工业自动化仪表现场总线通讯技术研究
工业自动化系统中的仪表和现场设备需要通过数据传输与上层控制系统进行交互，以
实现监测、控制，调整等功能，而现场总线通讯技术就是实现这一目标不可或缺的技术手段。本文将介绍现场总线通讯技术的基本概念、特点及应用，并分析其在工业自动化中的
优势。
一、现场总线通讯技术的概念
现场总线通讯技术是指通过一种共享的、开放的通讯网络连接现场设备，使得控制系
统可以方便地访问现场设备数据或对其进行控制操作的技术。这种技术主要应用在工业自
动化领域中，因为一些仪器和设备散布在不同地点，因此需要一种能支持数据交换，并且
能够方便实现设备控制的技术手段。
现场总线通讯技术可以简单地理解为一种通过传输协议实现数据传输和设备控制的技术。通过总线通讯技术，现场设备可以通过一个总线与上层的控制系统通讯，完成设备状
态的监测、报警和控制等功能。
1. 组网灵活：现场总线通讯技术可以实现多个现场设备与上层控制系统之间的通讯。它可以支持多种不同的物理接口和传输协议，允许使用不同厂商的设备实现通讯。
2. 通讯速度快：与传统的串口通讯、并口通讯相比，现场总线通讯技术的传输速率
更快，可通过高精度时钟同步保证多设备之间的时间同步。
3. 通讯安全性高：现场总线通讯技术支持数据加密传输技术，可以防止非法访问与
攻击，从而增强了通讯的安全性。
4. 节省成本：现场总线通讯技术能实现设备信息的共享，减少针对每一设备开发专
门通讯协议和软件的成本。
5. 实时性强：现场总线通讯技术的通讯速度快，并具有高精度同步能力，可以实现
实时监控设备状态，控制设备操作等实时应用。
现场总线通讯技术的应用涉及到多个领域，在工业自动化领域中，它的应用最为广泛。下面阐述现场总线通讯技术在工业自动化领域中的应用场景。
1. 工业控制系统：现场总线通讯技术广泛应用于工业控制系统中，各种仪表和设备
通过总线连接到上层控制系统中，实现控制和监测功能。
2. 机器人控制：现场总线技术应用于机器人控制和自动化生产线上，机器人控制器
通过总线与控制系统进行通讯，完成机械臂的运动控制和执行。
3. 智能建筑：现场总线技术可以应用在智能建筑中进行信息采集和控制，如温度、湿度、照明、通风等。
4. 智能交通：现场总线技术还可用于智能交通系统，如交通信号灯、道路监测设备等。通过现场总线技术，可以实现设备信息共享，并且在需要时实现设备的控制。
3. 对环境适应性强：现场总线通讯技术在工业环境中具有良好的适应性，可以适应高温、高压、强电磁干扰等恶劣条件，可靠性高。
4. 系统维护简单：现场总线通讯技术采用分布式控制架构，使得设备维护和故障诊断更加简单。设备故障时可以进行快速定位和处理。
5. 丰富的应用场景：现场总线通讯技术的应用场景丰富多样，广泛应用于工业自动化、智能建筑、智能交通、医疗等领域。
工业控制组态及现场总线技术 工业控制组态（Industrial Control Configuration）和现场总线技术（Fieldbus Technology）是现代工业自动化领域中的两个重要概念，它们在工业过程控制和自动化系统中扮演着关键的角色。 工业控制组态： 工业控制组态是指在自动化系统中通过软件工具进行控制系统的配置和参数设置。它包括了如下几个方面： 1.PLC编程：使用可编程逻辑控制器（PLC）进行逻辑和功能块的编程，从而实现对工业过程的控制。 2.HMI设计：人机界面（HMI）的设计，通过图形化界面展示控制系统的运行状态，使操作人员能够直观地监控和控制工业过程。 3.SCADA系统：监控和数据采集系统的配置，用于实时监测和记录工业系统中的各种参数。 4.报警和事件管理：设置报警和事件处理规则，确保及时发现和响应系统异常。 5.通信配置：配置控制系统中各个组件之间的通信方式，确保各设备之间的信息交流。 现场总线技术： 现场总线技术是一种用于连接现场设备（传感器、执行器等）和控制系统的通信协议和架构。它的主要目的是减少布线复杂
性、提高设备之间的通信效率，并支持实时数据传输。常见的现场总线技术包括： 1.Profibus：一种用于工业自动化的现场总线标准，支持高速 数据传输和实时通信。 2.Modbus：一种串行通信协议，广泛应用于工业控制系统中，特别是在PLC和外部设备之间的通信。 3.DeviceNet：一种用于自动化设备之间通信的工业现场总线，主要应用于低层次的设备连接。 4.CANopen：基于CAN总线的开放式通信标准，广泛应用于 机器控制和自动化领域。 5.Ethernet/IP：基于以太网的工业自动化通信协议，支持实时 数据传输和工业以太网的特性。 通过使用现场总线技术，工业控制系统可以更灵活地配置和连接各种设备，实现数据的高效传输和实时控制。这有助于提高系统的可扩展性、可维护性和性能。
