现场总线技术及其在水泥厂中的应用

随着控制、计算机、通讯、网络技术的发展，计算机网络集成自动化系统在现代工业企业中已得到广泛应用。而作为当今自动化领域技术发展热点之一的现场总线技术的出现，则标志着工业控制领域又一个新时代的开始。它被誉为自动化领域的计算机局域网，随着现场总线技术的不断完善和推广，这一技术在许多大、中型水泥厂得到了广泛的应用。

1 现场总线技术简介
1.1 现场总线的基本认识
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通讯系统，也被称为开放式、数字化、多点通讯的底层控制网络。它作为一个纽带，把单个分散的各个测量设备连接在一起，使它们之间可以互相通讯，成为共同完成控制任务的系统。

1.2 现场总线的特点
在传统的模拟控制系统中，现场的仪表设备与控制室的控制器之间，通常采用一对一的物理连接，实现模拟信号的通讯。而在现场总线控制系统中，现场的仪表设备多采用智能化设备，通讯方式由数字信号取代了模拟信号，只需一根电缆即可将多个现场设备的多个运行参数传入控制室，同时还可为多个设备提供电源，这样不仅简化了系统结构，节约了硬件投资，同时还便于安装和维护。

1.3 应用较多的几种现场总线技术
1.3.1 基金会现场总线（FF，Foundation Fieldbus）
它是以美国Fisher-Rosemount公司和Honeywell公司为首，联合ABB、西门子等多个公司合并后，成立的现场总线基金会，制定了Word FIP协议。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通讯模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言规定了通用的功能块集。由于这些公司是这一领域的主要供货商，因此由他们组成的基金会所制定现场总线规范具有一定的权威性。

1.3.2 Lon Works
它是由美国Echelon公司推出并由摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1990年正式公布形成的，它采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通讯设计简化为参数设置，其通讯速率从300bps 至1.5Mbps不等,直接通讯距离可达2700m（78kbps，双绞线）；支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线电、力线等多种通讯介质，并开发了相应的本质安全防爆产品，被誉为通用控制网络。是具有强劲实力的现场总线技术。

1.3.3 PROFIBUS
PROFIBUS是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。由PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA组成了PROFIBUS系列。DP型用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范，PROFIBUS-FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵循IEC1158-2标准。它采用OSI模型的物理层、数据链路层。FMS还采用了应用层。传输速率为9.6kbps ～12Mbps，最大传输距在12Mbps时为100m，1.5Mbps时为400m,可用中继器延长至10k m。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可连接127个站点，可实现总线供电和本质安全防爆。

1.3.4 CAN总线
CAN是控制局域网总线（Control Area Network）的简称，最早有德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件间的数据通信，其总线规范现已被ISO国际标准组织制定为国际标准。由于得到了Motorola,Intel,Philip,Siemens,NEC等公司的支持，它广泛应用在离散控制领域。CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的，不过，其模型结构只有三层，即只取OSI低层的物理层，数据链层和顶层的应用层。其信号传输介质为双绞线。通讯速率最高可达1Mbps/40m,直接传输距离最远可达10km/5kbps,可接设备数最多达110个。CAN信号传输采用短桢结构，每一贞的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能。以切断该节点与总线的联系，使总线上的其他节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。

1.3.5 HART
HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写。最早由Rosemount公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金会。这种被称为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，其特点是现在有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向熟悉系统转变过程中的过渡性产品，因而在当前的过度时期具有教强的市场竞争能力，得到了较快发展。

它规定了 一系列命令，按命令方式工作。它有三类命令，