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现场总线根底知识
现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上翻开构成的，用于进程自动化、制作自动化、楼宇自动化等范畴的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通讯网络的根底，沟通了出产进程现场及操控设备之间及其与更高操控处理层次之间的联络。它不只仅一个底层网络，而且仍是一种翻开式、新式全散布操控体系。这项以智能传感、操控、核算机、数字通讯等技能为首要内容的归纳技能，现已遭到国际方案的注重，变成自动化技能翻开的抢手，并将致使自动化体系构造与设备的深化改造。国际上很多实力、有影响的公司都先后在纷歧样程度跋涉行了现场总线技能与商品的开发。现场总线设备的作业环境处于进程设备的底层，作为工厂设备级根底通讯网络，央求具有协议简略、容错才调强、安全性好、本钱低的特征 。
具有必定的时连续定性和较高的实时性央求,还具有网络负载安稳，大都为短帧传送、信息沟通再三等特征。由于上述特征，现场总线体系从网络构造到通讯技能，都具有纷歧样上层高速数据通讯网的特征。
通常把现场总线体系称为第五代操控体系，也称作FCS——现场总线操控体系。咱们通常把50年代前的气动信号操控体系PCS称作榜首代，把4～20mA等电动仿照信号操控体系称为第二代，把数字核算时机集式操控体系称为第三代，而把70年代中期以来的集散式散布操控体系DCS称作第四代。现场总线操控体系FCS作为新一代操控体系，一方面，打破了DCS体系选用通讯专用网络的绑缚，选用了依据戳穿化、规范化的处理方案，打败了关闭体系所构成的缺点；另一方面把DCS的会集与懈怠相联络的集散体系构造，变成了新式全散布式构造，把操控功用彻底下放到现场。能够说，翻开性、懈怠性与数字通讯是现场总线体系较显着的特征。
现场总线技能在历经了群雄并起，懈怠割据的初始时期后，虽然已有必定方案的洽谈吞并，但至今没有构成无缺一同的国际规范。其间有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特征，在纷歧样运用范畴构成了自个的优势。这篇文章将在简明描写现场总线技能特征的根底，紧扣体系的牢靠性、有用性等，介绍现场总线网络构造、体系构造等要害技能及现在较为盛行的几种有实力的现场总线技能的现状，究竟论说现场总线的翻开趋势与技能展望。
一、现场总线的技能特征
1、体系的翻开性。翻开体系是指通讯协议戳穿，各纷歧样厂家的设备之间可进行互连并完毕信息沟通，现场总线开发者即是要极力于树立一同的工厂底层网络的翻开体系。这儿的翻开是指对有关规范的一同、戳穿性，偏重对规范的一同与遵循。一个翻开体系，它能够与任何遵循相同规范的其它设备或体系相连。一个具有总线功用的现场总线网络体系有必要是翻开的，翻开体系把体系集成的权力交给了用户。用户可按自个的需求和方针把来自纷歧样供货商的商品构成巨细随意的体系。
2、互可操作性与互用性，这儿的互可操作性，是指完毕互连设备间、体系间的信息传送与沟通，可施行点对点，一点对多点的数字通讯。而互用性则意味着纷歧样出产厂家的功用相似的设备可进行沟通而完毕互用。
3、现场设备的智能化与功用自治性。它将传感丈量、抵偿核算、工程量处理与操控等功用懈怠到现场设备中完毕，仅靠现场设备即可完毕自动操控的根柢功用，并可随时确诊设备的作业状况。
4、体系构造的高度懈怠性。由于现场设备自身已可完毕自动操控的根柢功用，使得现场总线已构成一种新的全散布式操控体系的体系构造。从根柢上改动了现有DCS会集与懈怠相联络的集散操控体系体系，简化了体系构造，跋涉了牢靠性。
5、对现场环境的习气性。作业在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境作业而方案的，它可支撑双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗搅扰才调，能选用两线制完毕送电与通讯，并可满意实质安全防爆央求等。
二、现场总线的利益
由于现场总线的以上特征，分外是现场总线体系构造的简化，使操控体系的方案、设备、投运到正常出产作业及其修补维护，都体现出优胜性。
1、节约硬件数量与出资。由于现场总线体系中懈怠在设备前端的智能设备能直接施行多种传感、操控、报警和核算功用，因而可削减变送器的数量，不再需求独自的操控器、核算单元等，也不再需求DCS体系的信号调度、改换、阻隔技能等功用单元及其杂乱接线，还能够用工控PC机作为操作站，然后节约了一大笔硬件出资，由于操控设备的削减，还可削减操控室的占地上积。
2、节约设备费用。现场总线体系的接线十分简略，由于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大削减，连线方案与接头校正的作业量也大大削减。当需求添加现场操控设备时，无需增设新的电缆，可就近联接在原有的电缆上，既节约了出资，也削减了方案、设备的作业量。据有关典型实验工程的测算材料，可节约设备费用**以上。
3、节约维护开支。由于现场操控设备具有自确诊与简略缺点处理的才调，并通过数字通讯将有关的确诊维护信息送往操控室，用户能够查询悉数设备的作业，确诊维护信息，以便前期剖析缺点要素并活络扫除。缩短了维护罢工时刻，一要素为体系构造简化，连线简略而削减了维护作业量。
4、用户具有高度的体系集成自动权。用户能够安闲挑选纷歧样厂商所供应的设备来集成体系。防止因挑选了某一品*的商品被“框死”了设备的挑选方案，不会为体系集成中不兼容的协议、接口而束手无策，使体系集成进程中的自动权彻底把握在用户手中。
