現場總線的基本概念及其特點

　　隨著網絡技術發(fā)展和市場需求的變化，工業(yè)設備實現網絡化管理控制已經成為一種必然趨勢，改善工業(yè)控制系統(tǒng)同樣也需要在不同生產設備之間實現高效、可靠、標準化的互聯(lián)，經過多年的努力，國際上最后公布了8種現場總線。制定總線的初衷在于不同廠家的設備進行互連，可是，這8種總線目前是不能完全互連的。

　　所謂現場總線，是指將現場設備(如數字傳感器、變送器、儀表與執(zhí)行機構等)與工業(yè)過程控制單元、現場操作站等互連而成的計算機網絡，具有全數字化、分散、雙向傳輸和多分支的特點，是工業(yè)控制網絡向現場級發(fā)展的產物?，F場總線控制系統(tǒng)FCS是集當今計算機技術、網絡技術和控制技術為一體的當代最先進的計算機控制技術，它適用于工業(yè)過程控制、制造業(yè)及樓宇自動化等領域，將成為現代計算機控制系統(tǒng)的主流。具有可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、通信速率快、系統(tǒng)安全、造價低廉、維護成本低等特點?，F場總線技術使現場級設備的信息作為整個企業(yè)信息網的基礎，提高了控制系統(tǒng)的信息處理能力和運行可靠性，節(jié)省了系統(tǒng)的硬件和布線費用，方便了用戶對系統(tǒng)的組態(tài)、管理和維護。

　　現場總線(Fieldb山)技術是工業(yè)自動化最深刻變革之一。PLC和工控機采用現場總線后可方便地作為νo站和監(jiān)控站連接在DCS系統(tǒng)中?，F場總線可以更容易地從現場獲取設備信息，工廠操作員和管理人員能夠對其過程進行更嚴格的控制，從而改進性能、增加過程的可用性和一致性。

　　當前，國際上具有代表性的現場總線技術與產品是Profibus、CanBus與LonWorks，CC-link，DeviceNet，Modbus等，后面分別予以簡要說明。

　　現場總線技術特征

　　現場總線完整地實現了控制技術、計算機技術與通信技術的集成，具有以下幾項技術特征。

　　(1)現場設備已成為以微處理器為核心的數字化設備，彼此通過傳輸媒體(雙絞線、同軸電纜或光纖)以總線拓撲相連。

　　(2)網絡數據通信采用基帶傳輸(即數字數據傳輸)，數據傳輸速率高(為IMb/s或lOMb/s級)，實時性好，抗干擾能力強。

(3)廢棄了集散控制系統(tǒng)(DCS)中的vo控制站，將這一級功能分配給通信網絡完成。(4)分散的功能模塊，便于系統(tǒng)維護、管理與擴展，提高可靠性。

　　(5)開放式互連結構，既可與同層網絡相連，又可通過網絡互連設備與控制級網絡或管理信息級網絡相連。

　　(6)互操作性，在遵守同一通信協(xié)議的前提下，可將不同廠家的現場設備產品統(tǒng)一組態(tài)，構成所需要的網絡。

　　現場總線通信協(xié)議特點

　　(1)現場總線通信協(xié)議基本遵照ISO/OSI參考模型，主要實現第1、2、7層功能。

　　(2)物理層采用EIA-RS232、EIA-RS42萬RS485等協(xié)議。由于在某些情況下，現場傳感器、變送器要從現場總線"竊取"電能作為它們的工作電源，因此對總線上數字信號的強度(驅動能力)、傳輸速率、信噪比以及電纜尺寸、線路長度等都提出一定要求。

　　0)數據鏈路層考慮到現場設備故障較多，更換頻繁，所以數據鏈路層媒體訪問控制多采用受控訪問(包括輪詢和令牌)協(xié)議，通常，各CPU、PLC作為主站，傳感器、變送器等作為從站。另外，須支持點一點、點→多點和廣播通信方式。

　　(4)應用層解決應用什么樣的高級語言(或過程控制語言)來作為面向用戶的編程(或組態(tài))語言，其中包括設備名稱、網絡變量與配置(捆綁)關系，參數與功能調用及相關說明等，一般應具有符合IECl131-3標準的圖形用戶界面。

　　現場總線與局域網的區(qū)別

　　(1)按功能比較，現場總線連接自動化最底層的現場控制器和現場智能儀表設備，網線上傳輸的是小批量數據信息，如檢測信息、狀態(tài)信息、控制信息等，傳輸速率低，但實時性高。簡而言之，現場總線是一種實時控制網絡。局域網用于連接局部區(qū)域的各臺計算機，網線上傳輸的是大批量的數字信息，如文本、聲音、圖像等，傳輸速率高，但不要求實時性。從這個意義而言，局域網是一種高速信息網絡。

　　(2)按實現方式比較現場總線可采用各種通信介質，如雙絞線、電力線、光纖、無線、紅外線等，實現成本低。局域網需要專用電纜，如同軸電纜、光纖等，實現成本高。