创新的ETN数据库式现场总线徐绍衡常熟市电子仪器厂215500摘要工业控制系统广泛使用现场总线，目前的现场总线采用通讯方式，通信手工编程，同时目前的现场总线通讯速率太低，不能满足发展的需要。本文介绍创新发展了“以太网数据库式现场总线”，简称ETN，高速同时采用分布数据库格式，通讯自动化，是新一代的现场总线。工业控制系统广泛使用现场总线，国际上有FF、PF、CAN等十多种现场总线，其中CAN用得最多。目前的现场总线均采用通讯方式，需要大量的手工编程，通信编程不能自动化，使用很麻烦，采用现代的数据库方式，所有节点共享数据库，彻底淘汰通信方式，实现控制管理一体，是技术发展的方向；同时现有的现场总线速度低（最快1M）、不能满足发展需要。我们创新发展了“以太网数据库式现场总线”，简称ETN，与现有的CAN现场总线比较，ETN有明显的优点，可以作为新一代的现场总线：1．以太网通讯速度为1000M/100M/10M自动兼容，相同通讯距离的传送速率ETN比CAN快100-10000倍，虽然ETN报文比CAN约长5倍，但总的传送速度快2-4个数量级，是CAN无可比拟的，ETN报文动态响应速度在1毫秒以内，可应用于高要求的机器人系统。2．ETN协议完善，网络避碰能力强，在网络负荷小于70%时绝不丢报文，总线可靠性比CAN初等通讯协议进步很多，以太网节点间是电气隔离的，抗工业现场的强干扰，ETN系统可靠。如采用双网络等冗余措施，可用于高可靠系统。3．CAN节点一般在6-15个以内，ETN最多可有2000个节点，作现场总线容量可达64000点以上，也是CAN无可比拟的。4．ETN采用ZL00125634.3专利AutoNet通讯协议，专用接口芯片，采用分布式数据库方式，通讯全自动免编程，所有节点共享全网络数据库，CAN做不到。5．ETN压缩数据库协议使网络带宽小于2MB，同容量系统网络带宽ETN是CAN的千分之一，网络带宽资源可供指挥管理系统共享，是真正的一体化系统。由于带宽小，ETN还可以寄生于已有的网络上，节约资源。6．由于以太网已普及，使ETN低成本地使用有线、无线、光纤、因特网、卫星通道等先进手段方便传送，总线功能强大，成本低，比CAN技术上更新一代。7．ETN采用标准的以太网，分布数据库与组态软件、分布数据库与VB或VC编程软件、分布数据库与大型关系数据库SQL和Oracle等均能嵌入使用，控制与管理完全一体化，软件编程自动化。8．ETN现场总线接口已单芯片化，也有低成本的组件，并有许多大小工程项目成功应用，技术已成熟，可以大批量推广及商业化应用。ETN接口芯片的工作原理ETN接口芯片原理见图一。图一中双口静态RAM的左端口为一个标准8KB静态RAM的接口，作为芯片的用户接口，实际上是一个区的2048个字的分布数据库（芯片仅工作在一个区内，全网络32个区共64000个库），供用户直接读写库使用；双口静态RAM的右端口由CPU及固化AutoNet协议软件控制，并通过以太网控制器与以太网交换机接口，硬件共32个引线脚。软件工作原理是ZL00125634.3专利[文献2]的AutoNet协议：1。CPU侦探本节点数据库的数据变化立即（微秒级）区域广播（组播）。2。CPU将不变化的历史数据慢速轮流区域广播（组播）。因此在一个广播周期内（微秒级）所有节点的接口芯片中RAM本区2048个数据库是一致相等的，从而用户从本节点就读写到全网络的数据库，不需要通信了，全区每个节点动态数据响应小于一毫秒。用此接口连接单片机设备不需要通信就双向高速取得了全网络的数据。供电2芯以太网交换机LED2芯4芯ETNAutoNet固化协议软件以太网控制器静态8KB双口RAM标准8K静态RAMCPU接口逻辑24芯图一32脚ETN接口芯片原理图在电脑上为了方便，采用软件“udboard”全能替代接口芯片，实现同样的功能。ETN的应用ETN应用系统例子如图二，应用要点如下：1．用ETN接口AutoNet芯片连接PLC万用监测控制器AutoNet64。2．用ETN接口AutoNet芯片连接路由器整合现有的各种现场总线。3．用ETN接口AutoNet芯片连接自设计的专用控制单元。4．用ETN软件接口udboard连接区域组态显示屏。5．用ETN软件接口udboard连接各种电脑。6．需要时用ETN软件接口udboard连接服务器。7．总线网络由以太网交换机链接组成。监控系统电脑管理系统电脑服务器（可无）…………UdboardUdboardUdboardUdboardUdboard双以太网平台AutoNetAutoNetAutoNetAutoNe