工业自动化仪表现场总线通讯技术研究 工业自动化仪表现场总线通讯技术是工业自动化领域中的重要技术之一，它通过使用 一条通讯线路将多种仪表连接起来，实现数据的共享和交换。本文将围绕工业自动化仪表 现场总线通讯技术展开研究，对其原理、应用和未来发展进行探讨。 工业自动化仪表现场总线通讯技术的原理是通过将各种仪表与控制系统连接起来，形 成一个分布式的网络系统。在这个系统中，各个仪表可以通过总线进行数据的传输和共享。总线通讯技术可以大大简化系统的结构，提高系统的可靠性和实时性。 工业自动化仪表现场总线通讯技术的应用非常广泛，可以用于各种工业自动化系统， 如工厂生产线、机器人系统、车辆控制系统等。在这些系统中，仪表可以实时监测各种参数，如温度、压力、流量等，并将数据传输给控制系统，实现对系统的实时控制。 工业自动化仪表现场总线通讯技术有许多优点。它可以大大减少仪表之间的电缆布线，降低了系统的成本和维护难度。它可以提高系统的可靠性和安全性，通过总线的冗余设计 可以避免单点故障的发生。总线通讯技术还可以提高系统的实时性，保证数据的传输和处 理的效率。 工业自动化仪表现场总线通讯技术也存在一些挑战和问题。由于总线通讯技术需要同 时传输多路数据，因此需要保证总线的带宽和速度足够大。由于总线连接了多个仪表，如 果某个仪表发生故障，可能会影响整个系统的正常工作。总线通讯技术的安全性也是一个 关键问题，需要采取一系列措施来保护系统的数据不被非法获取和篡改。 未来，随着工业自动化的深入发展，工业自动化仪表现场总线通讯技术将继续得到广 泛应用。随着技术的不断进步，总线的带宽和速度将会不断提高，系统的实时性和稳定性 会得到更好的保证。随着物联网的兴起，工业自动化仪表和总线通讯技术将与其他领域的 技术相结合，共同推动工业自动化的发展。 工业自动化仪表现场总线通讯技术是工业自动化领域中的重要技术，它通过总线连接 各种仪表，实现数据的共享和交换。这项技术在工业自动化系统中具有广泛的应用，并具 有许多优点。它也面临一些挑战和问题，需要采取措施加以解决。未来，随着技术的不断 进步，工业自动化仪表现场总线通讯技术将继续发展，并为工业自动化领域带来更多的创 新和进步。
引言 随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次，覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线(Fieldbus)就是顺应这一形势发展起来的新技术。
一．现场总线的概述 1．现场总线简介 现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算机功能的不断增强和价格的急剧降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展，而处于生产过程底层的测控自动化系统，采用一对一连线，用电压、电流的模拟信号进行测量控制，或采用自封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系统成为“信息孤岛”。要实现整个企业的信息集成，要实施综合自动化，就必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通信系统，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运而生的。 它作为过程自动化、制造自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网络，沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了条件。 现场总线技术将专用微处理器臵入传统的测量控制仪表，使它们各自都具 有了数字计算和数字通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。它给自动化领域带来的变化，正如众多分散的计算机被网络连接在一起，使计算机的功能、作用发生的变化。现场总线则使自控系统与设备具有了通信能力，把它们连接成网络系统，加入到信息网络的行列。 现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带。把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。这是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术。由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。 现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带。把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。这是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术 由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向，它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。
