31现场总线在传动系统中的设计应用-第6页
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31现场总线在传动系统中的设计应用-6
动化技术生产厂家都为它们生产的设备提供PROFI；PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS；图7-20；PROFIBUS―DP：经过优化的高速、廉价的通；PROFIBUS―FMS：解决车间级通用性通信任；PROFIBUS―PA：专为过程自动化设计，标准；PROFIBUS基本性能:；PROFIBUS是主从通信和令牌通信的结合；主站为控制设备一般是plc
动化技术生产厂家都为它们生产的设备提供PROFIBUS接口。PROFIBUS已经广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化，应用范围非常广泛。 PROFIBUS以其先进的技术和非凡的可靠性代表了当今现场总线的发展方向。PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS―DP，PROFIBUS―FMS，PROFIBUS―PA。三个版本，分别用于不同的场合，如图7-20所示。图7-20PROFIBUS―DP：经过优化的高速、廉价的通信连接，专为设备级分散I／O之间通信设计，使用PROFIBUS―DP模块可取代价格昂贵的数字或模拟信号线,用于分布式控制系统的高速数据传输。PROFIBUS―FMS：解决车间级通用性通信任务,提供大量的通信服务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务。PROFIBUS―PA：专为过程自动化设计，标准的本质安全的传输技术，实现了IECll58―2中规定的通信规程，用于对安全性要求高的场合及由总线供电的站点。PROFIBUS基本性能:PROFIBUS是主从通信和令牌通信的结合。该系统分为主站和从站。主站和从站之间靠主站的查询和从站的响应进行通信。主站和主站之间靠得到总线控制权(令牌)进行通信。主站为控制设备一般是plc和工控机。从站为外围设备, 一般是输入输出装置、阀门、驱动器和测量发送器。1、协议结构：PROFIBUS协议的结构定向根据IS07498国际标准以开放系统互联网络OSI为参考模型。PROFIBUS―DP使用第1层，第2层和用户接口，第3层到第7层未加以描述，这种流体型结构确保了数据传输的快速和有效，直接数据链路映像(DDLM，direct data linkmapper)提供易于进入第2层的用户接口，用户接口规定了用户及系统以及不同设备可以调用的应用功能并详细说明了各种不同PROFIBUS―DP设备的设备行为，还提供了传输用的RS―485传输技术或光纤。PROFIBUS―FMS第l，2和7层均加以定义，应用层包括现场总线信息规范(FMS，221field bus message specification)和低层接口(LLI，10werlayer inter士ace)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务，LLI协调了不同的通信关系并向FMS提供不依赖设备访问第2层。第2层现场总线数据链路(FDL)可完成总线访问控制和数据的可靠性，它还为PROFIBUS―FMS提供了RS485传输技术或光纤。PROFIBUS―PA数据传输采用扩展的“PROFIBUS―DP”协议，另外还使用了描述现场设备行为的行规，根据IECll58―2标准，这种传输技术可确保其本质安全性并使现场设备通过PROFIBUS―DP和PROFIBUS―FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，因而这两套系统可在同一根电缆上同时操作。2、传输技术现场总线系统的应用在很大程度上取决于选用的传输技术，既要考虑一些总的要求(传输可靠，传输距离和高速)又要考虑一些简便而又费用不大的机电因数。当涉及过程自动化时，数据和电源的传送必须在同一根电缆上。由于单一的传输技术不可能满足所有的要求，因此PROFIBUS提供以下三种类型：DP和FMS的RS485传输；PA的IECll58―2传输；光纤(FO)。DF和FMS的RS485传输：RS485是PROFIBUS最常用的一种，通常称为H2，采用屏蔽双绞铜线电缆，共用一根导线对。适用于需要高速传输和设施简单而又便宜的各个领域。RS485操作容易，总线结构允许增加或减少站点，分步投入不会影响到其他站点的操作。RS485每段最多32个站点，带转发器最多可以到127点。传输速度可选用9.6kbps一12Mbps，一旦设备投入运行，全部设备均需选用同一传输速度。电缆的最大长度取决于传输速度，如表7-13所示。总线供电。使用分段式藕合器PROFIBUS―PA设备能很方便地集成到PROFIBUS―DP网络。表7-13RS485传输技术的基本特性表7-143、总线存取协议PROFIBUS的DP，FMS和PA均使用单一的总线存取协议，通过OSI参考模型的第2层实现，包括数据的可靠性以及传输协议和报文的处理。在PROFIBUS中，第2层称之为现场总线数据链路(FDL，field bus data link)。介质存取控制(MAC，medium access control)具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何时刻只能有一个站点发送数据。PROFIBUS协议的设计旨在满足介质存取控制的基本要求。在复杂的自动化系统(主站)间通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站
