1、1. 現場總線概述現場總線(Field bus )是近年來迅速發展起來的一種工業數據總線，它主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、 執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。由于現場總線簡單、 可靠、 經濟實用等一系列突出的優點，因而受到了許多標準團體和計算機廠商的高度重視。它是一種工業數據總線，是自動化領域中底層數據通信網絡。簡單說， 現場總線就是以數字通信替代了傳統4-20mA模擬信號及普通開關量信號的傳輸，是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、 多站的通信系統。現場總線應用行業： 現場總線的產生對工業的發展起著非常重要的作用，對國民經

2、濟的增長有著非常重要的影響。現場總線主要應用于石油、化工、電力、醫藥、冶金、加 工制造、交通運輸、國防、航天、農業和樓宇等領域。現場總線是應用在生產現場與微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點通信的系統也稱為開放式全數字化多點通信的底層控制網絡。現場總線的定義：現場總線是用于現場儀表與控制室之間的一種“全數字化，雙向多變量，多點多站的通信系統”其本質含義表現在以下六個方面：現場通信網絡、現場設備互連、互操作性、分散功能模塊和開放式互連網絡現場總線的優點：實現了全數字化通信，不同廠家產品互操作；實現了真正的分布式控制( 分散式控制 ) ： 可以傳送多個過程變量的同時可將儀表標識符和簡單診斷信息

3、一并傳送，可以產生最先進的現場儀表，多變量變送器；提高了測試精度；增強了系統的自治性。現場總線特征全數字化通信開放型的互聯網絡互可操作性與互用性現場設備的智能化系統結構的高度分散性對現場環境的適應性現場總線特點及缺陷現場控制設備具有通信功能，便于構成工廠底層控制網絡。通信標準的公開、一致，使系統具備開放性，設備間具有互可操作性。功能塊與結構的規范化使相同功能的設備間具有互換性。控制功能下放到現場，使控制系統結構具備高度的分散性。現場總線總線優點現場總線使自控設備與系統步入了信息網絡的行列，為其應用開拓了更為廣闊的領域；一對雙絞線上可掛接多個控制設備，便于節省安裝費用；節省維護開銷；提高了系統的

4、可靠性；為用戶提供了更為靈活的系統集成主動權。現場總線總線缺點網絡通信中數據包的傳輸延遲，通信系統的瞬時錯誤和數據包丟失，發送與到達次序的不一致等都會破壞傳統控制系統原本具有的確定性，使得控制系統的分析與綜合變得更復雜，使控制系統的性能受到負面影響。現場總線總線本質不同的機構和不同的人可能對現場總線有著不同的定義，不過通常情況下，大家公認在以下六個方面：現場總線通信網絡用于過程自動化和制造自動化的現場設備或現場儀表互連的現場通信網絡。現場總線設備互聯依據實際需要使用不同的傳輸介質把不同的現場設備或者現場儀表相互關聯。現場總線互操作性用戶可以根據自身的需求選擇不同廠家或不同型號的產品構成所需的控

5、制回路，從而可以自由地集成FCS。現場總線分散功能塊FCS 廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站, 把 DCS控制站的功能塊分散地分配給現場儀表, 從而構成虛擬控制站，徹底地實現了分散控制。現場總線通信線供電通信線供電方式允許現場儀表直接從通信線上攝取能量, 這種方式提供用于本質安全環境的低功耗現場儀表, 與其配套的還有安全柵。現場總線開放式互聯網現場總線為開放式互聯網絡，既可以與同層網絡互聯，也可與不同層網絡互聯，還可以實現網絡數據庫的共享。從以上內容我們可以看到，現場總線體現了分布、開放、 互聯、 高可靠性的特點，而這些正是DCS系統的缺點。DCS通常是一對一單獨傳送信號，其所采用的模擬信

6、號精度低，易受干擾，位于操作室的操作員對模擬儀表往往難以調整參數和預測故障，處于“失控”狀態，很多的儀表廠商自定標準，互換性差，儀表的功能也較單一，難以滿足現代的要求，而且幾乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS則采取一對多雙向傳輸信號，采用的數字信號精度高、可靠性強，設備也始終處于操作員的遠程監控和可控狀態，用戶可以自由按需選擇不同品牌種類的設備互聯， 智能儀表具有通信、控制和運算等豐富的功能，而且控制功能分散到各個智能儀表中去。由此我們可以看到FCS相對于DCS的巨大進步。也正是由于FCS的以上特點使得其在設計、安裝、 投運到正常生產都具有很大的優越性： 首先由于分散在前端的智能設備能執行