1.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 1.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。（2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。（3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 1.3 现场总线技术的应用展望 现场总线技术的产生促进了现场设备的数字化和网络化，使现场控制的功能更加强大。由于采用了现场总线技术而带来了过程控制系统的开放性，使得系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断等综合能力的控制网络。为更好适应工业过程控制的需要，今后现场总线技术会从以下几个方面发展： (1)基于现场总线的一次仪表和二次仪表的研制 现在，生产自动化仪表的厂家必须向现场总线靠拢，开发出具有现场总线结构的一次及二次仪表。检测、变换、补偿、控制、告警、趋势分析等功能可以分散在现场解决，简化上层系统，彻底实现分散控制、集中管理以提高系统的可靠性和稳定性。 (2)基于现场总线网络设备的软、硬件开发 系统的开放性和通信问题是分散控制系统的突出问题，它需要解决不同厂家软、硬件产品能否集中到一个系统的问题。如Lon Works总线技术的产品，只要遵循Lon Talk标准，几百家不同产品均可连接在一个系统中，所以要进行网络设备的研制必须遵循现场总线的统一标准。 (3)开放的组态技术研究现场总线产业化前景 目前现场总线系统的组态是比较复杂的，需要组态的参数多，各参数之间的
工业现场总线技术 现场总线技术是实现现场级设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术。这是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可用一条电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，使用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交接，使自控系统成为工厂中的“信息孤岛”，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。基于现场总线的自动监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 现场总线技术可概括如下： 1．制定出国际现场总线通信及技术标准。 2．自动化厂商按照标准生产各种自动化类产品，包括控制器、传感器、执行机构、驱动装置及控制软件。 3．实际应用中，使用一根通信电缆，将所有现场设备连接到控制器，形成设备及车间级的数字化通信网络。 在现场级（Field Level），即金字塔形的自动化层次模型的最底层所进行的串行数据传输通讯系统称为现场总线系统（Fieldbus Systems）。基于现场总线的自动化监控及信息集成系统主要优点： 1．增强了现场级信息集成能力 现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够更好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20mA信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。 2．开放式、互操作性、互换性、可集成性 不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性。系统为开放式，允许其它厂商将自已专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，市场上将有许多面向行业特点的监控系统。 3．