点要有足够的时间来完成通信任务；在复杂的程序控制器和简单的I／O设备(从站)间通
222信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。 图7-21因此，PROFIBUS总线存取协议包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式，令牌传递程序保证了每个主站在一个确切规定的时间框内得到总线存取权(令牌)，
令牌是一条特殊的电文，它在所有主站中循环一周的最长时间是事先规定的，在PROFIBUS中，令牌只在各主站之间通信时使用。主从方式允许主站在得到总线存取令牌时可与从站通信，每个主站均可向从站发送或索取信息，通过这种方法有可能实现下列系统配置：纯主―从系统；纯主―主系统(带令牌传递)；混合系统。令牌环是所有主站的组织链，按照主站的地址构成逻辑环，在这个环中，令牌在规定
的时间内按照地址的升序在各主站中依次传递。在总线系统初建时，主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环，在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。另外，总线存取控制保证令牌按地址升序依次在各主站间传送，各主站的令牌具体保持时间长短取决于该令牌配置的循环时间。此外，PROFIBUS介质存取控制的特点是监测传输介质及收发器是否损坏，检查站点地址是否出错(如地址重复)以及令牌错误(如多个令牌或令牌丢失)。第2层的另一个重要任务是保证数据的完整性，这是依靠所有电文的海明间距HD＝4，按照国际标准IEC870-5-1制定的使用特殊的起始和结束定界符、无间距的字节同步传输及每个字节的奇偶校验保证的。第2层按照非连接的模式操作，除提供点―点逻辑数据传输外，还提供多点通信(广播及有选择广播)功能。4、PROFIBUS-DPPROFIBUS―DP用于设备级的高速数据传送，中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备(如I／O、驱动器、阀门等)进行通信，多数数据交换是周期性的，除此之外，智能
化现场设备还需要非周期性通信，以进行配置、诊断和报警处理。PROFIBUS―DP的基本功能如下中央控制器周期地读取从设备的输入信息并周期地向从设备发送输出信息，总线循环时间必须要比中央控制的程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS―DP还提供了强有力的诊断和配置功能，数据通信是由主机和从机进行监控的。（１）、传输技术223RS―485双绞线双线电缆或光缆，波特率从9.6kbps～12Mbps（２）、总线存取各主站间令牌传送，主站与从站间数据传送；支持单主或多主系统；主―从设备，总线上最多站点数为126。（３）、功能DP主站和DP从站间的循环用户数据传送各DP从站的动态激活和撤消DP从站组态的检查强大的诊断功能，三级诊断信息输入或输出的同步通过总线给DP从站赋予地址通过总线对DP主站(DPMl)进行配置每DP从站最大为246字节的输入和输出数据（４）、设备类型第二类DP主站(DPM2)：可编程、可组态、可诊断的设备第一类DP主站(DPMl)：中央可编程控制器，如PLC，PC等DP从站：带二进制或模拟输入输出的驱动器1阀门等（５）、诊断功能经过扩展的PROFIBUS―DP诊断功能是对故障进行快速定位，诊断信息在总体上传输并由主站收集，这些诊断信息分为三类：本站诊断操作：诊断信息表示本站设备的一般操作状态。模块诊断操作：诊断信息表示一个站点的某具体I／O模块出现故障(如8位的输
出模块)。通道诊断操作：诊断信息表示一个单独的输入输出位的故障(如输出通道7短