7、較為復雜的任務，不再需要單獨的控制器、計算單元等，節省了硬件投資和使用面積；FCS的接線較為簡單，而且一條傳輸線可以掛接多個設備，大大節約了安裝費用；由于現場控制設備往往具有自診斷功能，并能將故障信息發送至控制室，減輕了維護工作；同時，由于用戶擁有高度的系統集成自主權，可以通過比較靈活選擇合適的廠家產品；整體系統的可靠性和準確性也大為提高。這一切都幫助用戶實現了減低安裝、使用、維護的成本，最終達到增加利潤的目的。現場總線發展趨勢從現場總線技術本身來分析，它有兩個明顯的發展趨勢：一、是尋求統一的現場總線國際標準。二、 是 Industrial Ethernet 走向工業控制網絡。EPA即以太網過

8、程自動化技術。統一、開放的TCP/IP Ethernet 是 20 多年來發展最成功的網絡技術，過去一直認為， Ethernet (以太網)是為IT 領域應用而開發的，它與工業網絡在實時性、環境適應性、總線饋電等許多方面的要求存在差距，在工業自動化領域只能得到有限應用。事實上， 這些問題正在迅速得到解決，國內對EPA技術( Ethernet forProcess Automation )也取得了很大的進展。隨著FF HSE 的成功開發以及PROFInet的推廣應用，可以預見Ethernet 技術將會十分迅速地進入工業控制系統的各級網絡。國際上形成的工業以太網技術的四大陣營：主要用于離散制造控制

9、系統的是：1） Modbus-IDA工業以太網2）Ethernet/IP 工業以太網3） PROFInet工業以太網主要用于過程控制系統的是：4）Foundation Fieldbus HSE 工業以太網隨著科學技術的快速發展，過程控制領域在過去的兩個世紀里發生了巨大的變革。 150 多年前出現的基于5 13psi 的氣動信號標準（ PCS， Pneumatic ControlSystem 氣動控制系統）， 標志著控制理論初步形成，但此時尚未有控制室的概念；20 世紀 50 年代， 隨著基于0 5V或 4 20mA的電流模擬信號的模擬過程控制體系被提出并得到廣泛的應用，標志了電氣自動控制時代的

10、到來，三大控制論的確立奠定了現代控制的基礎，設立控制室、控制功能分離的模式也一直沿用至今；20 世紀70 年代，隨著數字計算機的介入，產生了“集中控制”的中央控制計算機系統，而信號傳輸系統大部分是依然沿用4 20mA的模擬信號，不久人們也發現了伴隨著“集中控制”， 該系統存在著易失控、可靠性低的缺點，并很快將其發展為分布式控制系統（DCS， Distributed Control System 分布式控制系統）；微處理器的普遍應用和計算機可靠性的提高，使分布式控制系統得到了廣泛的應用， 由多臺計算機和一些智能儀表以及智能部件實現的分布式控制是其最主要的特征， 而數字傳輸信號也在逐步取代模擬傳輸

11、信號。隨著微處理器的快速發展和廣泛的應用，數字通信網絡延伸到工業過程現場成為可能，產生了以微處理器為核心，使用集成電路代替常規電子線路，實施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優化控制等功能的智能設備。設備之間彼此通信、控制，在精度、可操作性以及 可靠性、可維護性等都有更高的要求。由此，導致了現場總線的產生。. 國際標準發展歷程1984 年美國 Inter 公司提出一種計算機分布式控制系統-位總線（BITBUS） ，它主要是將低速的面向過程的輸入輸出通道與高速的計算機總線多（MULTIBU）S分離，形成了現場總線的最初概念。80 年代中期，美國Rosemount 公司開發了一種可尋址的遠程傳感器（

