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簡(jian)單說，現場總(zǒng)線就是以數(shu)字通信替代(dai)了傳統4-20mA模拟(nǐ)信号及普通(tōng)開關量信号(hao)的傳輸。
2、現場(chang)總線的技術(shù)特點
開放(fàng)系統是指通(tōng)信協議公開(kai)，各不同廠家(jiā)的設備📱之間(jiān)可進行互連(lian)并實現信息(xi)交換，現場總(zong)線開拓者就(jiu)是要緻力💔于(yú)建🧡立統一的(de)工廠底層網(wǎng)絡的開放系(xì)統。這裏的開(kai)放是㊙️指對相(xiang)關标準的一(yī)緻、公開🔞性，強(qiáng)調對标準的(de)共識與遵從(cong)🔞。一個開放系(xi)統，它可以與(yu)任何遵守相(xiàng)同标準的其(qi)它設備或系(xì)統相連🈲。一個(ge)具有總線功(gōng)能的現場總(zong)🍓線網絡系統(tǒng)是開放的，開(kai)放系統把系(xì)統集成的權(quan)利交給了用(yong)戶。用戶可按(àn)自己的需要(yao)和🍉對象把來(lái)自不同供應(yīng)商的産品組(zǔ)成大小随意(yì)的系統。
●互可(kě)操作性與互(hu)用性
●現場(chang)設備的智能(neng)化與功能自(zì)治性
●系統結構的(de)高度分散性(xìng)
由于現場設(she)備本身已可(kě)完成自動控(kong)制的基本功(gong)能，使🌐得現🈲場(chǎng)總線已構成(chéng)一種新的全(quán)分布式控制(zhì)系統⛱️的體系(xì)結構。從根本(ben)上改變了現(xiàn)有DCS集中與分(fen)散相結合的(de)集散控制🏒系(xì)統體系，簡化(hua)了系統結構(gou)，提高了可靠(kao)性。
●對現場環(huán)境的适應性(xing)
工作在現場(chang)設備前端，作(zuo)爲工廠網絡(luo)底層的現場(chǎng)總線，是專💔爲(wei)在現場環境(jìng)工作而設計(jì)的，它可支持(chi)雙絞🌈線、同☁️軸(zhou)電👈纜、光纜、射(shè)頻、紅外線、電(diàn)力線等，具有(yǒu)較強的抗幹(gan)擾能力，能💛采(cai)用兩線制實(shí)現送電與通(tōng)信，并可滿足(zú)本質防🌏爆要(yao)求等。
3、現場總(zong)線的技術優(yōu)點
●節省硬件(jiàn)數量與投資(zi)
由于現場總(zǒng)線系統中分(fen)散在設備前(qián)端的智能設(she)備能直接執(zhi)行多種傳感(gan)器、控制、報警(jǐng)和計算功能(néng)，因而可減少(shǎo)變送器🔞的數(shu)量，不再需要(yào)單獨的控制(zhì)器、計算單元(yuán)等，也不再需(xu)要DCS系統的信(xin)号調理、轉換(huan)、隔離技術㊙️等(deng)功能單元及(jí)其複雜接線(xian)，還可以用工(gōng)✂️控PC機作爲操(cao)作站，從而節(jie)省了一大筆(bǐ)硬件投資，由(yóu)🔞于控制設備(bèi)🥰的減少，還可(kě)減少控制室(shì)的占地面積(ji)🍉。
●節省安裝費(fèi)用
●節(jiē)省維護開銷(xiāo)
4、現場總線(xiàn)網絡結構
星(xīng)型：每個站點(diǎn)都連接到中(zhong)間節點。
環型(xíng)：站點連接成(chéng)一封閉環路(lu)。
總線型：所有(yǒu)站點共享一(yi)條傳輸鏈路(lù)。
樹型：總線結(jié)構的擴展形(xíng)式。
從現場總線(xiàn)技術本身來(lái)分析，它有兩(liang)個明顯的發(fā)展趨勢⛹🏻♀️：
一是(shi)尋求統一的(de)現場總線标(biao)準
二是Industrial Ethernet走向(xiang)工業控制網(wang)絡
統(tǒng)一、開放的TCP/IP Ethernet是(shì)20多年來發展(zhǎn)較爲成功的(de)網絡技術 ，過(guò)去一直認♌爲(wèi)，Ethernet是爲IT領域應(yīng)用而開發的(de)，它與工業☀️網(wǎng)絡😍在實㊙️時性(xìng)、環境适應性(xing)、總線饋電等(děng)許多方面的(de)要求存在差(cha)距，在工業自(zì)動化領域隻(zhi)能得到有限(xian)應用。 随着FF HSE的(de)成功開發以(yǐ)及PROFInet的推廣應(ying)🤩用，可以預見(jiàn)Ethernet技術将會十(shí)分迅速地進(jin)入工業控制(zhi)系統的各級(jí)網絡。