路)。（６）、系统配置PROFIBUS―DP允许构成单主站或多主站系统，这就为系统配置组态提供了高度的灵活性。系统配置的描述包括：站点数目、站点地址和输入输出数据的格式，诊断信息的格式以及所使用的总体参数。输入和输出信息量大小取决于设备形式，目前允许的输入和输出信息，最多不超过246字节。单主站系统中，在总线系统操作阶段，只有一个活动主站。单主站系统可获得最短的总体循环时间。多主站配置中，总线上的主站与各自的从站构成相互独立的子系统或是作为网上的附加配置和诊断设备，任何一个主站均可读取DP从站的输入输出映像，但只有一个主站(在系统配置时指定的DPMl)可对DP从站写入输出数据，多主站系统的循环时间要比单主站系统长。（７）、运行模式PROFIBUS―DP规范包括了对系统行为的详细描述以保证设备的互换性，系统行为主要取运行：输入和输出数据的循环传送。DPMl由DP从站读取输入信息并向DP从站写入输出信 224 决于DPMl的操作状态，这些状态由本地或总体的配置设备所控制，主要有以下三种状态：息。清除：DPMl读取DP从站的输入信息并使输出信息保持为故障―安全状态。停止：只能进行主―主数据传送，DPMl和DP从站之间没有数据传送。DPMl设备在一个预先设定的时间间隔内以有选择的广播方式，将其状态发送到每一个DP的有关从站。如果在数据传送阶段中发生错误，系统将做出反应。（８）、通信点对点(用户数据传送)或广播(控制指令)循环主―从用户数据传送和非循环主―主数据传送用户数据在DPMl和有关DP从站之间的传输由DPMl按照确定的递归顺序自动执行，在对总体系统进行配置时，用户对从站与DPMl的关系下定义并确定哪些DP从站被纳入信息交换的循环周期，哪些被排除在外。DPMl和DP从站之间的数据传送分为三个阶段：参数设定，组态配置，数据交换。7.4.2 PROFIBUS总线通信协议如前所述，PROFIBUS是一种现场总线，因此可以将数字自动化设备从底级(传感器／执行器)到中间执行级(单元级)分散开来。通信协议按照应用领域进行了优化，故几乎不需要复杂的接口即可实现。参照ISO／OSI参考模型，PROFIBUS只包含第l，2, 和7层。 图7.22所示PROFIBUS协议层或子层说明如下。1、PROFIBUS第1层第1层―PHY：第1层规定了线路介质、物理连接的类型和电气特性。PROFIBUS通过采用差分电压输出的RS485实现电流连接。在线性拓扑结构下采用双绞线电缆。树型结构还可能用到中继器。2、PROFIBUS第2层第2层―MAC：第2层的介质存取控制(MAC)子层描述了连接到传输介
图7-22质的总线存取方法。PROFIBUS采用一种混合访问方法。由于不能使所有设备在同一时刻传输，所以在PROFIBUS主设备(masters)之间用令牌的方法。为使PROFIBUS从设备(slave)之间也能传递信息，从设备由主设备循环查询。PR0fIBUS第2层FlC第2层――FLC：第2层的现场总线链路控制(FLC)子层规定了对低层接口(LLl)有效 225包含各类专业文献、外语学习资料、中学教育、幼儿教育、小学教育、专业论文、高等教育、应用写作文书、31现场总线在传动系统中的设计应用等内容。　
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现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据。简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA及普通开关量信号的传输，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级之间的信息传递问题。外文名fieldbus别&&&&称现场
现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用，对国民经济的增长有着非常重要的影响。现场总线主要应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。2003年4月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准，规定10种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线
Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线
Type 3 Profibus现场总线
Type 4 P-NET现场总线
Type 5 FF HSE现场总线
Type 6 SwiftNet现场总线
Type 7 World FIP现场总线
Type 8 Interbus现场总线
Type 9 FF H1现场总线
Type 10 PROFInet现场总线
国内工业总线EPA，G-link,Symotion与NCUC-BUS
Symotion是一种用于的实时工业总线，基于10/100M，使用canopen及精简协议。可应用于运动控制器，电机驱动器，PLC，编码器光栅尺与其它工业现场执行器互连。symotion总线提供安全、开放、低成本及高性能应用。(1) 全数字化通信
(2) 开放型的互联网络
(3) 互可操作性与互用性
(4) 现场设备的智能化
(5) 系统结构的高度分散性
(6) 对现场环境的适应性现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。
通信标准的公开、一致，使系统具备开放性，具有互可操作性。
功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。
控制功能下放到现场，使控制系统结构具备高度的分散性。现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的领域；
