現場(chǎng)總線(xiàn)的基本概念及其特點(diǎn)

　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化，工業(yè)設備實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化管理控制已經(jīng)成為一種必然趨勢，改善工業(yè)控制系統同樣也需要在不同生產(chǎn)設備之間實(shí)現高效、可靠、標準化的互聯(lián)，經(jīng)過(guò)多年的努力，國際上最后公布了8種現場(chǎng)總線(xiàn)。制定總線(xiàn)的初衷在于不同廠(chǎng)家的設備進(jìn)行互連，可是，這8種總線(xiàn)目前是不能完全互連的。

　　所謂現場(chǎng)總線(xiàn)，是指將現場(chǎng)設備(如數字傳感器、變送器、儀表與執行機構等)與工業(yè)過(guò)程控制單元、現場(chǎng)操作站等互連而成的計算機網(wǎng)絡(luò )，具有全數字化、分散、雙向傳輸和多分支的特點(diǎn)，是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )向現場(chǎng)級發(fā)展的產(chǎn)物?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS是集當今計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和控制技術(shù)為一體的當代最先進(jìn)的計算機控制技術(shù)，它適用于工業(yè)過(guò)程控制、制造業(yè)及樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域，將成為現代計算機控制系統的主流。具有可靠性高、穩定性好、抗干擾能力強、通信速率快、系統安全、造價(jià)低廉、維護成本低等特點(diǎn)?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)使現場(chǎng)級設備的信息作為整個(gè)企業(yè)信息網(wǎng)的基礎，提高了控制系統的信息處理能力和運行可靠性，節省了系統的硬件和布線(xiàn)費用，方便了用戶(hù)對系統的組態(tài)、管理和維護。

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

　　當前，國際上具有代表性的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品是Profibus、CanBus與LonWorks，CC-link，DeviceNet，Modbus等，后面分別予以簡(jiǎn)要說(shuō)明。

　　現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)特征

　　現場(chǎng)總線(xiàn)完整地實(shí)現了控制技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)的集成，具有以下幾項技術(shù)特征。

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

　　(2)網(wǎng)絡(luò )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(shí)時(shí)性好，抗干擾能力強。

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

　　(5)開(kāi)放式互連結構，既可與同層網(wǎng)絡(luò )相連，又可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )互連設備與控制級網(wǎng)絡(luò )或管理信息級網(wǎng)絡(luò )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(chǎng)家的現場(chǎng)設備產(chǎn)品統一組態(tài)，構成所需要的網(wǎng)絡(luò )。

　　現場(chǎng)總線(xiàn)通信協(xié)議特點(diǎn)

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

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

　　0)數據鏈路層考慮到現場(chǎng)設備故障較多，更換頻繁，所以數據鏈路層媒體訪(fǎng)問(wèn)控制多采用受控訪(fǎng)問(wèn)(包括輪詢(xún)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(diǎn)一點(diǎn)、點(diǎn)→多點(diǎn)和廣播通信方式。

　　(4)應用層解決應用什么樣的高級語(yǔ)言(或過(guò)程控制語(yǔ)言)來(lái)作為面向用戶(hù)的編程(或組態(tài))語(yǔ)言，其中包括設備名稱(chēng)、網(wǎng)絡(luò )變量與配置(捆綁)關(guān)系，參數與功能調用及相關(guān)說(shuō)明等，一般應具有符合IECl131-3標準的圖形用戶(hù)界面。

　　現場(chǎng)總線(xiàn)與局域網(wǎng)的區別

　　(1)按功能比較，現場(chǎng)總線(xiàn)連接自動(dòng)化最底層的現場(chǎng)控制器和現場(chǎng)智能儀表設備，網(wǎng)線(xiàn)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(shí)時(shí)性高。簡(jiǎn)而言之，現場(chǎng)總線(xiàn)是一種實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò )。局域網(wǎng)用于連接局部區域的各臺計算機，網(wǎng)線(xiàn)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(shí)時(shí)性。從這個(gè)意義而言，局域網(wǎng)是一種高速信息網(wǎng)絡(luò )。

　　(2)按實(shí)現方式比較現場(chǎng)總線(xiàn)可采用各種通信介質(zhì)，如雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)、紅外線(xiàn)等，實(shí)現成本低。局域網(wǎng)需要專(zhuān)用電纜，如同軸電纜、光纖等，實(shí)現成本高。