系统可靠性高、可维护性好 基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的I/O连线，对于大规模I/O系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素。同时，系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作，也增强了系统的可维护性。 4．降低了系统及工程成本 对大范围、大规模I/O的分布系统来说，省去了大量的电缆、I/O模块及电缆敷设工程费用，降低了系统及工程成本。 目前国际上具有一定影响和已占有一定市场份额的总线有如下几种： 1．PROFIBUS现场总线 1996年3月5日批准为欧洲标准，即DIN 50170 V2。PROFIBUS产品在世界市场上已被普遍接受，市场份额占欧洲首位，增长率25%。目前支持PROFIBUS设备已超过200万台，到1998年5月，适用于过程自动化的PROFIBUS-PA仪表设备在19个国家的40个用户厂家投入现场运行。1985年组建了PROFIBUS国际支持中心；1989年12月建立了PROFIBUS用户组织（PNO）。目前在世界各地相继组建了20个地区性的用户组织，企业会员近650家。1997年7月组建了中国现场总线（PROFIBUS）专业委员会，并筹建现场总线
浅论三种工业通信技术 摘要三种工业通信技术在当今的工业控制领域皆有较多的应用,如何将这三种工业通信技术在工业控制领域中加以很好的利用,并且取长补短,并且将他们融为一体,是当前需要很好解决的问题。 关键词工业现场总线;工业以太网;无线传感器网络 1工业现场总线 工业现场总线技术开始于80年代中期,它历经了20多年的发展。主要解决工业现场智能化的传感器、仪表、控制器、执行机构等现场设备之间的数据通信,并解决这些现场控制设备和上一级控制系统之间的信息传递,它是目前应用在工业现场中最广泛、技术相对比较成熟的工业通信技术。 在工业现场总线技术出现以前,DCS以其具有的操作监视方便、危险分散、功能分散等诸多特点成为工业自动控制系统的主流,在广大工业企业得到了广泛的应用。但随着时间的推移,DCS 的缺点也日益突出,主要表现在: 1)现场仪表仍为传统模拟仪表,可靠性差,安装维护成本高; 2)互换性差,各厂商之间没有统一的协议标准,应用与维护困难; 3)价格昂贵。 近些年来,随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的快速发展,信息交换沟通的领域迅速扩大,引起了自动化系统结构的变革,并逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的信息系统,于是,工业现场总线技术应运而生。它的出现,标志着控制技术领域又一个新时代的开始,并将对该领域的发展产生重要的影响。 工业现场总线发展初期,现场总线标准繁多,一直没有一个统一的总线标准,致使工业现场总线的发展应用受到了不小的影响。每一个工业现场总线标准背后都代表着这一个大公司或政府的利益,各方互不相让,致使总线标准化工作进展缓慢。直到1998 年,各方经过妥协,终于达成工业现场总线IEC 61158 标准,包含了市场上最主要的几种现场总线,并于1999 年12 月获得通过。相同或兼容的产品可以相互替换。 工业现场总线技术改变了传统的模拟信号采集和控制方式,以数字化、智能化、网络化技术,提升了工业控制设备及控制软件功能,彻底改变了控制系统的体系结构。工业现场总线以网络技术将现场的采集、显示、控制、执行等设备和装置以网络化形式连接起来,减少了现场的连接电缆,方便了设备的诊断和维护工作;以数字化通信技术建立了设备间的信息沟通渠道,增加了信息容量,提高了通信的实时性、可靠性和准确性;以智能化技术赋予现场设备更加完善的计算、控制和
现场总线技术网络调研报告 现场总线技术网络调研报告 摘要： 现场总线技术是一种先进的控制与通信技术，它在工业自动化领域起到了重要的作用。本调研报告旨在对现场总线技术的基本概念、应用范围和发展趋势进行调研，以期对现场总线技术在企业应用中的地位和前景进行全面了解。 一、引言 现场总线技术是指在生产车间或工业领域中，通过一条通信总线将各种设备、传感器、执行器和控制器等连接起来，实现设备之间的数据交互和控制的技术。它的出现极大地提高了生产自动化水平，提升了生产效率和产品质量，深受企业的青睐。 二、现场总线技术的基本概念 现场总线技术是一种用于连接和组织自动化设备的通信系统，其核心是一种标准化的通信协议。该协议规定了设备之间如何进行通信、数据格式和交互方式等，保证了设备之间的互操作性。常见的现场总线技术有Profibus、Modbus、CANopen等。 三、现场总线技术的应用范围 现场总线技术广泛应用于各个工业领域，如制造业、能源领域、交通运输、物流等。它可以连接和管理各种设备，如传感器、控制器、执行器等，实现设备之间的数据交互和统一的控制。通过现场总线技术，企业可以实现设备的集中管理、调试和维护，提高生产效率和产品质量。