一对双绞线上可挂接多个控制设备， 便于节省安装费用；
节省维护开销；
为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。网络通信中数据包的传输延迟，通信系统的瞬时错误和数据包丢失，发送与到达次序的不一致等都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析与综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。从现场总线技术本身来分析，它有两个明显的发展趋势：
一是寻求统一的现场总线国际标准
二是Industrial Ethernet走向工业控制网络
统一、开放的TCP/IP Ethernet是20多年来发展最成功的网络技术 ，过去一直认为，Ethernet是为IT领域应用而开发的，它与在实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距，在工业自动化领域只能得到有限应用。事实上，这些问题正在迅速得到解决，国内对EPA技术（Ethernet for Process Automation）也取得了很大的进展。随着FF HSE的成功开发以及PROFInet的推广应用，可以预见Ethernet技术将会十分迅速地进入的各级网络。
国际上形成的的四大阵营：
主要用于离散制造控制系统的是：
Modbus-IDA
Ethernet/IP工业以太网
PROFInet工业以太网
主要用于的是：
Foundation Fieldbus HSE工业以太网
随着科学技术的快速发展，过程控制领域在过去的两个世纪里发生了巨大的变革。150多年前出现的基于5－13psi的气动信号标准（PCS，Pneumatic Control System气动控制系统），标志着控制理论初步形成，但此时尚未有控制室的概念；20世纪50年代，随着基于0－10V或4－20mA的电流的模拟过程控制体系被提出并得到广泛的应用，标志了电气时代的到来，三大控制论的确立奠定了现代控制的基础，设立控制室、控制功能分离的模式也一直沿用至今；20世纪70年代，随着的介入，产生了“集中控制”的中央控制计算机系统，而信号传输系统大部分是依然沿用4－20mA的模拟信号，不久人们也发现了伴随着“集中控制”，该系统存在着易失控、可靠性低的缺点，并很快将其发展为（DCS，Distributed Control System分布式控制系统）；的普遍应用和的提高，使分布式控制系统得到了广泛的应用，由多台计算机和一些智能仪表以及智能部件实现的分布式控制是其最主要的特征，而数字传输信号也在逐步取代信号。随着微处理器的快速发展和广泛的应用，数字延伸到工业过程现场成为可能，产生了以微处理器为核心，使用集成电路代替常规电子线路，实施信息采集、显示、处理、传输以及等功能的智能设备。设备之间彼此通信、控制，在精度、可操作性以及可靠性、可维护性等都有更高的要求。由此，导致了现场总线的产生。现场总线由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成，而通信部分的硬、软件是它最有特色的部分。
1、现场总线控制系统：
它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、、设备软件和监控软件等。首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。
2、现场总线的测量系统：
其特点为多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多功能，由于采用，具有高分辨率，准确性高、、抗畸变能力强，同时还具有仪表设备的状态信息，可以对处理过程进行调整。
可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。例如Fisher—Rosemoune公司，推出AMS管理系统，它安装在主计算机内，由它完成管理功能，可以构成一个现场设备的综合管理系统信息库，在此基础上实现设备的可靠性分析以及预测性维护。将被动的管理模式改变为可预测性的管理维护模式AMS软件是以现场服务器为平台的T型结构，在现场服务器上支撑模块化，功能丰富的应用软件为用户提供一个图形化界面。
4、总线系统计算机服务模式：
以客户机/服务器模式是较为流行的网络计算机服务模式。服务器表示（提供者），应用客户机则表示数据使用者，它从数据源获取数据，并进一步进行处理。客房机运行在PC机或工作站上。服务器运行在或大型机上，它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。
5、数据库：
它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序，实现数据的充分共享、交叉访问，具有高度独立性。工业设备在运行过程中参数连续变化，数据量大，操作与控制的实时性要求很高。因此就形成了一个可以互访操作的分布关系及实时性的，市面上成熟的供选用的如关系数据库中的Oracle，sybas，Informix，SQL Server；实时数据库中的Infoplus，PI，ONSPEC等。