地球上(shang)形成的工業(ye)以太網技術(shu)的四大陣營(yíng)：
主要用于離(lí)散制造控制(zhi)系統的是：
●Modbus-IDA工(gōng)業以太網
●Ethernet/IP工(gong)業以太網
●PROFInet工(gōng)業以太網
主(zhu)要用于過程(chéng)控制系統的(de)是：
●Foundation Fieldbus HSE工業以太(tài)網
6、總線控制(zhi)組成
現場總(zong)線控制系統(tǒng)由測量系統(tong)、控制系統、管(guan)理系統💋三個(gè)部分🈚組成，而(ér)通信部分的(de)硬、軟件是它(tā)較爲有特色(se)的部分。
●現場(chang)總線控制系(xi)統：
它的軟件(jian)是系統的重(zhòng)要組成部分(fèn)，控制系統的(de)軟件有組🆚态(tai)軟件、維護軟(ruan)件、仿真軟件(jiàn)、設備軟件和(hé)監控軟🌐件等(deng)。首先🤩選擇開(kāi)發組态軟件(jiàn)、控制操作人(ren)機接口軟件(jiàn)MMI。通過組态軟(ruǎn)件，完成🍓功能(néng)塊之間的連(lián)接，選定功能(néng)塊參數，進行(háng)網絡組态。在(zài)網絡運行過(guo)程中對系統(tǒng)實🐉時采集數(shù)據、進行數據(jù)處💯理、計算。優(yōu)化控制及邏(luó)輯控制報警(jing)、監視、顯示、報(bao)表等。
●現場總(zǒng)線的測量系(xi)統：
其特點爲(wei)多變量高性(xing)能的測量，使(shi)測量儀表具(ju)有計算能力(lì)💔等更多功能(néng)，由于采用數(shu)字信号，具有(yǒu)高分辨🤞率，準(zhǔn)确性高、抗幹(gan)擾、抗畸變能(neng)力強，同時還(hái)具有儀表設(she)備的狀态信(xin)息，可以對處(chu)理過程進行(háng)調整。
可以(yǐ)提供設備自(zì)身及過程的(de)診斷信息、管(guan)理信息、設備(bèi)運行狀态信(xìn)息（包括智能(néng)儀表）、廠商提(ti)供的設備制(zhi)造信息。例如(rú)Fisher—Rosemoune公司，推出AMS管(guan)理系統，它安(ān)裝在主計算(suan)機内，由它完(wan)成管理功能(néng)，可以構成一(yī)個現場設備(bei)的綜合管理(li)系統信息庫(ku)，在此基礎上(shàng)實現設備的(de)可靠性分析(xī)以及預測性(xìng)維護。将被動(dòng)的管理模式(shì)改變爲可預(yù)測性的管理(lǐ)維護模式AMS軟(ruǎn)件是以現場(chang)服務器爲平(píng)台的T型結構(gòu)，在現場服務(wu)器上支撐模(mo)塊化，功能豐(feng)富的應用軟(ruan)件爲用戶提(ti)供一個圖形(xíng)化界面。
●總線(xiàn)系統計算機(ji)服務模式：
以(yǐ)客戶機/服務(wù)器模式是目(mu)前較爲流行(hang)的網絡計算(suàn)機服務模式(shi)。服務器表示(shi)數據源（提供(gong)者），應用客戶(hu)機則表示數(shu)據使用者，它(tā)從數據源獲(huo)取數據，并進(jin)一步進行處(chu)理。客房機運(yun)行在PC機或工(gong)作站上。服務(wù)器運行在小(xiao)型機或大型(xing)機上，它使用(yòng)雙方的智能(néng)、資源、數據來(lai)完成任務。
●數(shù)據庫：
它能有(you)組織的、動态(tai)的存儲大量(liang)有關數據與(yǔ)應用程序🐕，實(shi)現數據的充(chong)分共享、交叉(chā)訪問，具有高(gāo)度獨立性。工(gong)業設備在運(yun)行過程中參(can)數連續變化(huà)，數據量大，操(cāo)👨❤️👨作與控制的(de)實📱時性要求(qiú)很高。因此就(jiù)形成了一個(gè)可✉️以互訪操(cāo)作的分布關(guān)系及實時性(xìng)的數據庫系(xì)統，市面上成(chéng)熟的供選用(yong)的如關系數(shu)據庫🌈中的Orad，sybas，Informix，SQL Server；實(shí)時數據庫中(zhōng)的Infoplus，PI，ONSPEC等。
●網絡系(xi)統的硬件與(yu)軟件：