12、HART） 通信協議。采用在4 20mA模擬量疊加了一種頻率信號，用雙絞線實現數字信號傳輸。HART協議已是現場總線的雛形。1985年由 Honeywell 和 Bailey 等大公司發起，成立了World FIP 制定了 FIP 協議。1987 年，以Siemens， Rosemoun，橫河等幾家著名公司為首也成立了一個專門t委員會互操作系統協議（ ISP） 并制定了PROFIBUS協議。后來美國儀器儀表學會也制定了現場總線標準IEC/ISA SP50。隨著時間的推移，世界逐漸形成了兩個針鋒相對的互相競爭的現場總線集團：一個是以Siemens、 Rosemoun，橫河為t首的 ISP 集團；

13、另一個是由Honeywell 、 Bailey 等公司牽頭的WorldFIP 集團。1994年，兩大集團宣布合并，融合成現場總線基金會（Fieldbus Foundation ）簡稱FF。對于現場總線的技術發展和制定標準，基金委員會取得以下共識：共同制定遵循IEC/ISA SP50 協議標準；商定現場總線技術發展階段。1999年底IECTC65（負責工業測量和控制的第65標準化委員會）通過了 8種類型的 現場總線作為 IEC61158國際標準。2003 年 4 月， IEC61158 Ed.3 現場總線標準第3 版正式成為國際標準，規定10 種類型的現場總線：TS61158現場總線、Contr

14、olNet 和 Ethernet/IP 現場總線、 Profibus 現場總線、P-NET現場總線、FF HSE現場總線、SwiftNet 現場總線、 World FIP 現場總線、Interbus 現場總線、FF H1 現場總線、PROFInet現場總線。國內工業總線EPA， G-link,Symotion 與 NCUC-BUS現場總線總線現狀由于各個國家各個公司的利益之爭，雖然早在1984 年國際電工技術委員會/ 國際標準協會（IEC/ISA）就著手開始制定現場總線的標準，至今統一的標準仍未完成。 很多公司也推出其各自的現場總線技術，但彼此的開放性和互操作性還難以統一。現場總線總線并存世界

15、上存在著大約四十余種現場總線，如法國的FIP，英國的ERA，德國西門子公 司 Siemens 的 ProfiBus ， 挪 威 的 FINT， Echelon 公 司 的LONWorks，PhenixContact 公司的 InterBus ， RoberBosch 公司的CAN， Rosemount公司的HART， CarloGavazzi 公司的 Dupline ， 丹麥 ProcessData 公司的 P-net ， PeterHans 公司的F-Mux，以及ASI( ActraturSensorInterface ) ， MODBu， s SDS， Arcnet ，國際標準組織- 基金

16、會現場總線FF： FieldBusFoundation ， WorldFIP， BitBus ，美國的 DeviceNet 與 ControlNet 等等。這些現場總線大都用于過程自動化、醫藥領域、加工制造、交通運輸、國防、航天、農業和樓宇等領域，大概不到十種的總線占有80%左右的市場。工業總線網絡可歸為三類：485網絡、HART網絡、FieldBus 現場總線網絡。485 網絡：RS485/MODBU是現在流行的一種工業組網方式， S其特點是實施簡單方便，而且支持RS485的儀表又特別多。儀表商也紛紛轉而支持RS485/MODBU， S原因很簡單，RS485 的轉換接口不僅便宜而且種類繁多。

17、至少在低端市場上，RS485/MODBU仍將是最主要的工業組網方式。 SHART網絡：HART是由艾默生提出的一個過渡性總線標準，主要特征是在4-20毫安電流信號上面疊加數字信號，但該協議并未真正開放，要加入他的基金會才能拿到協議，而加入基金會要一定的費用。HART技術主要被國外幾家大公司壟斷， 近些年國內也有公司在做，但還沒有達到國外公司的水平。有很多智能儀表帶有HART圓卡 ，支持HART通訊功能。但從國內情況來看，還沒有真正用到這部分功能來進行設備聯網監控，最多只是利用手操器對其進行參數設定。從長遠來看， 由于HART通信速率低、組網困難等原因，HART儀表的應用將呈下滑趨勢。Field

