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程序控制实验室的现场总线的时代已经到来 摘 要 工业的程序控制已经经过下列的演变过程：直接数字控制 (DDC-1962),可编程逻辑控制器 (PLC-1972),离散控制系统 (直流 -1976), 和域控制系统(FCS-1994). 最近正在发生的域控制系统变革是fieldbus思想原则(FF)落实到制造业环境内。 这篇文章通过在一个植物网络阶层的角色以及现场总线思想和较旧的直流模型之间的比较中描述现场总线思想。此外，这篇文章还探讨在一个系统的控制课程和实验室上结合对现有的程序训练者上的FF的整合来建立一个基础现场总线装置的网络所需的硬件和软件的指导议题。 前 言 基本现场总线在制造业环境中是联结着“智能的”传感器和发动机的一种数字控制网络。这是用于截取自动化程序数据和自动化制造制系统的必威体育精装版技术。来自直接数字控制(DDC)到离散控制系统(直流)且现在到域控制系统(FCS)的构架的演变在图图 1 中被说明。在进化的每个步骤中，程序控制已经更接近探测器和发动机了。 图 1 控制进化 [1]。 图 2 是从主计算机系统到传感器和发动机在测量和控制角度对比例-积分-微分(PID)各项的功能进行举例说明。控制程序的这一次变化减少了配线,在故障修理中提供援助, 而且减少了工业控制网络的维护费用。它同时允许通过任何主机总线控制总线装置，这个主机是能存在于一个局域网分支上的任何一个对现场总线系统装置用有合适的现场总线的主机。 图 2 控制建筑学 [1]。 当它是可操作的时候， FF 系统的另一个特征是有把 现场总线装置加入一个现有的现场总线程序的能力。当传感器被代替或增加新的域装置的时候，要使现场总线网络的实施成为一个现有的需要更少的程序且不要求关闭程序系统。 现场总线装置具备不需要网络上的中央计算机或数字处理器为其提供动力处理，而能够在内部运行程序控制环。除了网络功能的数据之外,被拧的FF-双网络电缆能供应必需运行网络上的所有传感器和主动器的力量。在一个单一片段上需要达到32个装置的标准。利用中继器，在一个单一网络上能有多达240个现场总线装置。 兼容性的FF标准支不支持接线片和play ？建筑学。这允许领域装置从不同的厂商在可行的现场总线模型上被合并，且附加的新域装置不需要局域网进行重构。 现场总线系统和标准。 使用现场总线去描述网络控制技术的数目很多。结果，现场总线驱动的控制系统的选择和设计中存在相当程度上的混乱。图解3为设计工程师在当前网络协议上的选择提供了看法。现场总线区域网络分为离散和过程两种应用策略。更深的可得的自动化的程度的不同选择，从位水平传感器操作到支持过程控制再到商业单位的数据库管理和详细目录控制支持程序控制和接口。在离散区域中，现场总线DP，CAN，Devicenet和SDS 协议有好厂商支持。在程序控制边方面,二个协议: 现场总线基础和现场总线PA占有主要优势。 现场总线标准的发展在二十世纪八十年代中期开始，当时美国的电子工业协会成立了SP5现场总线委员会。在1992年，当Fisher, Rosemount，Yokogawa和Siemens创立了Interoperable系统工程（ISP），以及另外主要的SP50公司，包括 Honeywell,Allen Bradley,和其它形成了WorldFIP标准的群体时，变化的标准数字少了。当网际服务和 WorldFIP参加形成现场总线系统(FF)的时候，较进一步的巩固在1993年发生了。结果，两个协议已经被应用于局域网基本过程控制应用中。现场总线基础,一个美国和亚洲支持标准,而 Profibus PA 标准则在欧洲流行。 现场总线控制建筑学。 建筑学使用FF结构包括二区域网络类型，被称为H1 和 H2。H1片段是一 31.25千字节每秒用于把FF装置联接在一起的总线结构。H1总线,如图4中说明,可以是点对点,和马刺或多点，菊花链和树型的总线。A类屏蔽双绞线电缆是H1的理想接线，也是IEC/ISA物理层明确规定的标准。H1电缆的最大长度1900米也是以同样的标准明确说明的。在多数情况下，利用这些线新安装时利用现有的设备线能把电流信号转化成FF技术。 如图 5举例，扩展模块或联接箱被用于建立树型或星型/鸡角型拓扑结构和在离FF接口一些距离上为H1总线创建多spur 扩展模块的一个典型结构图5所示。 图 5扩充模块[4]。 注意到初始模块是加在一个大功率空调上的终端设备。而后面的模块只作为域装置的终端。初始模块也为主计算机提供一个连接点。H1总线也必须有终端（一系列电阻和电容）放在总线的两端来增强网络数据的传输。一些终端模块把终端建立在接口内。 第二个局域网FF叫做H2，是一个高速总线传输模型，它作为一个支柱为H1段服务。H2 backbone能以 1,2.5, 或