四、现场总线技术的特点和优势 现场总线技术具有很多独特的特点和优势。首先，它可以节约布线成本，减少设备之间的连接线路。其次，现场总线技术支持实时通信，可以实现高速数据传输和实时控制。再次，现场总线技术具有灵活性，可以根据需求进行扩展和调整。此外，现场总线技术还可以提供设备状态监测和故障诊断功能，便于维护和管理。 五、现场总线技术的发展趋势 随着工业自动化的发展，现场总线技术也在不断演进和改进。未来的趋势是实现更高的带宽和更快的数据传输速度，以满足大规模数据交互和复杂控制的需求。此外，现场总线技术还将向无线化、云化和智能化方向发展，提供更便捷、高效和智能的解决方案。 六、结论 现场总线技术作为一种先进的控制与通信技术，已经在各个工业领域得到广泛应用，并取得了显著的效果。它不仅提高了企业的生产效率和产品质量，还减少了布线成本和设备维护费用。未来，随着技术的不断进步，现场总线技术将在工业自动化领域发挥更重要的作用。企业应积极采用现场总线技术，提升自身竞争力。
现场总线与工业以太网 现代工业领域的通信技术在不断发展，为了满足工业自动化的需要，现场总线和工业以太网成为了两种主流的通信技术。本文将从介绍两 者的定义、特点、应用领域等方面进行论述，以帮助读者更好地理解 现场总线和工业以太网的区别与联系。 一、现场总线的定义 现场总线，顾名思义，是指在工业现场中用于连接各种现场设备和 传感器的通信技术。它采用串行通信方式，将各个设备连接到统一的 总线上，使得各个设备可以进行数据的交互和通信。现场总线常见的 标准有Profibus、Modbus、CAN等。 二、现场总线的特点 1. 高可靠性：现场总线采用多级冗余和容错技术，能够提供稳定可 靠的通信环境，抵抗电磁干扰和噪声的干扰。 2. 实时性强：现场总线通信速率快，能够满足对实时性要求较高的 工业自动化应用。 3. 灵活性高：现场总线支持多种拓扑结构，可根据现场设备的不同 需求进行灵活搭配，具有良好的扩展性和可调整性。 4. 成本相对较低：现场总线技术成熟，设备价格相对较低，适用于 中小型工业系统。 三、现场总线的应用领域
现场总线广泛应用于工业自动化控制系统、传感器和执行器的连接以及数据采集等领域。例如，在工厂生产线上，通过现场总线可以实现对各个设备的监控和控制，提高生产效率和质量。 四、工业以太网的定义 工业以太网是指将以太网技术应用于工业自动化领域的通信网络。它基于以太网标准，通过对物理层接口和网络协议的改进，使得以太网能够适应工业环境的要求，提供可靠的通信服务。 五、工业以太网的特点 1. 高带宽：工业以太网支持高速数据传输，能够满足工业自动化中对大数据量的实时传输需求。 2. 网络结构灵活：工业以太网具有良好的可扩展性和灵活性，支持各种网络拓扑结构，满足不同工业场景的需求。 3. 兼容性强：工业以太网基于以太网标准，与传统以太网兼容，可以与企业内部的办公以太网进行连接。 4. 安全性高：工业以太网提供各种安全机制和协议，保护工业控制系统的安全和隐私。 六、工业以太网的应用领域 工业以太网被广泛应用于诸如工厂自动化、能源管理、交通运输、智能建筑等领域。工业以太网的高带宽和实时性能，使得工业现场中
工业数据通信和控制网络(现场总线) 现场总线技术现场总线控制系统(简称FCS)其结构模式为“工作站――现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。操作站 LA N H2 H1 服务器H1 现场总线 现场设备124 H1 网桥H1 H1 32 现场设备H1 现场总线现场总线 FCS控制层32 现场设备 原理图 控制系统应用图示例 使用控制系统分布确定现场总线的接线 H1 现场总线# 3 网段控制室PCGreen Liquor StorageLT 111 LT 112 H1 现场总线# 2网段LT 101 Re-Burned Purchased Lime LimeDT 109 FT 110 19 SC 111 24 IP 102IP 104A IP 104B Cooler SC 112 25