18、Bus 現場總線網絡：現場總線是當今自動化領域的熱點技術之一，被譽為自動化領域的計算機局域網。它的出現標志著自動化控制技術又一個新時代的開始。 現場總線是連接控制現場的儀表與控制室內的控制裝置的數字化、串行、 多站通信的網絡。其關鍵標志是能支持雙向、多節點、總線式的全數字化通信。現場總線技術成為國際上自動化和儀器儀表發展的熱點，它的出現使傳統的控制系統結構產生了革命性的變化，使自控系統朝著“智能化、數字化、信息化、網絡化、 分散化”的方向進一步邁進， 形成新型的網絡通信的全分布式控制系統現場總線控制系統FCS(Fieldbus Control System) 。然而，現場總線還沒有形成真正統一

19、的標準，ProfiBus 、 CANbu、s CC-Link 等多種標準并行存在，并且都有自己的生存空間。何時統一，遙遙無期。支持現場總線的儀表種類還比較少，可供選擇的余地小，價格又偏高，用量也較小。現場總線注意事項現場總線逐漸在工業現場推廣，不少設備不但具有傳統儀表的功能，而且還具備現場總線的功能、在 DCS中，現場總線被廣泛應用。現場總線在使用中需要注意以下幾個問題：1）通信距離。現場總線的通信距離一般有一定的要求，例如，PROFIBUS/DP在 12Mbps速率時，采用標準電纜，可以達到200m，如果采用 187.5kbps 速率，可以達到1 000m。通信距離有兩層含義，第一個，是兩個

20、節點之間不通過中繼器能夠實現的距離，一般來說，距離和通信速率成反比；另一個， 是整個網絡最遠的兩個節點之間的距離。往往在廠家的介紹材料中對于此類的描述不夠清楚，在實際使用中，必須考慮整個網絡的范圍，電磁波信號在電纜中傳遞是需要時間的，特別在些高速的現場總線中，如果增大距離，就必須對一些通信參數進行修改；2）線纜選擇。現場的環境決定現場總線的通信速度和通信介質。一般而言，現場總線采用電信號傳遞數據，在傳輸的過程中不可避免地收到周圍電磁環境的影響。大多數現場總線采用屏蔽雙絞線。必須注意的是，不同種類現場總線要求的屏蔽雙絞線可能是不同的。現場總線的開發者一般規定一種特制的線纜，在正確使用這種線纜的條

21、件下才能實現規定的速率和傳輸距離。在電磁條件極度惡劣的條件下，光纜是合理的選擇，否則局部的干擾，可能影響整個現場總線網絡的工作；3）隔離。一般來說，現場總線的電信號與設備內部是電氣隔離的。現場總線電纜分布在車間的各個角落，一旦發生高電壓串入，會造成整個網段所有設備的總線收發器損壞。如果不加以隔離，高電壓信號會繼續將設備內部其他電路損壞，導致嚴重的后果；4）屏蔽。現場總線采用的屏蔽電纜的外層必須在一點良好接地，如果高頻干擾嚴重，可以采用多點電容接地，不允許多點直接接地，避免產生地回路電流；5）連接器。現場總線一般沒有對連接器做嚴格的規定，但是如果處理不當，會影響整個系統通信。例如，現場總線一般采

22、用總線型菊花鏈連接方式，在連接每一個設備時，必須注意如何不影響在現有通信的條件下，實現設備插入和摘除，這對連接器就有一定的要求；6）終端匹配。現場總線信號和所有電磁波信號一樣具有反射現象，在總線每一個網段的兩個終端，都應該采用電阻匹配，第一個作用可以吸收放射，第二個作用是在總線的兩端實現正確的電平，保證通信。因此， 現場總線技術是控制、計算機、通訊技術的交叉與集成，它的出現和快速發展體現了控制領域對降低成本、提高可靠性、增強可維護性和提高數據采集的智能化的要求。現場總線應用領域每種總線大都有其應用的領域，比如FF、 PROFIBUS-PA適用于石油、化工、 醫藥、冶金等行業的過程控制領域；Lo

23、nWorks、 PROFIBUS-FM、 SDevieceNet 適用于樓宇、交通運輸、農業等領域；DeviceNet、 PROFIBUS-DP適用于加工制造業，而這些劃分也不是絕對的，每種現場總線都力圖將其應用領域擴大，彼此滲透。現場總線背景大多數的現場總線都有一個或幾個大型跨國公司為背景并成立相應的國際組織，力圖擴大自己的影響、得到更多的市場份額。比如PROFIBUS以 Siemens公司為主要支持，并成立了PROFIBUS國際用戶組織。WorldFIP 以 Alstom 公司為主要后臺，成立了WorldFIP 國際用戶組織。現場總線地區標準為了加強自己的競爭能力，很多總線都爭取成為國家或

