光电经纬仪中现场总线的选择与应用

　　光电经纬仪是一种用于空间移动目标跟踪定位的高精度光电探测仪器,是迄今为止在空间目标定位测量中精度最高的航迹测量系统。因其具有实时、高精度、动态跟踪和能够实现图像再现等优点,被广泛应用于航空、航天、武器实验、天文观测等科研和军事领域。由于各分系统探测器输出数据结构不同,内部通信方式主要有RS 232,RS422/485,并口等。但这几种通信方式存在较多的先天性缺陷:通信速率低、传输距离短、线路利用率低、抗干扰能力差、容错性差、不易扩展、难以维修和测试。多种通信方式并行应用使系统结构复杂、电磁干扰增多、工作不稳定,加之通信距离长、工作环境干扰多等因素,最终导致了设备稳定性、抗干扰性和后期可维护性等指标大幅度降低。

　　随着光电跟踪探测技术的发展,传统的通讯方式已无法满足要求。要解决上述问题,就需要寻找一种在实时性、可靠性等方面均能满足经纬仪要求的通信方式来统一设备内部的通信。在对各种串行数据通信方式的比较中,把目光投向了现在正处于开发热潮中的现场总线。

　　1　现场总线简介

　　在工业自动化领域内,“现场总线”一词是指将安装在现场的智能变送器和智能执行机构等连接在一条现场通信总线上的控制系统,现场总线控制系统(FieldBusControl System,FCS)是由数字通信设备和监控设备组成的分散控制系统,是下一代过程控制系统的基础。

　　现场总线是一种全数字化、开放的、双向的多站串行通信系统,具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强,通信速率快,造价低廉,维护成本低等特点。随着微型计算机,特别是嵌入式系统的高速发展,现场总线技术虽然从20世纪80年代才开始形成,但却得到迅速的发展,到现在已经有好几种现场总线技术走向成熟并逐步地推广应用,在其应用领域显示出特有的优势和强大的生命力。由于采用现场总线将使控制系统结构简单、系统安装费用少并且易于维护;用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点,现场总线技术越来越受到人们的重视[1]。但由于各种现场总线侧重面不同,各有相应的应用领域,而且企业为了能够获得更大的经济利益而努力扩大自己已有技术在国际标准中所占的份额,导致了目前多种现场总线并存的现象。

　　2　几种常见的现场总线

　　目前比较流行的现场总线主要有: FF, PROFIBUS,LonWorks, HART, CAN。

　　2.1　FF

　　FF (Foundation FieldBus,基金会现场总线)由现场总线基金会组织开发,是一种全数字式的串行双向通讯系统。体系结构参照ISO/OSI模型的第1, 2, 7层,即物理层、数据链路层和应用层,另外增加了用户层。FF提供2种物理标准:H1和H2。目前面市的H1总线为用于过程自动化的低速总线,波特率为31.25 kb/s,传输距离200～1 900 m(取决于传输介质)。高速总线H2计划已被HSE代替。目前FF总线应用范围仍然较小。