現場總線

1 現場總線的概念  
現場總線是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。  
現場總線技術將專用微處理器置入傳統的測量控制儀表，使它們各自具有了數字計算和數字通訊能力，采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網絡系統，并按公開、規范的通信協議，在位于現場的多個微機化測量控制設備之間及現場儀表與遠程監控計算機之間，實現數據傳輸與信息交換，形成各種適應實際需要的自動控制系統。  
現場總線是20世紀80年代中期在國際上發展起來的。隨著微處理器與計算機功能的不斷增強和價格的降低，計算機與計算機網絡系統得到迅速發展。現場總線可實現整個企業的信息集成，實施綜合自動化，形成工廠底層網絡，完成現場自動化設備之間的多點數字通信，實現底層現場設備之間以及生產現場與外界的信息交換。  
2 現場總線的發展趨勢  
1983年，Honeywell推出了智能化儀表，它在原模擬儀表的基礎上增加了計算功能的微處理器芯片，在輸出的4～20mA直流信號上迭加了數字信號，使現場與控制室之間的連接模擬信號變為數字信號。之后，世界上各大公司推出了各種智能儀表。智能儀表的出現為現場總線的誕生奠定了基礎。  
智能儀表的出現為現場信號的數字化提供了條件，但不同廠商提供的設備通信標準不統一，束縛了底層網絡的發展�，F場總線要求不同的廠商遵從相同的制造標準，組成開放的互連網絡是現場總線的發展趨勢。  
3 現場總線的特點與優點  
現場總線系統打破了傳統控制系統采用的按控制回路要求，設備一對一的分別進行連線的結構形式。把原先DCS系統中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊放入現場設備，加上現場設備具有通信能力，因而控制系統功能能夠不依賴控制室中的計算機或控制儀表，直接在現場完成，實現了徹底的分散控制。  
現場總線控制系統既是一個開放通信網絡，又是一種全分布控制系統。它把作為網絡節點的智能設備連接成自動化網絡系統，實現基礎控制、補償計算、參數修改、報警、顯示、監控、優化的綜合自動化功能。是一項以智能傳感器、控制、計算機、數字通信、網絡為主要內容的綜合技術。  
現場總線系統在技術上具有以下特點：  
3．1 系統具有開放性和互用性  
通信協議遵從相同的標準，設備之間可以實現信息交換，用戶可按自己的需要，把不同供應商的產品組成開放互連的系統。系統間、設備間可以進行信息交換，不同生產廠家的性能類似的設備可以互換。  
3．2 系統功能自治性  
系統將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現場設備中完成，現場設備可以完成自動控制的基本功能，并可以隨時診斷設備的運行狀況。  
3．3 系統具有分散性  
現場總線構成的是一種全分散的控制系統結構，簡化了系統結構，提高了可靠性。  
3．4 系統具有對環境的適應性  
現場總線支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現供電和通信，并可以滿足安全防爆的要求。  
由于現場總線結構簡化，不再需要DCS系統的信號調理、轉換隔離等功能單元及其復雜的接線，節省了硬件數量和投資。簡單的連線設計，節省了安裝費用。設備具有自診斷與簡單故障處理能力，減少了維護工作量。設備的互換性、智能化、數字化提高了系統的準確性和可靠性。還具有設計簡單，易于重構等優點。  
4 幾種有影響的現場總線技術  
4．1 基金會現場總線  
基金會現場總線(FF)于1994年由美國Fisher－Rosemount和Honeywell為首成立。它以ISO／OSI開放系統互連模型為基礎，取其物理層、數據鏈路層、應用層為FF通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層�；�金會現場總線分H1和H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為31．25kbps，可支持總線供電和本質安全防爆環境。支持雙絞線、光纜和無線發射，協議符號IEC1158－2標準。傳輸信號采用曼冊斯特編碼。  
4．2 LonWorks  
它由美國Echelon公司推出，它采用ISO／OSI模型的全部7層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質，并開發了本質安全防爆產品，被譽為通用控制網絡。采用LonWorks技術和神經元芯片的產品，被廣泛應用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統、辦公設備、交通運輸、工業過程控制等行業。