24、者地區的標準，比如PROFIBUS已成為德國標準，WorldFIP 已成為法國標準等。現場總線制造商為了擴大自己產品的使用范圍，很多設備制造商往往參與不止一個甚至多個總線組織。現場總線協調由于競爭激烈，而且還沒有哪一種或幾種總線能一統市場，很多重要企業都力圖開發接口技術，使自己的總線能和其他總線相連，在國際標準中也出現了協調共存的局面。工業自動化技術應用于各行各業，要求也千變萬化，使用一種現場總線技術也很難滿足所有行業的技術要求；現場總線不同于計算機網絡，人們將會面對一個多種總線技術標準共存的現實世界。技術發展很大程度上受到市場規律、商業利益的制約； 技術標準不僅是一個技術規范，也是一個商業利

25、益的妥協產物。而現場總線的關鍵技術之一是彼此的互操作性，實現現場總線技術的統一是所有用戶的愿望。現場總線市場態勢現場總線技術是控制、計算機、通訊技術的交叉與集成，幾乎涵蓋了所有連續、離散工業領域，如過程自動化、制造加工自動化、樓宇自動化、家庭自動化等等。現場總線技術的發展體現為兩個方面：一個是低速現場總線領域的不斷發展和完善；另一個是高速現場總線技術的發展。而現場總線產品主要是低速總線產品，應用于運行速率較低的領域，對網絡的性能要求不是很高。從實際應用狀況看，大多數現場總線，都能較好地實現速率要求較低的過程控制。因此， 在速率要求較低的控制領域，誰都很難統一整個市場。由于FF 基金會幾乎集中了

26、世界上主要自動化儀表制造商，其全球影響力日益增加，但其在中國市場營銷力度似乎不足，市場份額不是很高，LonWorks 形成了全面的分工合作體系，在國內有一些實質性的進展，在樓宇自動化、家庭自動化、智能通信產品等方面，LonWorks則具有獨特的優勢。在離散制造加工領域，由于行業應用的特點和歷史原因，Profibus 和 CAN經在這一領域形成了自己的優勢，具有較強的競爭力。國內廠商的規模相對較小，研發能力較差，更多的是依賴技術供應商的支持，比較容易受現場總線技術供應商（ 芯片制造商等） 對國內的支持和市場推廣力度的影響。而且，還有一個不可忽視的一點就是在構建自動化管理系統時，選擇的上位機，比如

27、組態軟件對總線設備的支持程度，有些監控組態軟件，比如紫金橋監控組態軟件或者InTouch 等對一些主流的總線設備比如Lonworks、 PROFIBU、SCAN等有著良好的支持，通過DDE、 OPC或者直接連接等方式進行通訊，采集數據。這樣可以方便用戶的選擇，而一些組態軟件則支持的種類較少，是用戶選擇的范圍也隨之減少。. 常用現場總線介紹OPC工業標準OPC（OLE for Process Control, 用于過程控制的OLE）是一個工業標準，管理這個標準 國際組織 是 OPC基金會，OPC基金會現有會員已超過220 家。遍布全球，包括世界上所有主要的自動化控制系統、儀器儀表及過程控制系統的

28、公司。基于微軟的OLE（現在的Active X） 、 COM （部件對象模型）和 DCOM 分布式部（件對象模型） 技術。OPC包括一整套接口、屬性和方法的標準集，用于過程控制和 制造業自動化系統。OPC 全稱是 OLE for Process Control ，它的出現為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁。在過去， 為了存取現場設備的數據信息，每一個應用軟件開發商都需要編寫專用的接口函數 。 由于現場設備的種類繁多，且產品的不斷升級，往往給用戶和軟件開發商帶來了巨大的工作負擔。通常這樣也不能滿足工作的實際需要，系統集成商和開發商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可