SC 110 23 20 FT 102 AT 103 21TT 104 Heater CV-101 A/O AT 106 AT 107A AT 107BLT 108 SC 108 22 H1 现场总线# 1网段 TT 105 现场总线定义现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。 网络节点网络体系 包括IPC、PLC以及各种智能化的现场控制设备基于统一、规范的通信协议通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享位于生产控制的底层网络结构 通信总线在现场设备中的延伸 现场总线的发展1996年到1998年，国际性组织FF(现场总线基金会)和PNO(Profibus国际组织)先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2(HSE)和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。1999年底，包含8种现场总线标准在
现场总线技术在PLC控制系统中的应用研究一、引言 现场总线技术（Fieldbus）是一种将现场设备与计算机网络相连的通讯技术， 其简化了系统的布线和连接，节省了时间和成本。近年来，随着工业自动化的发展，现场总线技术在PLC控制系统中得到了广泛的应用。本文将从现场总线技术的概述、现场总线技术在PLC控制系统中的优势以及存在的问题和解决方案进行探讨。 二、现场总线技术概述 现场总线技术是通过网络将现场设备连接起来，实现数据的传输和控制系统的 集成化管理。现场总线技术可以分为两种类型：数字型和模拟型。数字型现场总线技术采用数字信号来控制设备，数据传输速度较快且可靠性较高；而模拟型现场总线技术则通过模拟信号来控制设备，但数据传输速度较慢，程控性能较差。 三、现场总线技术在PLC控制系统中的优势 PLC控制系统是工业自动化的重要组成部分，它可以实现对现场设备的控制和 监测。而现场总线技术的应用则可以使PLC控制系统具有更多的优势，如下所列： 1. 降低系统成本：现场总线技术可以减少导线布线的数量，从而降低了系统的 实施和运行成本。 2. 提高系统可靠性：现场总线技术使得PLC控制系统与现场设备之间的信息 交流更加准确和可靠，从而降低了系统出错的风险。 3. 改善系统性能：现场总线技术可以提高系统的速度和精度，从而使PLC控 制系统更加高效。 4. 方便系统维护：现场总线技术使得PLC控制系统的维护和管理变得更加方便，错误排查更加简单。
四、存在的问题和解决方案 现场总线技术在PLC控制系统中的应用有一些存在的问题： 1. 多种现场总线技术并存：由于现场总线技术的种类繁多，导致在PLC控制系统中可能存在多种不同的现场总线，并且这些现场总线之间不能互通。 2. 通讯速率限制：现场总线技术的通讯速率有限，对于一些需要高速通讯的设备，可能会受到限制。 为了解决这些问题，需要采取以下措施： 1. 统一现场总线技术：在PLC控制系统中采用一种通用的现场总线技术，来实现现场设备的连接和控制。 2. 选择合适的现场总线技术：对于需要高速通讯的设备，选择合适的数字型现场总线技术，确保它们可以满足设备的通讯要求。 3. 提高数据处理能力：通过提高PLC控制系统的数据处理能力，来加快通讯速率，以便更好地实现设备的控制和监测。 五、结论 现场总线技术在PLC控制系统中的应用早已被广泛采用，它可以有效地降低系统成本、提高系统可靠性、改善系统性能以及方便系统维护。但是，其在应用过程中也存在一些问题，如存在多种不同的现场总线技术以及通讯速率限制等。为了解决这些问题，需要采取一些合适的措施，以使现场总线技术在PLC控制系统中的应用更加稳定、高效、可靠。
数控机床现场总线技术的应用随着科技的不断进步和现代制造业的发展，数控机床在工业生产中 的作用变得越来越重要。为了提高数控机床的性能和效率，现场总线 技术被广泛应用于数控机床系统中。本文将探讨数控机床现场总线技 术的应用，并分析其在数控机床系统中的优势和挑战。 一、现场总线技术的基本概念和原理 现场总线技术是一种用于工业自动化领域的通信技术，它通过将传 感器、执行器和控制器等设备连接到一个共享的总线上，实现设备之 间的高效通信和协调工作。现场总线技术不仅简化了系统的布线结构，提高了系统的可扩展性，还增强了数据传输的可靠性和实时性。 在数控机床系统中，现场总线技术的应用具有重要的意义。通过将 各种设备连接到同一总线上，数控机床系统中的各个设备可以实现实 时的数据交换和协同工作，从而提高了机床系统的整体性能和效率。 二、数控机床现场总线技术的优势 1. 提高了系统的可靠性和可扩展性 数控机床现场总线技术可以将各个设备连接到同一总线上，通过总 线进行数据传输和设备之间的通信。这种结构简化了系统的布线，减 少了布线错误的可能性，提高了系统的可靠性。同时，现场总线技术 还具有较好的可扩展性，可以方便地增加或替换设备，满足不同生产 需求的变化。
