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现场总线技术综述 一、企业网络信息集成系统 企业资源规划层 制造执行层 过程控制层 一、企业网络信息集成系统 现场总线与上层网络的互联 采用专用网关 将现场总线网卡和以太网卡置入同一台PC WEB服务器置入PLC或现场控制设备内 现场总线与局域网的区别 现场总线主要用于对生产、生活设备的控制；一般局域网用于办公、多媒体通信 不同技术特点：控制网，高度实时性、安全性、可靠性，数据传输量小；局域网相反 现场总线为全数字通信，具有开放式、全分布、互操作等特点 具有越来越紧密联系 二、现场总线的技术特点 一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总 线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一 代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集 中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统 DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方 面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标 准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集 中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功 能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系 统最显著的特征。  现场总线技术在历经了群雄并起，分散割据的初始阶段 后，尽管已有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统 一的国际标准。其中有较强实力和影响的有:Foundation Fieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、 Dupline等。它们具有各自的特色，在不同应用领域形成了 自己的优势。本课程将在简要描述现场总线技术特点的基 础，紧扣系统的可靠性、实用性等，介绍现场总线网络结构、 体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总 线技术的现状。 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不 同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开 发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这 里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共 识与遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其 它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统 必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。用 户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小 随意的系统。 2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实 现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点， 一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的 性能类似的设备可进行互换而实现互用。 3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、 补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完 成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时 诊断设备的运行状态。 4、系统结构的高度分散性。由于现场设备本身已可完 成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分 布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与 分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了 可靠性。 5、对现场环境的适应性。工作在现场设备前端，作为 工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计 的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电 力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与 通信，并可满足本质安全防爆要求等。  现场总线的优点 由于现场总线的以上特点，特别是现场总线系统结构的 简化，使控制系统的设计、安装、投运到正常生产运行及其 检修维护，都体现出优越性。 1、节省硬件数量与投资。由于现场总线系统中分散在 设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计 算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制 器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号调理、转换、 隔离技术等功能单元及其复杂接线，还可以用工控PC机作为 操作站，从而节省了一大笔硬件投资，由于控制设备的减 少，还可减少控制室的占地面积。 2、节省安装费用。现场总线系统的接线十分简单，由 于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、 端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的 工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增设 新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，也 减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资 料，可节约安装费用60%以上。 3、节省维护开销。由于现场控制设备具有自诊断与简 单故障处理