浅谈现场总线技术应用

[摘要]就现场总线技术做了的深入探讨，利用工业以太网作为现场总线进行了现场控制系统的设计。并且探讨了基于Web的远程监控系统结构，利用公用事业internet网络就可以实现恒压供水的远程监控、系统警报和维护等工作。

[关键词]现场 总线 技术应用

现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式全数字化多点通信的底层控制网络。现场总线是用于现场仪表与控制室之间的一种“全数字化、双向、多变量、多点多站的通信系统”，其特点表现在以下六个方面：现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能模块和开放式互连网络。

现场总线的优点：实现了全数字化通信，不同厂家产品互操作；实现了真正的分布式控制（分散式控制）：可以传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简单诊断信息一并传送，可以产生最先进的现场仪表，多变量变送器；提高了测试精度；增强了系统的自治性。

在20世纪80年代中期，德、法等欧洲国家的一些大公司相继推出了自己的现场总线产品，同时制定了自己相应的标准。自20世纪90年代后，现场总线技术得到了迅猛的发展，出现了群雄并起，百家争鸣的局面，全世界发展起来的现场总线已达数十种。目前有几种现场总线技术已逐渐具有影响力，并在一些特定的应用领域显示了自己的优势。

CAN（Control Area Network）控制局域网：最早由德国BOSCH公司推出用于汽车内部测量与执行部门之间的数据通信。CAN总线规范已被工50国际标准组织制定为国际标准，并广泛应用于离散控制领域。目前CAN总线在国内是最热门的现场总线之一。由于CAN总线得到了国际上著名集成电路制造商的支持，市场上已有多种嵌入了CAN总线协议的单片机和独立CAN总线控制器供工程技术人员选购，价格也较便宜，因此深受国内广大工程技术人员的欢迎国内在楼宇自控系统中得到应用。

PROF工BUS（过程现场总线）：是由西门子等十几家公司，研究所共同推出的符合德国国家标准D工N19245和欧洲标准ENSO17O的现场总线标准。它包括PROFIBUS-DP、PROF工BUS-FMS和PROFIBUS-PA三部分。其中PROFIBUS-DP主要应用分散外设间的高速数据传输，适用于加工自动化领域的应用。PROF工BU-FMS适用于纺织，楼宇自动化，可编程控制器，低压开关等一般自动化。PROF工BUS--PA则是用于过程自动化的总线类型。

LONwORKS（局部操作网络），也叫LON（Loeai Operating Network）：是一种得到广泛应用的现场总线，由美国Echelon公司推出它采用了工SQ/051模型的全部七层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设计，在智能建筑中得到广泛的应用。主要用于工厂及车间的环境，安全、报警、动力分配、给水控制、库房和材料管理。

FF（基金会现场总线）：是由现场总线基金会提供的一种全新概念的通信标准，是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术，主要用于工业过程控制和制造业自动化环境。

worldFIP现场总线：最初是由CegeleC等几家法国公司在原有通信技术的基础上根据用户要求制定，以后成为法国标准，后来纳入工EC物理层标准（IEC61158-2），并命名为WorldFIP。WorldFIP组织成立于1987年，目前包括有ALSTOM，SChneider，Honeywell等著名公司在内的100多个成员。WorldFIP特点是具有单一的总线，而且没有任何网桥或网关，可用于过程控制和离散控制。

IIART（high way address able remote transducer可寻址远程传感器数据通路）现场总线：最早由Rosemount公司于1986年提出并研制成的一种通信协议，得到了80多家著名仪表公司的支持，并于1993年成立了HART通信基金会。HART现场总线被称为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，其特点是在现有模拟传输线上实现数字信号通信。这种通信协议既可用于4-20mADC的模拟仪表，也可用于数字式通信仪表。它属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争力，得到了广泛的应用。

现场总线在技术上主要具有以下特点：

1、系统开放性好。开放是指对相关标准的一致性，公开性，强调对标准的共识与遵从。一个开放系统，是指它可以与世界上任何地方遵从相同标准的其它设备或系统连接。通信协议一致公开，各个不同的生产厂家的设备之间可以实现信息交换。现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。用户可按照自己的需要，把来自不同厂家的产品组成大小随意的系统，通过现场总线构筑自动化领域的开放互连系统。

2、具有互可操作性与互用性。互可操作性是指实现互连设备间，系统间的信息传送与沟通；而互用性则意味着不同生产厂家性能类似的设备可实现相互替换。

3、使现场设备具有智能化和功能自治性。所谓智能化和功能自治性就是将传感测量，补偿计算，工程量处理和控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠监控设备即可完成自动控制的基本功能，并可诊断设备的运行状态。

4、系统结构的高度分散性。现场总线己构成一种新的全分散性控制系统的体系结构，这从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化系统结构，提高了可靠性。

5、对现场环境的强适应性。作为工厂网络底层的现场总线，是专门为现场环境而设计的，可支持双绞线，同轴电缆，光缆，射频，红外线和电力线等，具有较强的抗干扰能力。能采用两线制实现供电与通信，并可满足安全防爆要求等。

6、系统成本低性能高。采用现场总线技术后，由于现场底层设备的智能化以及改变了过去点对点的连接方式，使自动化系统的硬件，软件成本和辅助成本大大降低，也使得系统性能得到很大程度地提高。

参考文献：

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