什么是現(xiàn)場總線

    現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)，它的關(guān)鍵標(biāo)志是能支持雙向、多節(jié)點(diǎn)、總線式的全數(shù)字通訊，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、抗*力強(qiáng)、通信速率快、系統(tǒng)安全、造價(jià)低廉、維護(hù)成本低等特點(diǎn)。
　　
一、現(xiàn)場總線的特點(diǎn)
　　電工委員會（IEC）對現(xiàn)場總線主要有以下三點(diǎn)要求：
（1）統(tǒng)一數(shù)據(jù)鏈路上過程控制單元（CPU）、PLC等與數(shù)字I/O設(shè)備互連；
（2）現(xiàn)場總線控制器可對總線上的多個操作站、傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等進(jìn)行數(shù)據(jù)存取；
（3）在保證系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，有利于減小軟硬件開銷，降低成本和通訊媒體安裝費(fèi)用。SP50委員會提出的兩種現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)模型是：
（1）星型總線—用短距離、廉價(jià)、低速率電纜取代模擬信號傳輸線；
（2）總線型總線—數(shù)據(jù)傳輸距離長、速率高，采用點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)和廣播式通信方式。
　　
　　從目前來看，還沒有哪一種現(xiàn)場總線能夠滿足上述全部要求，各種現(xiàn)場總線都有自己的長處和短處。雖然用戶和市場有標(biāo)準(zhǔn)化的需要，但在短期內(nèi)，現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一，多種現(xiàn)場總線并存的情況在今后較長的時間將依然存在，IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生就說明了這一點(diǎn)。下面，將對各種現(xiàn)場總線的特點(diǎn)進(jìn)行分析對比。
　　
二、現(xiàn)場總線控制技術(shù)
　　
1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
　　
　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)為一體的當(dāng)代的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，是一種全分散、全數(shù)字、全開放的控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要用于工業(yè)過程控制、制造業(yè)及樓宇自動化等領(lǐng)域，在未來將成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主流。
　　
2、現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀
　　
　　現(xiàn)場總線發(fā)展迅速，現(xiàn)處于群雄并起、百家爭鳴的階段，目前已開發(fā)出40多種現(xiàn)場總線。其中，符合IEC61158標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有8種總線，包括：德國西門子公司支持的Profibus、基金會現(xiàn)場總線FF、德國Phoenix Contact公司支持的Interbus、美國Rockwell公司支持的Controlnet、法國Alstom公司支持的Worldfip、主要由Fisheer-Rosemount公司支持的FF HSE、，美國波音公司支持的Swift Net以及丹麥的Peocess。此外，還有幾種在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的總線，如德國Bosch公司為汽車應(yīng)用而開發(fā)的CANBUS、美國Echelon公司開發(fā)的Lon Works總線等。在這些總線中，的有5種，分別是FF、Profitbus、HART、CAN和LonWorks，其性能對照見表1。
　　
3、幾種總線通信模型概述
　　目前，各種現(xiàn)場總線既遵循開放系統(tǒng)的原則，也兼顧了自己的特點(diǎn)和特殊要求（如表2所示）。參考OSI協(xié)議模型，Worldfip總線實(shí)現(xiàn)了OSI參考模型的1、2、7層服務(wù)，能提供變量服務(wù)、消息服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，是一種數(shù)據(jù)流總線。Profibus總線也包括了OSI模型1、2、7層服務(wù)，其中Profibus-FMS把第3層到第6層服務(wù)放在底層由接口完成，Profibus-FMS/PA屬于數(shù)據(jù)流總線，Profibus-DP則屬于字節(jié)總線。Lonworks使用了Lontalk協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了OSI參考模型全部七層服務(wù)，
　　一種折中、平衡的現(xiàn)場總線，但也因此會在有些應(yīng)用場合增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，影響了通信速度。CAN總線只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，用戶在應(yīng)用中自己定義通信協(xié)議，有突出的靈活性，有成本優(yōu)勢和速度優(yōu)勢，但一般的應(yīng)用都是位總線，不適合大流量通信。