29、互操作性的即插即用的設備驅動程序。在這種情況下，OPC標準應運而生。OPC標準以微軟公司 的 OLE技術為基礎，它的制定是通過提供一套標準的OLE/COM接口完成的，在OPC技術中使用的是OLE 2技術，OLE標準允許多臺微機之間交換文檔、圖形等對象。工業以太網總線由于自動化技術從單機控制發展到工廠自動化FA，發展到系統自動化。工廠自動化信息網絡可分為以下三層結構：工廠管理級、車間監控級、現場設備級，而 現場總線是工廠底層設備之間的通信網絡。 這里先介紹一下以太網，本文特指工業以太網，工業以太網是作為辦公室自動化領域衍生的工業網絡協議，按習慣主要指 IEEE 802.3 協議，如果進一步采用T

30、CP/IP 協議 族，則采用“以太網+TCP/IP”來表示，其技術特點主要適合信息管理、信息處理系統，并在 IT 業得到了巨大的成功。在工廠管理級、車間監控級信息集成領域中，工業以太網已有不少成功的案例，在設備層對實時性沒有嚴格要求場合也有許多應用。由于現場總線種類繁多，標準不一， 很多人都希望以太網技術能介入設備低層，廣泛取代現有現場總線技術，施耐德公司就是該想法的積極倡導者和實踐者，已有一批工業級產品問世和實際應用。以太網還不能夠真正解決實時性和確定性問題， 大部分現場層仍然會首選現場總線技術。由于技術的局限和各個廠家的利益之爭，這樣一個多種工業總線技術并存， 以太網技術不斷滲透的現狀還會

31、維持一段時間。用戶可以根據技術要求和實際情況來選擇所需的解決方案CANCAN（Control Area Network 控制器局域網）由 德國 BOSCH 公司推出用于汽車內部測量與執行部門之間的數據通信。國內在三表系統及樓宇自控系統中得到應用。最早由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領域，其總線規范已被ISO 國際標準組織制定為國際標準，得到了Intel 、 Motorola 、 NEC等公司的支持。CAN協議分為二層：物理層和數據鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結構，傳輸時間短，具有自動關閉功能，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式， 并采用了非破壞性總線仲裁技術，通過設置

32、優先級來避免沖突，通訊距離最遠可達10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達40M /1Mbp/s， 網絡節點數實際可達110個 。已有多家公司開發了符合CAN協議的通信芯片。FF H1基金會現場總線（FoundationFieldbus 簡稱FF）這是以美國Fisher-Rousemount 公司為首的聯合了橫河、ABB、西門子、英維斯等 80 家公司制定的ISP協議和以Honeywell 公司為首的聯合歐洲等地150余家公司制定的WorldFIP 協議于 1994年 9 月合并的。該總線在過程自動化領域得到了廣泛的應用，具有良好的發展前景。基金會現場總線采用國際標準化組織ISO的開放化系統

33、互聯OSI的簡化模型（ 1，2， 7 層） ，即物理層、數據鏈路層、應用層，另外增加了用戶層。FF 分低速 H1和高速 H2兩種通信速率，前者 傳輸速率為31.25Kbit/ 秒， 通信距離可達1900m，可支持總線供電和本質安全防爆環境。后者 傳輸速率為1Mbit/ 秒和 2.5Mbit/ 秒，通信距離為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無線發射，協議符號IEC1158-2標準。 FF的物理媒介的傳輸信號采用曼切斯特編碼。（1）IEC 技術報告（即 FF 的 H1）。現場總線基金會（FF） 成立以來進展比較快, 推動了現場總線的研究和產品開發。在現場總線物理層已獲國際電工委員會IEC 批

34、準的情況下, 于 1996 年 一季度 完成了物理層的低速總線 H1 的最后工作。在此期間安裝了示范系統, 進入工廠試運行和取證, 如美國休斯敦（Hou ston）Mon san to Chocolate Bayou 工廠安裝了Siemens、 Yokogawa （ 橫河）、 Fisher、 Smar、Foxboro、 Rosemount、 E+H 和 Micro Motion 等公司的產品。低速總線H1 已進入實用階段,可以供應標準化產品。FF H2基金會現場總線（即原 FF 的 H2,Fisher-Rosemount 等公司支持）FF 推出的高速現場總線H2 主要用于制造自動化， 但始終未

