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一．現(xiàn)場總線概述及特點
    所謂總線，就是傳送信息的公共通路。它是計算機和測控系統(tǒng)的重要組成部分。總線的性能對計算機或測控系統(tǒng)的性能有舉足輕重的作用?？偩€是計算機、測控系統(tǒng)乃至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。采用總線技術(shù)，可大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；增加系統(tǒng)的開放性、兼容性、可靠性和可維護(hù)性；易于標(biāo)準(zhǔn)化和組織大規(guī)模生產(chǎn)，從而降低系統(tǒng)造價。

    "現(xiàn)場總線"實際上是將安裝在工業(yè)過程現(xiàn)場的智能自動化儀表和裝置與設(shè)置在控制室內(nèi)的儀表和控制設(shè)備連接起來的一種全數(shù)字化、串行、雙向、多站的通信網(wǎng)絡(luò)?；谶@種總線的新一代控制系統(tǒng)被譽為第五代控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）。FCS系統(tǒng)一方面突破了DCS系統(tǒng)專用通信網(wǎng)絡(luò)的局限，采用基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面，又把DCS系統(tǒng)集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場?？梢哉f，開放性、分散性與數(shù)字通信是現(xiàn)場總線系統(tǒng)最顯著的特征。

現(xiàn)場總線的技術(shù)特點：

    ① 系統(tǒng)的開放性。開放系統(tǒng)是指通信協(xié)議公開，各不同廠家的設(shè)備之間可以進(jìn)行互聯(lián)并實現(xiàn)信息交換?，F(xiàn)場總線開發(fā)者就是要致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)。在遵從共同標(biāo)準(zhǔn)的前提下，開放系統(tǒng)把系統(tǒng)集成的權(quán)力交給了用戶。用戶可按照自己的需要和考慮，把來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)。

    ② 互可操作與互用性。互可操作性是指實現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通，可實現(xiàn)點對點，一點對多點的數(shù)字通信。而互用性則是可對不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備進(jìn)行互換，實現(xiàn)互用。

    ③ 現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性。它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設(shè)備的運行狀態(tài)。

    ④ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。由于現(xiàn)場設(shè)備本身已可完成自動控制的基本功能，導(dǎo)致現(xiàn)場總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。

    ⑤ 對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性。工作在現(xiàn)場設(shè)備前端，作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場總線，是專為現(xiàn)場環(huán)境工作而設(shè)計的，它可支持雙絞、固軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線實現(xiàn)送電與通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求等。

鑒于現(xiàn)場總線技術(shù)的以上鮮明特征，因此它具有傳統(tǒng)設(shè)備所無法比擬的優(yōu)勢：
① 節(jié)省硬件數(shù)量與投資；

② 節(jié)省安裝費用；

③ 節(jié)省維護(hù)開銷；

④ 用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)；

⑤ 提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。

    此外，由于它的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，功能模塊化，因而還具有設(shè)計簡單，易于重構(gòu)等優(yōu)點。

二．現(xiàn)場總線的形式及分類

    現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)成為自動化領(lǐng)域的一大熱點，相繼形成了十多種的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158中就歸納了8種類型的行規(guī)：①IEC61558技術(shù)報告（FF H1是其子集；）②Control Net現(xiàn)場總線（Device Net是其設(shè)備層網(wǎng)）；③Profibus現(xiàn)場總線；④P-Net現(xiàn)場總線；⑤FFHSE高速以太網(wǎng)；⑥SwiftNet現(xiàn)場總線；⑦WorldFIP現(xiàn)場總線；⑧Interbus現(xiàn)場總線。

三．現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    發(fā)展基于現(xiàn)場總線技術(shù)的全開放分散控制系統(tǒng)已成為自動化領(lǐng)域廣為關(guān)注的焦點課題。國際上現(xiàn)場總線的研究開發(fā)，使測控系統(tǒng)沖破了長期封閉系統(tǒng)的錮鎖，只有現(xiàn)場總線的出現(xiàn)才給全開放、真分散帶來了可能，所以是自動化領(lǐng)域的一大變革。這對我國現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來了極好的機會，同時也是一次嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

    國內(nèi)企業(yè)要推廣現(xiàn)場總線產(chǎn)品，目前的主要困難是：①產(chǎn)品尚不成熟；②擴充和配齊品種規(guī)格所需的開發(fā)力量（資金和人才）不足；③市場開發(fā)的投入不足。因此，對我國的中小企業(yè)來說應(yīng)不失時機在現(xiàn)場總線上進(jìn)行技術(shù)與產(chǎn)品的研究與開發(fā)，并在以下幾個方面加大研究、開發(fā)力度：

① 基于現(xiàn)場總線的智能化、自動化儀表的研制是下一世紀(jì)整個控制、管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，現(xiàn)場儀表是信息獲取的工具，是信息工業(yè)的源頭，理應(yīng)受到重視。

② 基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟硬件研制?？刂葡到y(tǒng)從模擬儀表到集中監(jiān)督控制系統(tǒng)，進(jìn)而到分散控制系統(tǒng)（DCS），可以說已進(jìn)行了較大的革命，但系統(tǒng)的開放性和通信問題仍未解決，要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研制必須遵循現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，要從DCS的概念上跳出來，真正開放。

③ 組態(tài)軟件的研究，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)互連等。

④ 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)操作與傳輸。

⑤ 基于現(xiàn)場總線技術(shù)的全開放控制系統(tǒng)的集成技術(shù)。

現(xiàn)場總線應(yīng)用工程的發(fā)展趨勢：

① 不同類型的現(xiàn)場總線組合更有利于降低成本，針對不同的情況選用不同的總線可以最大限度地降低系統(tǒng)成本。

② 現(xiàn)場總線的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化。信息處理現(xiàn)場化才是智能化儀表和現(xiàn)場總線所追求的目標(biāo)，也是現(xiàn)場總線不同于其他計算機通信技術(shù)的標(biāo)志。

③ 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。減少信息的往返傳遞是現(xiàn)場總線系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則，可帶來改善系統(tǒng)響應(yīng)時間的好處。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先將相互間信息量交換大的節(jié)點，放在同一支路里。

④ 系統(tǒng)組態(tài)傻瓜化。目前現(xiàn)場總線系統(tǒng)的組臺是比較復(fù)雜的，顯然廣大用戶對這種狀態(tài)不滿意?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)的制造商也正在努力，以使系統(tǒng)組態(tài)逐步傻瓜化