網絡系(xi)統硬件有：系(xì)統管理主機(ji)、服務器、網關(guan)、協議變換器(qì)、集線器，用戶(hu)計算機等及(ji)底層智能化(hua)儀表。網絡系(xi)統軟件有網(wang)絡操作軟件(jiàn)如：NetWarc，LAN Mangger，Vines，服務器操(cāo)作軟件如Lenix，os/2，Window NT。應(yīng)用軟件數據(jù)庫、通信協議(yi)、網絡管理協(xie)議等。[1]
7、主流現(xiàn)場總線簡介(jiè)
●基金會現場(chǎng)總線（FoundationFieldbus 簡稱FF）
以(yǐ)Fisher-Rousemount公司爲首的(de)聯合了橫河(he)、ABB、西門子、英維(wéi)斯等80家公司(si)制定的ISP協💁議(yi)和以Honeywell公司爲(wèi)首的聯合歐(ou)洲等地150餘家(jia)公司制定的(de)WorldFIP協議于2025年12月(yue)合并的。該總(zǒng)線在過程自(zi)動化領域得(dé)到了廣泛的(de)應用，具有良(liáng)好的發展前(qian)景。
基金會現(xiàn)場總線采用(yòng)國标化組織(zhi)ISO的開放化系(xi)統互🤟聯OSI的簡(jiǎn)化模型（1，2，7層），即(jí)物理層、數據(ju)鏈路層、應用(yòng)層💛，另外增加(jia)了用戶層。FF分(fen)低速H1和高速(su)H2兩種通信速(sù)率💯，前者傳輸(shu)速率爲31.25Kbit/秒，通(tōng)⛷️信距離可達(da)1900m，可支持總線(xian)供電和防爆(bào)環境。後者🤩傳(chuán)輸速率🌍爲1Mbit/秒(miǎo)和2.5Mbit/秒，通信距(jù)離🌍爲750m和500m，支持(chi)雙絞線、光纜(lǎn)和無線發射(shè)，協議符号IEC1158-2标(biao)準。FF的物理媒(mei)介的傳輸信(xin)号采用曼切(qie)斯特編碼。
●CAN（ControllerAreaNetwork 控(kòng)制器局域網(wang)）
早期由德國(guo)BOSCH公司推出，它(tā)廣泛用于離(lí)散控制領域(yù)，其總線規範(fan)已被ISO國标組(zu)織制定爲國(guo)标，得到了Intel、Motorola、NEC等(deng)公司的支持(chi)。
CAN協議分爲二(èr)層：物理層和(he)數據鏈路層(céng)。CAN的信号傳輸(shu)采用短幀結(jié)構，傳輸時間(jiān)短，具有自動(dong)關閉功能，具(ju)有較強的抗(kang)幹💞擾能力。CAN支(zhī)持多主工作(zuo)方式，并采用(yong)了非破壞性(xìng)總線仲裁技(jì)術，通過設置(zhi)優先級來避(bì)免沖突，通訊(xun)距離可達10KM/5Kbps/s，通(tōng)訊速率可達(dá)40M /1Mbp/s，網絡節點數(shu)實際可達110個(gè)💋。目前已有多(duo)家公司開發(fa)了符合CAN協議(yi)的通信芯片(pian)🌈。
●Lonworks
它由Echelon公司推(tui)出，并由Motorola、Toshiba公司(si)共同倡導。
它(ta)采用ISO/OSI模型的(de)全部7層通訊(xun)協議，采用面(mian)向對象的⭐設(shè)計🈲方法，通過(guò)網絡變量把(bǎ)網絡通信設(she)計簡化爲⭐參(can)數設置。支持(chi)雙絞線、同軸(zhou)電纜、光纜和(he)紅外線等多(duō)種通信介質(zhi)，通訊速率從(cóng)300bit/s至1.5M/s不等，直接(jie)通信距離可(kě)達2700m（78Kbit/s），被譽爲通(tong)用控制網絡(luò)。Lonworks技術采用的(de)🥵LonTalk協議被封裝(zhuāng)到Neuron（神經元）的(de)芯片中，并得(de)以實現。采用(yong)Lonworks技術和神✏️經(jing)元芯片的産(chan)品，被廣泛應(ying)用在樓宇自(zi)動化、家庭自(zì)動化、保✂️安系(xi)統、辦公設備(bei)、交通運輸、工(gong)業過程控制(zhì)等行業。
●DeviceNet
