBOFIBUS 和 FF 进行简单的介绍，特别是对其通信介质访问控制方式

进行了较详细的描述。

2、 LON(LocalE Operation Networks)
美国

Echelon 公司于 1991 年推出的局部操作网络，在组建分布式监控网络方面具有优

越性。

LON 技术适合于低层次工业网络，在住宅、楼宇管理、暖通、水处理、食品加工、机器控

制与监视等领域被广泛接受。

LONWORKS 采用的 LonTalk 通信协议遵循 ISO/OSI 的全部 7 层模型。LonTalk 协议被封

装在称之为

Neuron 神经芯片中得以实现。Neuron 神经芯片是 IONWORKS 的核心，内含 3

个

8 位 CPC，分别为介质访问控制处理器，网络处理器和应用处理器。可见，Neuon 神经芯

片不仅作为

LON 总线的通信处理器，也作为采集和控制的通用处理器。

LON 支持多种拓扑结构，如总线型、星型、环型、混合型等，和多种传输介质，如双绞

线、电力线、无线电波、红外线、光纤、同轴电缆和电源线等。可以根据不同的现场环境选择不
同 的 收 发 器 和 介 质 。 采 用 双 绞 线 时 ， 通 信 速 率 为

78kbps/2700m/ 每 段 以 节 点 ，

1.25Mbps/130m/每段 64 个节点。Motomla 已开发出 IS-78 本安物理通道，使 LON 网络可以
延伸到危险区域。

LON 的通信介质访问控制方式为带预测 P-坚持 CSMA。当节点有信息要发送而试图占

用通道时，首先在一个固定的周期

Beta 1 检测通道是否处于网络空闲。为了支持优先级，还

要增加优先级时间片，优先级越高的所加的时间片越少。随后再根据网络积压参数

BL 产生

一个随机等待时间片

W’，W’为 0 到 W 之间的随机数，W=BL*16。当延时结束时，网络仍