6、网络系统的硬件与软件：
网络系统硬件有：系统管理、服务器、、协议变换器、，用户计算机等及底层智能化仪表。网络系统软件有网络操作软件如：NetWarc，LAN Mangger，Vines，服务器操作软件如Lenix，os/2，Window NT。应用软件数据库、、等。[1]不同的机构和不同的人可能对现场总线有着不同的定义，不过通常情况下，大家公认在以下六个方面：用于和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场。依据实际需要使用不同的把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路，从而可以自由地集成FCS。FCS 废弃了DCS 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 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，彻底地实现了分散控制。通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。现场总线为开放式互联网络，既可以与同层，也可与不同层网络互联，还可以实现网络数据库的共享。
从以上内容我们可以看到，现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点，而这些正是的缺点。DCS通常是一对一单独传送信号，其所采用的精度低，易受干扰，位于操作室的操作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障，处于“失控”状态，很多的仪表厂商自定标准，互换性差，仪表的功能也较单一，难以满足现代的要求，而且几乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS则采取一对多双向传输信号，采用的精度高、可靠性强，设备也始终处于操作员的和可控状态，用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联，智能仪表具有通信、控制和运算等丰富的功能，而且控制功能分散到各个智能仪表中去。由此我们可以看到FCS相对于DCS的巨大进步。
也正是由于FCS的以上特点使得其在设计、安装、投运到正常生产都具有很大的优越性：首先由于分散在前端的智能设备能执行较为复杂的任务，不再需要单独的控制器、计算单元等，节省了硬件投资和使用面积；FCS的接线较为简单，而且一条传输线可以挂接多个设备，大大节约了安装费用；由于现场控制设备往往具有自诊断功能，并能将故障信息发送至控制室，减轻了维护工作；同时，由于用户拥有高度的系统集成自主权，可以通过比较灵活选择合适的厂家产品；整体和准确性也大为提高。这一切都帮助用户实现了减低安装、使用、维护的成本，最终达到增加利润的目的。由于各个国家各个公司的利益之争，虽然早在1984年国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）就着手开始制定现场总线的标准，至今统一的标准仍未完成。很多公司也推出其各自的现场总线技术，但彼此的开放性和还难以统一。世界上存在着大约四十余种现场总线，如法国的FIP，英国的ERA，德国西门子公司Siemens的ProfiBus，的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemount公司的HART，CarloGavazzi公司的Dupline，ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。这些现场总线大都用于、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域，大概不到十种的总线占有80%左右的市场。
工业可归为三类：485网络、HART网络、FieldBus现场总线网络。
485网络：RS485/MODBUS是现在流行的一种工业组网方式，其特点是实施简单方便，而且支持RS485的仪表又特别多。仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS，原因很简单， RS485的转换接口不仅便宜而且种类繁多。至少在低端市场上，RS485/MODBUS仍将是最主要的工业组网方式。
HART网络：HART是由艾默生提出的一个过渡性，主要特征是在4-20毫安电流信号上面叠加，但该协议并未真正开放，要加入他的基金会才能拿到协议，而加入基金会要一定的费用。HART技术主要被国外几家大公司垄断，近些年国内也有公司在做，但还没有达到国外公司的水平。有很多智能仪表带有[HART圆卡]，支持HART通讯功能。但从国内情况来看，还没有真正用到这部分功能来进行设备联网监控，最多只是利用手操器对其进行参数设定。从长远来看，由于HART通信速率低、组网困难等原因，HART仪表的应用将呈下滑趋势。