DeviceNet是一(yī)種低成本的(de)通信連接也(ye)是一種簡單(dān)的網絡解決(jue)方案，有着開(kāi)放的網絡标(biāo)準。DeviceNet具有的直(zhi)接互聯性不(bú)♉僅改良了設(she)備間的通信(xìn)而且提供了(le)相當重💔要的(de)設備級陣地(dì)功能。DebiceNet基于CAN技(ji)術，傳輸率爲(wèi)125Kbit/s至500Kbit/s,每個👌網絡(luò)的節🐇點爲64個(ge)，其通信模式(shi)爲：生産者/客(kè)戶（Producer/Consumer），采用多信(xìn)道廣播😘信息(xī)發送方式。位(wei)于DeviceNet網絡上的(de)設備可💯以自(zì)由連接或斷(duàn)開，不影響網(wang)上的其他設(shè)備，而且其設(she)備的安裝布(bu)線成本也較(jiao)低。DeviceNet總線的組(zǔ)織結構是Open DeviceNet Vendor Association（開(kai)放式設備網(wǎng)絡供應商協(xié)會，簡稱“ODVA”）。
●PROFIBUS
●HART
HART是Highway Addressable Remote Transducer的縮寫，早(zao)期由Rosemount公司開(kāi)發。
其特點是(shì)在現有模拟(ni)信号傳輸線(xiàn)上實現數字(zi)信号🧑🏾🤝🧑🏼通信👨❤️👨，屬(shǔ)于模拟系統(tong)向數字系統(tong)轉變的過渡(du)産品。其💋通信(xìn)模型采用物(wù)理層、數據鏈(lian)路層和應用(yòng)層三層，支持(chi)點對點主從(cong)應答方式和(he)多點廣播方(fang)式。由于它采(cǎi)用模拟數字(zi)信号混和，難(nan)以開發通用(yong)的🐉通信接口(kǒu)芯片。HART能利用(yòng)總線供電，可(ke)滿足防爆的(de)要求，并可用(yòng)于由手持編(biān)程器與管理(li)系統主機作(zuò)爲主設備的(de)雙主設備系(xì)統。
●CC-Link
CC-Link是Control&Communication Link（控制與(yu)通信鏈路系(xi)統）的縮寫，在(zài)2025年12月，由三菱(líng)電機爲主導(dǎo)👣的多家公司(si)推出，其增長(zhang)勢頭迅猛，在(zai)亞☔洲占🥵有較(jiào)☂️大份額。
在其(qí)系統中，可以(yi)将控制和信(xin)息數據同是(shì)以10Mbit/s高速傳送(song)至現場網絡(luo)，具有性能優(yōu)越、使用簡單(dan)、應用廣泛、節(jiē)省成本等優(you)點。其不僅解(jie)決了工業現(xiàn)場配線複雜(za)的問題，同時(shí)具有🆚優異的(de)💜抗噪性能和(he)兼容性。CC-Link是一(yī)個以🤟設備層(céng)爲主的網絡(luò)，同時也可覆(fu)蓋較高層次(ci)的控制層和(hé)較低層次的(de)傳感層。
●WorldFIP
WorkdFIP的北(běi)美部分與ISP合(hé)并爲FF以後，WorldFIP的(de)歐洲部分仍(réng)保持獨♈立，總(zǒng)部🏃♂️設在法國(guo)。其在歐洲市(shi)場占有重要(yào)地位，特㊙️别是(shì)在法⭐國占有(yǒu)率大約爲60%。WorldFIP的(de)特點是具有(you)單一的㊙️總線(xiàn)結👈構來适🔴用(yòng)不同的應用(yong)👣領域的㊙️需求(qiu)，而且沒🌂有網(wǎng)關或👣網橋，用(yòng)軟件的辦法(fǎ)來解決高速(su)和低速的銜(xian)接。WorldFIP與FFHSE可⛱️以實(shi)現“透明聯接(jiē)”，并對FF的H1進行(hang)了技術💃🏻拓展(zhan)，如速率等。在(zài)與IEC61158的連接方(fāng)面，WorldFIP做得比較(jiao)好❌，走在世界(jiè)前列。
●INTERBUS
INTERBUS是德國(guo)Phoenix公司推出的(de)較早的現場(chang)總線，2025年12月成(chéng)爲國标💋IEC61158。
INTERBUS采用(yòng)國标化組織(zhī)ISO的開放化系(xì)統互聯OSI的簡(jiǎn)化模型（1，2，7層），即(ji)物理👄層、數據(jù)鏈路層、應用(yong)層，具有強大(da)的可靠性、可(ke)診斷性和易(yi)維🥵護性。其采(cǎi)用集總幀型(xíng)的數據🔞環通(tōng)信🧡，具有低速(sù)度、效率高的(de)特點，并嚴格(gé)保證了數據(jù)傳輸的同步(bù)性♈和周期性(xìng)；該總線的📱實(shi)時性、抗🎯幹擾(rǎo)性和可維護(hu)性也非常出(chū)色。INTERBUS廣泛地應(ying)用到汽🌂車、煙(yan)草、倉儲、造紙(zhi)、包裝、食品等(děng)工業，成爲現(xiàn)場總線的領(ling)跑者。
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