2. 提高了数据传输的实时性和稳定性 数控机床现场总线技术利用高速的数据传输通道，将数据在设备之 间进行实时传输。相比传统的点对点通信方式，现场总线技术具有更 短的响应时间和更高的数据传输速率，保证了数据的实时性和稳定性，提高了机床系统的控制精度。 3. 降低了系统的成本和维护难度 采用现场总线技术可以减少系统中的电缆长度和数量，降低了系统 的成本。同时，现场总线技术可以利用自动检测和故障诊断功能，实 现对设备状态的实时监测和故障排除，减少了系统的维护难度和维修 成本。 三、数控机床现场总线技术的应用案例 1. CAN总线技术 CAN总线是一种应用最为广泛的现场总线技术，它具有高实时性、可靠性和抗干扰性的特点。在数控机床系统中，CAN总线常被用于控 制板之间的数据传输和通信，实现数控机床系统内部各个模块之间的 协同工作。 2. Ethernet/IP技术 Ethernet/IP技术是一种基于以太网的现场总线技术，它通过以太网 实现设备之间的通信和数据传输。在数控机床系统中，Ethernet/IP技术可以用于连接数控系统和上层管理系统，实现对机床系统的远程监控 和管理。
现场总线对自动化仪表与系统的影响分 析 摘要：计算机网络及通信技术的发展使工厂现场设备、控制与管理实现了自 动化，并引发了自动化系统的结构变革，为自动化仪表与系统的发展带来新的机会。文章通过介绍现场总线的发展过程及其特点，从三个方面总结了现场总线对 工业过程自动化仪表与系统、自动化技术带来的深远的影响，以期为我国仪器仪 表产业发展提供新思路。 关键词：现场总线；自动化仪表与系统；影响 一、智能化实现技术 1.32位RISC处理器 传统自动化仪表的主处理器主要由CISC结构主导，其代表是Motorola的68000系列、Intel的80X86系列以及8051内核系列。随着自动化仪表的发展， 对主处理器提出了高性能、低功耗的要求，这使得仪表的主处理器迅速朝着32 位RISC处理器发展。目前，ARM7/9内核系列、STRONGGARM系列、MIPS系列、Motorola公司的M-CORE系列等32位RISC处理器正逐步成为应用主流。32位RISC处理器能达到67位的强大的运算处理能力和寻址空间，而又没有相应的传 统32位处理器的开销，成为高性能自动化仪表的首选。以ARM7Thumb系列为例，主要的性能参数为：时钟速度为66MHz，性能为40MIPS（66MHz），平均功耗为 0.6Mw/MHz，32位寻址空间―4GB线性地址空间，32x8DSP乘法器，32位寄存器 区和ALU，三级流水指令结构，32-Bbit桶状移位器。 2.实时嵌入式操作系统（RTOS） 当自动化仪表功能逐渐增强时，程序将越来越复杂，资源的合理安排以及任 务的调度将是很大的挑战。采用实时嵌入式操作系统（RTOS）将很好地解决这些
数字化仪表系统的现场总线技术特点 - 现 场总线 所谓的现场总线指的就是一种工业数据总线，这种数据总线实质上就是要将一些工业的智能化机械，智能化仪器设备之间的信号进行连接和传递，相当于一个搬运工，负责解决工业现场设备之间的数字通信和一些把握系统之间的信息沟通。数字化仪表系统的现场总线把握是依靠检测、把握和通信功能的机械设备通过工业自动化设备把握计算机，再利用简洁的操作方式将设备之间的信号进行串联，能够提高系统的牢靠性。 数字化仪表系统的现场总线技术相对于传统的现场总线技术来说具有很大的优势，其特点主要体现在以下几方面： (一)系统的开放性。可以借助开放的系统对相关的通信协议进行公开，也就是说能够解决不同厂家不同设备之间通信不畅通的问题。以往传统的的现场总线技术很难达到空间上的完全开放，但是数字化仪表系统的现场总线技术是建立在统一的工厂底层网络的开放系统。精确一点说就是将一些信息公开，达到区域空间无限制的效果，这样一个开放系统，可以与遵守相同标准的其它设备进行空间上的链接，避开了区域性限制的问题。 (二)数字化仪表系统的现场总线技术的另一个突出的优点就是互可操作性与互用性。所谓的互可操作性实质上就是，互连设备间的信息传送与沟通，也就是说可以实现专一点对专一点，甚至是一点对多点进行匹配。之前的传统现场总线技术很难达到一点对多点这样的
数字通信技术，所以接受数字化仪表系统的现场总线技术从肯定程度上实现了高效率的信息传送。而互用性指的就是设备的互换互用，即使是不同的厂家，只要是性能相像就可以进行互换而实现互用，这就是数字化仪表系统的现场总线技术普遍性的又一大体现。 (三)数字化仪表系统的现场总线技术还能够实现现场设备的智能化与功能自治性。也就是说由于数字化的介入，现场总线更加的智能化，不仅仅可以将传感测量、补偿计算、工程量处理与把握等功能分散到现场设备中完成，还可以实现自我诊断，设备之中存在的问题，系统可以直接进行诊断处理，这一点就可以削减人工测量的时间和费用，随时诊断设备的运行状态。 (四)数字化仪表系统的现场总线技术还有一格外重要的特点就是系统结构的高度分散性。所谓的系统结构高度分散指的就是现场总线将一种新的全分布式把握系统更加的系统化，体系化，具有高度分散的特点。其从根本上转变了现有dcs集中与分散相结合的集散把握系统体系，可以说真正意义上达到了将系统结构更加简化，从某种意义上讲也提高了牢靠性与保障。 数字化仪表系统的现场总线把握技术在企业中的应用格外的广泛。现场总线正在跨入数字化、智能化、网络化的新阶段，这也就意味着随着现场总线把握系统的消灭，数字化仪表系统也逐步的得到了很好的应用和进展。在数字化仪表系统的现场总线把握系统下，大部分的智能现场仪表能够将现场的信号变换更加的清楚化，精细化，操作建议化等等，相当于避开了传统集散把握系统中的的一些问题，从