FieldBus现场总线网络：现场总线是当今自动化领域的热点技术之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着技术又一个新时代的开始。现场总线是连接控制现场的仪表与控制室内的控制装置的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字化通信。现场总线技术成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点，它的出现使传统的结构产生了革命性的变化，使自控系统朝着“智能化、数字化、信息化、、分散化”的方向进一步迈进，形成新型的网络通信的全——现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。然而，现场总线还没有形成真正统一的标准，ProfiBus、CANbus、CC-Link等多种标准并行存在，并且都有自己的生存空间。何时统一，遥遥无期。支持现场总线的仪表种类还比较少，可供选择的余地小，价格又偏高，用量也较小。　　现场总线逐渐在工业现场推广，不少设备不但具有传统仪表的功能，而且还具备现场总线的功能、在DCS中，现场总线被广泛应用。现场总线在使用中需要注意以下几个问题：1）通信距离。现场总线的通信距离一般有一定的要求，例如，PROFIBUS/DP在12Mbps速率时，采用标准电缆，可以达到200m，如果采用187.5kbps速率，可以达到1 000m。通信距离有两层含义，第一个，是两个节点之间不通过中继器能够实现的距离，一般来说，距离和通信速率成反比；另一个，是整个网络最远的两个节点之间的距离。往往在厂家的介绍材料中对于此类的描述不够清楚，在实际使用中，必须考虑整个网络的范围，电磁波信号在电缆中传递是需要时间的，特别在—些高速的现场总线中，如果增大距离，就必须对一些通信参数进行修改；2）线缆选择。现场的环境决定现场总线的通信速度和通信介质。一般而言，现场总线采用电信号传递数据，在传输的过程中不可避免地收到周围电磁环境的影响。大多数现场总线采用屏蔽双绞线。必须注意的是，不同种类现场总线要求的屏蔽双绞线可能是不同的。现场总线的开发者一般规定一种特制的线缆，在正确使用这种线缆的条件下才能实现规定的速率和传输距离。在电磁条件极度恶劣的条件下，光缆是合理的选择，否则局部的干扰，可能影响整个现场总线网络的工作；3）隔离。一般来说，现场总线的电信号与设备内部是电气隔离的。现场总线电缆分布在车间的各个角落，一旦发生高电压串入，会造成整个网段所有设备的总线收发器损坏。如果不加以隔离，高电压信号会继续将设备内部其他电路损坏，导致严重的后果；4）屏蔽。现场总线采用的屏蔽电缆的外层必须在一点良好接地，如果高频干扰严重，可以采用多点电容接地，不允许多点直接接地，避免产生地回路电流；5）连接器。现场总线一般没有对连接器做严格的规定，但是如果处理不当，会影响整个系统通信。例如，现场总线一般采用总线型菊花链连接方式，在连接每一个设备时，必须注意如何不影响在现有通信的条件下，实现设备插入和摘除，这对连接器就有一定的要求；6）终端匹配。现场总线信号和所有电磁波信号一样具有反射现象，在总线每一个网段的两个终端，都应该采用电阻匹配，第一个作用可以吸收放射，第二个作用是在总线的两端实现正确的电平，保证通信。因此，现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，它的出现和快速发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化的要求。每种总线大都有其应用的领域，比如FF、PROFIBUS-PA适用于石油、化工、医药、冶金等行业的过程控制领域；LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet适用于楼宇、交通运输、农业等领域；DeviceNet、适用于加工制造业，而这些划分也不是绝对的，每种现场总线都力图将其应用领域扩大，彼此渗透。大多数的现场总线都有一个或几个大型跨国公司为背景并成立相应的国际组织，力图扩大自己的影响、得到更多的市场份额。比如PROFIBUS以Siemens公司为主要支持，并成立了PROFIBUS国际用户组织。WorldFIP以Alstom公司为主要后台，成立了WorldFIP国际用户组织。为了加强自己的竞争能力，很多总线都争取成为国家或者地区的标准，比如PROFIBUS已成为德国标准，WorldFIP已成为法国标准等。为了扩大自己产品的使用范围，很多设备制造商往往参与不止一个甚至多个总线组织。由于竞争激烈，而且还没有哪一种或几种总线能一统市场，很多重要企业都力图开发接口技术，使自己的总线能和其他总线相连，在国际标准中也出现了协调共存的局面。
工业自动化技术应用于各行各业，要求也千变万化，使用一种现场也很难满足所有行业的技术要求；现场总线不同于计算机网络，人们将会面对一个多种总线技术标准共存的现实世界。技术发展很大程度上受到市场规律、商业利益的制约；技术标准不仅是一个技术规范，也是一个商业利益的妥协产物。而现场总线的关键技术之一是彼此的，实现现场总线技术的统一是所有用户的愿望。下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。