35、獲IEC 批準。 其代替方案是選用 100Mbps 速率的高速以太網 （ HSE）的物理層、數據鏈路層協議，可以使用經濟的以太網芯片，支持電路、集線器 、 中繼器 和電纜，并將FF H1 的功能應用于以太網，即為FF HSE 。 FF H1 經網橋可直接掛接高速以太網。ProfibusProfibus（德國西門子等公司支持）。 過程現場總線PROFIBUS是德國標準（ DIN19245） 和歐洲標準（ EN50170） 的現場總線標準。由 PROFIBUS-D、P PROFIBU S FMS、 PROFIBU S PA系列組成。DP用于分散外設間高速數據傳輸，適用于加工自動化領域。FMS適用于

36、紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等。PA用于過程自動化的總線類型，服從IEC1158 2標準。PROFIBUS支持主-從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kbit/s 至 12Mbit/s ，最大傳輸距離在9.6Kbit/s 下為 1200m，在12Mbit/s 小為200m，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質為雙絞線或者光纜，最多可掛接127 個站點。是德國國家標準DINl9245 和歐洲標準EN50170 的現場總線標準，DP 型用于分散外設間的高速數據傳輸適合于加工自動化領域的應用。1986 年 , 德國開始制定過程現場總線（P

37、rocess Field Bus） 標準 , 簡稱 PROFIBUS 。 1990 年 ,完成 PROFIBUS 標準制定, 在德國標準D IN 19245 中對其進行了論述。1994 年 ,PROFIBUS用戶組織又推出了用于過程自動化的現場總線PROFIBUS-PA（Process Automat ion） ，通過總線供電 , 提供本質安全。Profinet（德國西門子等公司支持）。基于tcp/ip 過程現場總線LONWORKSLonworks 也叫 LON（Locai Operating Network） 是一種得到廣泛應用的現場總線，由美國Echelon 公司推出它采用了ISQ OSI

38、 模型的全部七層通訊協議，采用面的對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設計，在智能建筑中得到廣泛的應用；它由美國Echelon 公司推出，并由 Motorola 、 Toshiba 公司共同倡導。它采用 ISO/OSI 模型的全部7 層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質，通訊速率從300bit/s 至 1.5M/s 不等，直接通信距離可達2700m（ 78Kbit/s ） ，被譽為通用控制網絡。Lonworks 技術采用的LonTalk 協議被封裝到 Neuron（神經元）的芯片中，并得以

39、實現。采用Lonworks 技術和神經元芯片的產品，被廣泛應用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統、辦公設備、交通運輸、工業過程控制等行業。CC-LinkCC-Link 是 Control&Communication Link （控制與通信鏈路系統）的縮寫，在1996年 11 月，由 三菱電機為主導的多家公司推出，其增長勢頭迅猛，在亞洲 占有較大份額。在其系統中，可以將控制和信息數據同是以10Mbit/s 高速傳送至現場網絡，具有性能卓越、使用簡單、應用廣泛、節省成本等優點。其不僅解決了工業現場配線復雜的問題，同時具有優異的抗噪性能和兼容性。CC-Link 是一個以設備層為主的網絡，同時也可覆蓋

40、較高層次的控制層和較低層次的傳感層。2005 年 7 月 CC-Link 被中國國家標準委員會批準為中國國家標準指導性技術文件。WorldFIP（法國Alstom 等公司支持）1993年 , 由 Honeywell 、 Bailey 等公司牽頭, 成立 Wo rldF IP, 約有 120 多個公司加盟,以法國標準FIP （Factory Instrum entation Protocol） 為基礎制定現場總線標準。WorldFIP 的北美部分與ISP合并為FF以后，WorldFIP 的歐洲部分仍保持獨立，總部設在法國。其在歐洲市場占有重要地位，特別是在法國占有率大約為60%。WorldFIP

41、 的特點是具有單一的總線結構來適用不同的應用領域的需求，而且沒有任何網關或網橋， 用 軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。 WorldFIP 與 FFHSE可以實現“透明聯接”， 并對 FF的 H1進行了技術拓展，如速率等。在與 IEC61158第一類型的連接方面，WorldFIP 做得最好，走在世界前列。SwiftNet此外較有影響的現場總線還有SwiftNet 現場總線主要使用在航空航天等領域，SymotionSymotion 是一種用于運動控制的實時工業總線，基于10/100M 以太網物理層，應用層使用canopen 及精簡協議。可應用于運動控制器，電機驅動器，PLC，編碼器光柵尺與其它工

