现场总线简介 - 梦开始的地方工控博客技术论文

    一、现场总线简介
    随着控制、计算机、通讯、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次、覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。
    信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线就是顺应这一形势发展起来的新技术。
    现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现，标志着工业控制领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要影响。
    现场总线是应用在生产现场、在微型计算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。它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用背景。
    现场总线技术将专用于微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有数字计算和通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微型计算机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之，它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。它给自动化领域带来的变化正如众多分散的计算机被网络连接在一起，使计算机的功能、加入到信息网络的行列。因此把现场总线技术说成是一个控制技术新时代的开端并不过分。
    使用现场总线技术给用户带来的好处：
    1、节省硬件成本
    2、设计组态安装调试简便
    3、系统的安全可靠性好
    4、减少故障停机时间
    5、用户对系统配置设备选型有最大的自主权
    6、系统维护设备更换和系统扩充方便
    7、完善了企业信息系统为实现企业综合自动化提供了基础
    二、现场总线的种类
    在过去的10年内，出现了许多的总线产品，较流行的有：德国Bosch公司设计的CAN网络（Controller Area Network）,美国Echelon公司设计的LonWorks网络（Local Operation Network），按德国标准生产的Profibus(Profess FieldBus)总线，Rosemount公司设计的Hart（Highway Addressable Remote Transducer）总线，罗克韦尔自动化公司的DeviceNet 和ControlNet等。它们在一定的程度上获得了应用并取得了效益，对现场总线技术的发展和促进发挥了重要的作用，但都未能统一成为国际标准，因而其应用必然受到产品技术程度不足的限制，难以构成真正的FCS。
    现场总线的分类方法很多，这里，我们采用IECSC65c/WG6委员会主席Richard H.Caro的分类方法，将现场总线分为以下3类。
    （1）全功能数字网络
    这类现场总线提供从物理层到用户层的所有功能，标准化工作进行得较为完善。这类总线包括：IEC/ISA现场总线，IEC和美国国家标准。Foundation FieldBus实现了IEC/ISA现场总线的一个子集。Profibus-PA和DP是德国标准，欧洲标准的一部分。LonWorks是Echelon公司的专有现场总线，在建筑自动化、电梯控制、安全系统中得到广泛的应用。
    （2）传感器网络
    这类现场总线包括罗克韦尔自动化公司的DeviceNet，Honeyweill Microswitch公司的 SDS。
    它们的基础是CAN（高速ISO11898；低速ISO11519）。 CAN出现于20世纪80年代，最初应用于汽车工业。许多自动化公司在CAN的基础上建立了自己的现场总线标准。
    （3）数字信号串行线
    这是最简单的现场总线，不提供应用层和用户层。例如Seriplex ，Interbus-S，ASI等。
    　
    三、现场总线的原理和发展概况
    现场总线的实质：现场总线由于标准实质上并未统一，所以对现场总线的定义是各有各的定义。
    下面给出是现场总线的一种定义：国际电工委员会IEC标准。
    现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线的实质含义表现在以下6个方面。
    1、现场通信网络
    用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互联的通信网络。
    2、现场设备互联
    现场设备或现场仪表是指传感器、变速器和执行器等，这些设备通过一对传感线互联，传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等，并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。
    3、互操作性
    现场设备或现场仪表种类繁多，没有任何一家制造商可以提供一个工厂所需要的全部现场设备，所以，互相连接不同制造商的产品是不可避免的。用户希望对不同品牌的现场设备统一组态，构成他所需的控制回路。这些就是现场总线设备互操作性的含义。现场设备互联是基本的要求，只有实现互操作性，用户才能自由地集成FCS。
    4、分散功能块
    FCS废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，把DSC控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站。由于功能块分散在多台仪表中，并可统一组态，故供用户灵活选用各种功能，构成所需地控制系统，实现彻底地分散控制。
    5、通信线供电
    通信线供电方式允许



    　