什么是现场总线？现场总线技术特征

现场总线(Fieldbus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它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控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。

IEC(国际电工委员会)对现场总线(Fieldbus)的定义是“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线”。它是当前工业自动化的热点之一。现场总线以开放的、独立的、全数字化的双向多变量通信取代4~ 20mA现场模拟量信号。现场总线I/O集检测、数据处理、通信为一体，可以代替变送器、调节器、记录仪等模拟仪表，它不需要框架、机柜，可以直接安装在现场导轨槽上。现场总线I/O的接线极为简单，只需一根电缆，从主机开始，沿数据链从一个现场总线I/O连接到下一个现场总线I/O。使用现场总线后，可以节约配线、安装、调试和维护等方面的费用，现场总线I/O与PLC可以组成高性能价格比的DCS(集散控制系统)。

使用现场总线后，操作员可以在中央控制室实现远程监控，对现场设备进行参数调整，还可以通过现场设备的自诊断功能诊断故障和寻找故障点。

什么是现场总线

随着网络技术发展和市场需求的变化，工业设备实现网络化管理控制已经成为一种必然趋势，改善工业控制系统同样也需要在不同生产设备之间实现高效、可靠、标准化的互联，经过多年的努力，国际上最后公布了8种现场总线。制定总线的初衷在于不同厂家的设备进行互连，可是，这8种总线目前是不能完全互连的。

所谓现场总线，是指将现场设备(如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等)与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。现场总线控制系统FCS是集当今计算机技术、网络技术和控制技术为一体的当代最先进的计算机控制技术，它适用于工业过程控制、制造业及楼宇自动化等领域，将成为现代计算机控制系统的主流。具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。现场总线技术使现场级设备的信息作为整个企业信息网的基础，提高了控制系统的信息处理能力和运行可靠性，节省了系统的硬件和布线费用，方便了用户对系统的组态、管理和维护。

现场总线(Fieldb山)技术是工业自动化最深刻变革之一。PLC和工控机采用现场总线后可方便地作为νo站和监控站连接在DCS系统中。现场总线可以更容易地从现场获取设备信息，工厂操作员和管理人员能够对其过程进行更严格的控制，从而改进性能、增加过程的可用性和一致性。

当前，国际上具有代表性的现场总线技术与产品是Profibus、CanBus与LonWorks，CC-link，DeviceNet，Modbus等，后面分别予以简要说明。

现场总线技术特征

现场总线完整地实现了控制技术、计算机技术与通信技术的集成，具有以下几项技术特征。

(1)现场设备已成为以微处理器为核心的数字化设备，彼此通过传输媒体(双绞线、同轴电缆或光纤)以总线拓扑相连。

(2)网络数据通信采用基带传输(即数字数据传输)，数据传输速率高(为IMb/s或lOMb/s级)，实时性好，抗干扰能力强。

(3)废弃了集散控制系统(DCS)中的vo控制站，将这一级功能分配给通信网络完成。(4)分散的功能模块，便于系统维护、管理与扩展，提高可靠性。

(5)开放式互连结构，既可与同层网络相连，又可通过网络互连设备与控制级网络或管理信息级网络相连。

(6)互操作性，在遵守同一通信协议的前提下，可将不同厂家的现场设备产品统一组态，构成所需要的网络。

现场总线与局域网的区别

(1)按功能比较，现场总线连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，传输速率低，但实时性高。简而言之，现场总线是一种实时控制网络。局域网用于连接局部区域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音、图像等，传输速率高，但不要求实时性。从这个意义而言，局域网是一种高速信息网络。

(2)按实现方式比较现场总线可采用各种通信介质，如双绞线、电力线、光纤、无线、红外线等，实现成本低。局域网需要专用电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。

现场总线通信协议特点

(1)现场总线通信协议基本遵照ISO/OSI参考模型，主要实现第1、2、7层功能。

(2)物理层采用EIA-RS232、EIA-RS42万RS485等协议。由于在某些情况下，现场传感器、变送器要从现场总线"窃取"电能作为它们的工作电源，因此对总线上数字信号的强度(驱动能力)、传输速率、信噪比以及电缆尺寸、线路长度等都提出一定要求。

0)数据链路层考虑到现场设备故障较多，更换频繁，所以数据链路层媒体访问控制多采用受控访问(包括轮询和令牌)协议，通常，各CPU、PLC作为主站，传感器、变送器等作为从站。另外，须支持点一点、点→多点和广播通信方式。

(4)应用层解决应用什么样的高级语言(或过程控制语言)来作为面向用户的编程(或组态)语言，其中包括设备名称、网络变量与配置(捆绑)关系，参数与功能调用及相关说明等，一般应具有符合IECl131-3标准的图形用户界面。