1、（FoundationFieldbus 简称FF）
这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了、ABB、西门子、英等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。
基金会现场总线采用ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即、、，另外增加了。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼编码。
2、（ControllerAreaNetwork）
最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层：和。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，实际可达110个。已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
3、Lonworks
它由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，采用的设计方法，通过网络变量把设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）的芯片中，并得以实现。采用Lonworks技术和的产品，被广泛应用在、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
4、DeviceNet
DeviceNet是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案，有着开放的。DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了的通信而且提供了相当重要的设备级阵地功能。DeviceNet基于CAN技术，传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络的最大为64个，其通信模式为：生产者/客户（Producer/Consumer），采用多信道广播信息发送方式。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网上的其他设备，而且其设备的安装布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构是Open DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供应商协会，简称“ODVA”）。
5、PROFIBUS
PROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（）的现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、、、低压开关等。PA用于的总线类型，服从IEC1158－2标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m，可采用延长至10km，为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。
HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，最早由Rosemount公司开发。其特点是在现有传输线上实现通信，属于模拟系统向转变的过渡产品。其通信模型采用、和三层，支持主从应答方式和多点广播方式。由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
7、CC-Link
CC-Link是Control&Communication Link（控制与通信链路系统）的缩写，在1996年11月，由为主导的多家公司推出，其增长势头迅猛，在亚洲占有较大份额。在其系统中，可以将控制和信息数据同是以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005年7月CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性。
8、WorldFIP
WorldFIP的北美部分与ISP合并为FF以后，WorldFIP的欧洲部分仍保持独立，总部设在法国。其在欧洲市场占有重要地位，特别是在法国占有率大约为60%。WorldFIP的特点是具有单一的来适用不同的应用领域的需求，而且没有任何网关或网桥，用软件的办法来解决高速和低速的衔接。WorldFIP与FFHSE可以实现“透明联接”，并对FF的H1进行了技术拓展，如速率等。在与IEC61158第一类型的连接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。
