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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。總線是計算機、測控系統(tǒng)乃至網(wǎng)絡系統(tǒng)的基礎。采用總線技術，可大大簡化系統(tǒng)結構；增加系統(tǒng)的開放性、兼容性、可靠性和可維護性；易于標準化和組織大規(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置在控制室內的儀表和控制設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。基于這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)絡的局限，采用基于公開化、標準化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面，又把DCS系統(tǒng)集中與分散相結合的集散系統(tǒng)結構變成了新型全分布式結構，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場。可以說，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，各不同廠家的設備之間可以進行互聯(lián)并實現(xiàn)信息交換。現(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)絡的開放系統(tǒng)。在遵從共同標準的前提下，開放系統(tǒng)把系統(tǒng)集成的權力交給了用戶。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備進行互換，實現(xiàn)互用。

    ③ 現(xiàn)場設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)場設備中完成，僅靠現(xiàn)場設備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設備的運行狀態(tài)。

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

    ⑤ 對現(xiàn)場環(huán)境的適應性。工作在現(xiàn)場設備前端，作為工廠網(wǎng)絡底層的現(xiàn)場總線，是專為現(xiàn)場環(huán)境工作而設計的，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，并可滿足本質安全防爆要求等。

鑒于現(xiàn)場總線技術的以上鮮明特征，因此它具有傳統(tǒng)設備所無法比擬的優(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)省維護開銷；

④ 用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權；

⑤ 提高了系統(tǒng)的準確性與可靠性。

    此外，由于它的設備標準化，功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于重構等優(yōu)點。

二．現(xiàn)場總線的形式及分類

    現(xiàn)場總線技術已經(jīng)成為自動化領域的一大熱點，相繼形成了十多種的現(xiàn)場總線標準。國際標準IEC61158中就歸納了8種類型的行規(guī)：①IEC61558技術報告（FF H1是其子集；）②Control Net現(xiàn)場總線（Device Net是其設備層網(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)場總線技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    發(fā)展基于現(xiàn)場總線技術的全開放分散控制系統(tǒng)已成為自動化領域廣為關注的焦點課題。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，同時也是一次嚴峻的挑戰(zhàn)。

    國內企業(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)來說應不失時機在現(xiàn)場總線上進行技術與產(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整個控制、管理系統(tǒng)的基礎，現(xiàn)場儀表是信息獲取的工具，是信息工業(yè)的源頭，理應受到重視。

② 基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡設備的軟硬件研制。控制系統(tǒng)從模擬儀表到集中監(jiān)督控制系統(tǒng)，進而到分散控制系統(tǒng)（DCS），可以說已進行了較大的革命，但系統(tǒng)的開放性和通信問題仍未解決，要進行網(wǎng)絡設備的研制必須遵循現(xiàn)場總線的標準進行開發(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)絡拓撲結構、網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡互連等。

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

⑤ 基于現(xiàn)場總線技術的全開放控制系統(tǒng)的集成技術。

現(xiàn)場總線應用工程的發(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，也是現(xiàn)場總線不同于其他計算機通信技術的標志。

③ 網(wǎng)絡的設計。減少信息的往返傳遞是現(xiàn)場總線系統(tǒng)中網(wǎng)絡設計和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則，可帶來改善系統(tǒng)響應時間的好處。因此，網(wǎng)絡設計時應優(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)的組臺是比較復雜的，顯然廣大用戶對這種狀態(tài)不滿意。現(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