应用现场总线需注意的若干问题

总线(bus)的概念由来已久，但现场总线(field bus)的出现却在1984年。它的出现绝不是偶然的，而是出于当时用户的需要，全球制造商之间的竞争和受到国家有关安全、保健和环境保护等规程或法令的约束;并在计算机技术、通信技术和控制技术发展到一定程度后才产生的。因此用户的需要是产生现场总线的动力，而上述三种技术则为研究开发现场总线提供了技术基础。

1.什么是现场总线

现场总线是用于现场仪表与控制室系统之间的一种开放式、全数字化、双向通信与多站的通信系统。现场总线在企业网(intranet)内仅处于最低层的控制系统(infranet)。

2.用户为什么需要现场总线

用户需要开放式的控制系统。1975年出现的DCS(分散型控制系统)和随后不久出现的PLC(可编程控制器)都属于封闭式的控制系统，每家DCS或PLC制造厂的产品都有各自的硬件和软件构成自己产品的体系，其中多少都含有自己的专利技术，彼此封锁，只能通过网关等接口才能与其他厂商的系统进行通信。由于厂商不论大小，都有其独到之处，因此用户需要开放式的控制系统，以便择优选择不同公司的产品(变送器、执行器和控制系统)，以达到其最佳的集成。

用户为了降低企业成本、提高产品质量以增加企业的竞争能力，不得不扩大其生产规模、强化其生产过程，同时为了保证安全生产和达到环保的要求，使检测的点数和控制回路急剧上升，以钢铁企业炼铁生产的高炉为例，其冶炼容积已达4000m3 以上，检测和控制的点数也超过了5000点。如此众多的检测信号汇集到DCS的人口处，不可避免地会出现“瓶颈”现象，导致信号堵塞，降低了系统的安全性与可靠性。而且如此大量点到点的电缆，不但增加了线路敷设设计的难度和施工的复杂性，同时也提高了投资和安装、调试与维护的费用。因此，用户迫切需要现场总线与智能化的现场仪表，以便将80%的控制功能下放到现场仪表，减少DCS处理信息的压力，以增强系统的可靠性与安全性，同时也可减少电缆及相关费用。

3.现场总线有哪些特点

现场总线有以下几个特点：

(1)开放性;

(2)可互操作性与可互换性;

(3)全数字化，不像DCS那样需A/D或D/A变

(4)双向通信，不像DCS那样，只能单向通信;

(5)智能化的现场仪表。

4.现场总线有哪些好处

(1)可以减少1/2～2/3的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜子，这样就节省了I/O装置及装置室的空间。

(2)由于免去了D/A及A/D变换，使精度可以从±0.5%提高到±0.1%。

(3)可以减少电缆的用量，费用可以节省66%或更多。

(4)可以产生先进的、智能化现场仪表，如多变量变送器和执行器，使维修预报(prediced mainte—nance)成为可能。

(5)由于可以将PID功能植入到变送器或执行器中去，使控制周期大为缩短。目前可以从DCS的每秒调节2—3次增加到每秒调节10～20次，从而改善了调节性能。

(6)由于免除了主机人口处的“瓶颈”现象，可以提高系统的安全性和可靠性;同时也可使主机腾出手来从事优化等工作以提高效益。

(7)组态简单，安装、运行、维护简便。

(8)用户可以自己择优选择，达到最佳集成。

5.现场总线的意义

现场总线的出现，给控制领域带来了又一次革命，但其深度与广度将超过历史上的任何一次，将开创自动化的新纪元。基于现场总线控制系统FCS(fleldbuscontrolsystem)最后将取代传统的DCS。

　　6.现场总线目前有多少种类型的国际标准

环绕着争夺现场总线国际标准的大战，持续了16年之外。屡经磨难与挫折，先后经过9次投票表决，都是功亏一篑而未能通过。最后通过协商、妥协，于1999年底IECTC65(负责工业测量和控制的第65标准化技术委员会)通过了8种类型的现场总线作为IEC61158国际标准。8种类型分别为:

类型1 1EC技术报告(即PP的H1)

类型2ControlNet(美国Rockwell公司支持)

类型3Profibus(德国西门子公司支持)

类型4P-Net(丹麦ProcessData公司支持)

类型5PPHSE(即原1V的I-12Fisher-Rosemount公司支持)

类型6SwiftNet(美国波音公司支持)

类型7WorldFIP(法国Alstom公司支持)

类型8Interbus(德国Phoenix contact公司支持)

再加上IECTCl7B通过的现场总线国际标准，他们分别为SDS(Smart Distributed System)，ASI(Atuator Sensor Interface)与Device Net。此外ISO还有一个IS011898的CAN(Control Area Network)。所以一共有12种之多。

7.目前的状况

除了有12种国际标准外，还有欧洲标准，而世界上其他国家还各有其国家标准，如英国的ERA，挪威的FINT等，一些国外的大公司还推出自己的标准，如日本三菱的CC-LINK，Shneider公司的Modb-us加