9、INTERBUS
INTERBUS是德国Phoenix公司推出的较早的现场总线，2000年2月成为国际标准IEC61158。INTERBUS采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、，具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。其采用集总帧型的数据环通信，具有低速度、高效率的特点，并严格保证了数据传输的同步性和周期性；该总线的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色。INTERBUS广泛地应用到汽车、烟草、仓储、造纸、包装、食品等工业，成为国际现场总线的领先者。
此外较有影响的现场总线还有公司Process-Data A/S 提出的P-Net，该总线主要应用于农业、林业、水利、食品等行业；SwiftNet现场总线主要使用在航空航天等领域，还有一些其他的现场总线这里就不再赘述了。现场总线技术是控制、计算机、的交叉与集成，几乎涵盖了所有连续、离散工业领域，如、制造加工自动化、、家庭自动化等等。现场总线技术的发展体现为两个方面：一个是低速现场总线领域的不断发展和完善；另一个是高速现场总线技术的发展。而现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是很高。从实际应用状况看，大多数现场总线，都能较好地实现速率要求较低的过程控制。因此，在速率要求较低的控制领域，谁都很难统一整个市场。由于FF基金会几乎集中了世界上主要制造商，其全球影响力日益增加，但其在力度似乎不足，市场份额不是很高，LonWorks形成了全面的分工合作体系，在国内有一些实质性的进展，在、家庭自动化、智能通信产品等方面，LonWorks则具有独特的优势。在离散制造加工领域，由于行业应用的特点和历史原因，Profibus和CAN经在这一领域形成了自己的优势，具有较强的竞争力。国内厂商的规模相对较小，研发能力较差，更多的是依赖技术供应商的支持，比较容易受现场总线技术供应商 (芯片制造商等)对国内的支持和市场推广力度的影响。而且，还有一个不可忽视的一点就是在构建自动化管理系统时，选择的，比如对总线设备的支持程度，有些，比如紫金桥监控组态软件或者InTouch等对一些主流的总线设备比如Lonworks、PROFIBUS、CAN等有着良好的支持，通过DDE、OPC或者直接连接等方式进行通讯，采集数据。这样可以方便用户的选择，而一些组态软件则支持的种类较少，是用户选择的范围也随之减少。
由于自动化技术从单机控制发展到工厂自动化FA，发展到系统自动化。工厂自动化信息网络可分为以下：工厂管理级、车间监控级、现场设备级，而现场总线是工厂底层设备之间的。这里先介绍一下，本文特指，工业以太网是作为领域衍生的工业，按习惯主要指协议，如果进一步采用，则采用“以太网+TCP/IP”来表示，其技术特点主要适合信息管理、，并在IT业得到了巨大的成功。在工厂管理级、车间监控级领域中，工业以太网已有不少成功的案例，在设备层对实时性没有严格要求场合也有许多应用。由于现场总线种类繁多，标准不一，很多人都希望能介入设备低层，广泛取代现有现场，施耐德公司就是该想法的积极倡导者和实践者，已有一批工业级产品问世和实际应用，还不能够真正解决实时性和确定性问题，大部分现场层仍然会首选现场总线技术。由于技术的局限和各个厂家的利益之争，这样一个多种工业总线技术并存，以太网技术不断渗透的现状还会维持一段时间。用户可以根据技术要求和实际情况来选择所需的解决方案。1984年美国Inter公司提出一种计算机分布式控制系统-位总线（），它主要是将低速的面向过程的输入输出通道与高速的计算机总线多（MULTIBUS）分离，形成了现场总线的最初概念。80年代中期，美国Rosemount 公司开发了一种可寻址的远程传感器（HART）通信协议。采用在4～20mA模拟量叠加了一种频率信号，用双绞线实现数字信号传输。已是现场总线的雏形。1985年由和等大公司发起，成立了World FIP制定了FIP协议。1987年，以Siemens，Rosemount，横河等几家著名公司为首也成立了一个专门委员会互操作系统协议（）并制定了PROFIBUS协议。后来美国仪器仪表学会也制定了现场总线标准IEC/ISA SP50。随着时间的推移，世界逐渐形成了两个针锋相对的互相竞争的现场总线集团：一个是以Siemens、Rosemount，横河为首的ISP集团；另一个是由Honeywell、Bailey等公司牵头的WorldFIP集团。1994年，两大集团宣布合并，融合成现场总线基金会（Fieldbus Foundation）简称FF。对于现场总线的技术发展和制定标准，基金委员会取得以下共识：共同制定遵循IEC/ISA SP50协议标准；商定现场总线技术发展阶段。
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