42、業現場執行器互連。symotion 總線提供安全、開放、低成本及高性能應用。InterbusInterbus 是 德國 Phenix Contact 公司建立的一個公司標準而Control Net 與 Swiftnet分別以美國洛克威爾Rockwell 與波音大型跨國公司作為背景和依托。INTERBUS是德國Phoenix 公司推出的較早的現場總線，2000 年 2 月成為國際標準 IEC61158。 INTERBUS采用國際標準化組織ISO的開放化系統互聯OSI 的簡化模型（ 1， 2， 7 層） ，即物理層、數據鏈路層、應用層，具有強大的可靠性、可診斷性和易維護性。其采用集總幀型的數據環通

43、信，具有低速度、高效率的特點，并嚴格保證了數據傳輸的同步性和周期性；該總線的實時性、抗干擾性和可維護性也非常出色。INTERBUS廣泛地應用到汽車、煙草、倉儲、造紙、包裝、食品等工業，成為國際現場總線的領先者。P-Net TOC o 1-5 h z (3)P-Net(丹麥Process Data公司支持)。最初由丹麥的Process Data 公司開發1984 年推出 1997 年組建成美國物理學會國際P-NET 用戶組織會員有近百家總部在丹麥采用歐洲標準EN-50170(1) 由物理層數據鏈路層應用層組成屏蔽雙絞線作傳輸介質最多為125 節點其中主站可多達32個虛擬令牌傳送NRZ碼進行 異步

44、通信主要用于農業灌溉和水廠自動化。丹麥 公司 Process-Data A/S 提出的P-Net，該總線主要應用于農業、林業、水利、食品等行業；HART現場總線的類型 HART(可尋址遠程傳感器數據通路)HART是 Highway Addressable Remote Transducer 的縮寫， 最早由 Rosemount公司開發。其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變的過渡產品。 其通信模型采用物理層、數據鏈路層和應用層三層，支持點對點主從應答方式和多點廣播方式。由于它采用模擬數字信號混和，難以開發通用的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質

45、安全防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統主機作為主設備的雙主設備系統。DeviceNetDeviceNet 是一種低成本的通信連接也是一種簡單的網絡解決方案，有著開放的網絡標準。DeviceNet 具有的直接互聯性不僅改善了設備間的通信而且提供了相當重要的設備級陣地功能。DeviceNet 基于CAN技術，傳輸率為125Kbit/s 至500Kbit/s, 每 個網 絡的 最大 節點為 64 個，其通信模式 為：生產者/ 客戶( Producer/Consumer) ， 采用多信道廣播信息發送方式。位于 DeviceNet 網絡上的設備可以自由連接或斷開，不影響網上的其他設備，而且其設備

46、的安裝布線成本也較低。DeviceNet 總線的組織結構是Open DeviceNet Vendor Association(開放式設備網絡供應商協會，簡稱“ODV”)A 。現場總線控制組成現場總線控制系統由測量系統、控制系統、管理系統三個部分組成，而通信部分的硬、軟件是它最有特色的部分。現場總線控制系統它的軟件是系統的重要組成部分，控制系統的軟件有組態軟件、維護軟件、仿真軟件、 設備軟件和監控軟件等。首先選擇開發組態軟件、控制操作人機接口軟件MM。通過組態軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊參數，進行網絡組態。I在網絡運行過程中對系統實時采集數據、進行數據處理、計算。 優化控制及邏輯控制報警、監視、顯示、報表等。現場總線的測量系統其特點為多變量高性能的測量，使測量儀表具有計算能力等更多功能，由于采用數字信號，具有高分辨率，準確性高、抗干擾、抗畸變能力強，同時還具有儀表設備的狀態信息，可以對處理過程進行調整。設備管理系統可以提供設備自身及過程的診斷信息、管理信息、設備運行狀態信息（包括智能儀表） 、廠商提供的設備制造信息。例如Fisher Rosemoune公司，推出AMS管理系統， 它安裝在主計算機內，由它完成管理功能，可以構成一個現場設備的綜合管理系統信息庫，在此基礎上實現設備的可靠性分析以及預測性維護。將被動的管理模式改變為可預測性的管理維護模式AMS軟件是以現場