5、跋涉了体系的准确性与牢靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化，与仿照信号比照，它从根柢行跋涉了丈量与操控的准确度，削减了传送过错。一同，由于体系的构造简化，设备与连线削减，现场外表内部功用加强:削减了信号的往复传输，跋涉了体系的作业牢靠性。此外，由于它的设备规范化和功用模块化，因而还具有方案简略，易于重构等利益。
具有必定的时连续定性和较高的实时性央求,还具有网络负载安稳，大都为短帧传送、信息沟通再三等特征。由于上述特征，现场总线体系从网络构造到通讯技能，都具有纷歧样上层高速数据通讯网的特征。
通常把现场总线体系称为第五代操控体系，也称作FCS——现场总线操控体系。咱们通常把50年代前的气动信号操控体系PCS称作榜首代，把4～20mA等电动仿照信号操控体系称为第二代，把数字核算时机集式操控体系称为第三代，而把70年代中期以来的集散式散布操控体系DCS称作第四代。现场总线操控体系FCS作为新一代操控体系，一方面，打破了DCS体系选用通讯专用网络的绑缚，选用了依据戳穿化、规范化的处理方案，打败了关闭体系所构成的缺点；另一方面把DCS的会集与懈怠相联络的集散体系构造，变成了新式全散布式构造，把操控功用彻底下放到现场。能够说，翻开性、懈怠性与数字通讯是现场总线体系较显着的特征。
现场总线技能在历经了群雄并起，懈怠割据的初始时期后，虽然已有必定方案的洽谈吞并，但至今没有构成无缺一同的国际规范。其间有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特征，在纷歧样运用范畴构成了自个的优势。这篇文章将在简明描写现场总线技能特征的根底，紧扣体系的牢靠性、有用性等，介绍现场总线网络构造、体系构造等要害技能及现在较为盛行的几种有实力的现场总线技能的现状，究竟论说现场总线的翻开趋势与技能展望。
一、现场总线的技能特征
1、体系的翻开性。翻开体系是指通讯协议戳穿，各纷歧样厂家的设备之间可进行互连并完毕信息沟通，现场总线开发者即是要极力于树立一同的工厂底层网络的翻开体系。这儿的翻开是指对有关规范的一同、戳穿性，偏重对规范的一同与遵循。一个翻开体系，它能够与任何遵循相同规范的其它设备或体系相连。一个具有总线功用的现场总线网络体系有必要是翻开的，翻开体系把体系集成的权力交给了用户。用户可按自个的需求和方针把来自纷歧样供货商的商品构成巨细随意的体系。
2、互可操作性与互用性，这儿的互可操作性，是指完毕互连设备间、体系间的信息传送与沟通，可施行点对点，一点对多点的数字通讯。而互用性则意味着纷歧样出产厂家的功用相似的设备可进行沟通而完毕互用。
3、现场设备的智能化与功用自治性。它将传感丈量、抵偿核算、工程量处理与操控等功用懈怠到现场设备中完毕，仅靠现场设备即可完毕自动操控的根柢功用，并可随时确诊设备的作业状况。
4、体系构造的高度懈怠性。由于现场设备自身已可完毕自动操控的根柢功用，使得现场总线已构成一种新的全散布式操控体系的体系构造。从根柢上改动了现有DCS会集与懈怠相联络的集散操控体系体系，简化了体系构造，跋涉了牢靠性。
5、对现场环境的习气性。作业在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境作业而方案的，它可支撑双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗搅扰才调，能选用两线制完毕送电与通讯，并可满意实质安全防爆央求等。
二、现场总线的利益
由于现场总线的以上特征，分外是现场总线体系构造的简化，使操控体系的方案、设备、投运到正常出产作业及其修补维护，都体现出优胜性。
1、节约硬件数量与出资。由于现场总线体系中懈怠在设备前端的智能设备能直接施行多种传感、操控、报警和核算功用，因而可削减变送器的数量，不再需求独自的操控器、核算单元等，也不再需求DCS体系的信号调度、改换、阻隔技能等功用单元及其杂乱接线，还能够用工控PC机作为操作站，然后节约了一大笔硬件出资，由于操控设备的削减，还可削减操控室的占地上积。
2、节约设备费用。现场总线体系的接线十分简略，由于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大削减，连线方案与接头校正的作业量也大大削减。当需求添加现场操控设备时，无需增设新的电缆，可就近联接在原有的电缆上，既节约了出资，也削减了方案、设备的作业量。据有关典型实验工程的测算材料，可节约设备费用**以上。
3、节约维护开支。由于现场操控设备具有自确诊与简略缺点处理的才调，并通过数字通讯将有关的确诊维护信息送往操控室，用户能够查询悉数设备的作业，确诊维护信息，以便前期剖析缺点要素并活络扫除。缩短了维护罢工时刻，一要素为体系构造简化，连线简略而削减了维护作业量。
4、用户具有高度的体系集成自动权。用户能够安闲挑选纷歧样厂商所供应的设备来集成体系。防止因挑选了某一品*的商品被“框死”了设备的挑选方案，不会为体系集成中不兼容的协议、接口而束手无策，使体系集成进程中的自动权彻底把握在用户手中。
5、跋涉了体系的准确性与牢靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化，与仿照信号比照，它从根柢行跋涉了丈量与操控的准确度，削减了传送过错。一同，由于体系的构造简化，设备与连线削减，现场外表内部功用加强:削减了信号的往复传输，跋涉了体系的作业牢靠性。此外，由于它的设备规范化和功用模块化，因而还具有方案简略，易于重构等利益。
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