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引言
现场总线在控制领域崭露头角不过是最近几年，然而其来势凶涌，且有愈演愈烈之趋势。那么，究竟什么是现场总线？什么是现场总线控制系统？现场总线控制系统较之目前在工控界仍占主导地位的集散控制系统（ＤＣＳ）有何特点和优点？面对目前４０多种现场总线，应选用哪一种？本文将围绕以上问题展开论述，从控制系统的发展历程角度探讨现场总线的成因；阐述现场总线的概念、体系结构和特点给出现场总线的发展现状；提出面对现场总线百家争鸣的现状应采取的对策。
１ 现场总线的产生
７０年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差、受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。７０年代末，随着大规模集成电路的出现，微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统，控制效果得到提高；但是尽管如此，还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟和发展，控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统（如集散控制系统）无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃，这次变革的基础就是现场总线技术的产生。
现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备控制网络（ＩＮＴＲＡＮＥＴ）。８０年代以来，各种现场总线技术开始出现，人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高，从而使现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会ＩＳＡ于１９８４年开始制订现场总线标准，在欧洲有德国的ＰＲＯＦＩＢＵＳ和法国的ＦＩＰ等，各种现场总线标准陆续形成。其中主要的有：基金会现场总线ＦＦ（Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）、控制局域网络ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、局部操作网络ＬｏｎＷｏｒｋｓ（Ｌｏｃａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ ）、过程现场总线ＰＲＯＦＩＢＵＳ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ）和ＨＡＲＴ协议Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ等。但是，总线标准的制定工作并非一帆风顺，由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，致使现场总线的国际化标准工作进展缓慢。但是不论如何，制定单一的开放国际现场总线标准是发展的必然。
２ 现场总线的定义及其标准
权威组织国际电工委员会ＩＥＣ对现场总线的定义是：安装在制造或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、多点通讯的数据总线。而什么叫现场总线控制系统（ＦＣＳ－ｆｉｌｅｄｂｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）ＩＥＣ并没有做出明确解释。所以，许多文章与资料中经常是把“现场总线”和 “现场总线控制系统”混为一谈。可能是现场总线的标准太多的缘故吧。现场总线控制系统的构成是以某一标准现场总线为基础的。一旦现场总线标准确定，其对应的控制系统的结构体系也就确定了。虽然，ＩＥＣ在２０００年１月４日宣布现场总线国际标准（ＩＥＣ－６１１８５）以８６％赞成，１２％反对获得通过。但ＩＥＣ－６１１８５仍然是一个“求大同存小异”的妥协方案。其把应用层的功能（算法）模块特长与行业应用潜能的自由竞争天地留给各ＦＣＳ制造厂商。ＩＥＣ－６１１８５包括了８个子集：ＦＦ－ＨＳＥ、ＦＦ－Ｈ１、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、Ｐ－ＮＥＴ、ＣＯＮＴＲＯＬ－ＮＥＴ、ＳＷＩＦＴ－ＮＥＴ。
３ 现场总线技术的特点
（ｌ）数字化通信取代４～２０ｍＡ模拟信号传统技术，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个Ｉ／Ｏ点对设备的一个测控点）所谓Ｉ／Ｏ接线方式，信号传递４～２０ｍＡ（传送模拟量信息）或２４ＶＤＣ（传送开关量信息）信号。应用现场总线技术可用一条通信电缆将控制器与现场设备（智能化、带有通信接口）连接，使用数字化通信完成底层设备通信及控制要求。
（２）现场设备智能化应用现场总线技术，要求现场设备（传感器、驱动器、执行机构等设备）是带有串行通信接口的智能化（可编程或可参数化）设备。因此，现场总线技术以计算机大规模集成电路的发展为基础。
（３）集现场设备的远程控制、参数化及故障诊断为一体，现场总线采用计算机数字化通信技术连接智能化现场设备，因此，控制器可从现场设备获取大量丰富信息，可实现设备状态、故障、参数信息传送，可完成设备远程控制、参数化及故障诊断工作。
（４）现场总线是计算机网络通信向现场级的延伸，传统的现场层设备与控制器之间的通信采用一对一连线的方式，传输４～２０ｍＡ／２４ＶＤＣ信号。这种通信技术信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的“信息孤岛”，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。现场总线技术采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。
（５）现场总线技术是实现工厂底层信息集成的关键技术。要成功的实施ＣＩＭＳ，各层次的信息集成及支撑技术――计算机网络问题就必须得到解决。现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。
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