第一章：现场总线技术及Profibus 1.1 现场总线技术的由来 1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分 根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业生产过程控制中，工业数据结构同样分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。如图1-1所示。
图1-1：简化的CIMS网络体系结构 1.1.2 现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及CIMS不可缺少的重要部分。 现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连机控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备运行、生产数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级MIS系统数据库提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。 1.1.3 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统（包括：基于PC、PLC、DCS 产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。如图1-2所示：
图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统 1.1.4 系统主要缺点 （1）信息集成能力不强：控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。 （2）系统不开放、可集成性差、专业性不强：除现场设备均靠标准4-20mA/24VDC 连接，系统其它软、硬件通常只能使用一家产品。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差。这种系统很少留出接口，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，面向行业的监控系统很少。 （3）可靠性不易保证：对于大范围的分布式系统，大量的I/O电缆及敷设施工，不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性。 （4）可维护性不高：由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断、报警、
智能电厂现场总线技术及其应用 摘要：作为下一代控制系统，现场总线技术(FCS)克服了DCS专用通信网络 的缺点，将DCS集中分散的结构升级为新的全分布式结构，同时将控制功能完全 卸载到现场。开放、分散和数字通信是现场总线系统的最显着特点。现场总线技 术是实现现场设备数字化和联网的一种新的分散、完全开放和完全数字化的控制 手段，其基本目标是实现设备整个技术过程的信息数字化，特别是来自基本控制 级别的信息，这些信息通过现场总线大量地传送至控制室，从而实现现场设备的 在线故障预测和在线维护。大量的现场设备实时信息也为操作决策提供了参考和 依据。 关键词：现场总线技术；智能电厂；设备智能化 引言 现场总线也称为第五代控制系统，是近年来电气工程和自动化科学技术领域 最常用的工业数据总线。它通常用于解决智能仪表、控制器、执行器等控制设备 之间的数字通信。在现代工业中，作为通讯系统，它使用一类传输介质(如双绞线、光纤等)，用比特串传输，将分散的现场设备(如传感器、执行机构、驱动器、变送器等)连线到中央控制或管理系统。现场总线具有方便性、可靠性和高性价 比等诸多优点，得到了大多数发电企业的好评。 1现场总线技术 根据现场总线基金会的定义，“现场总线（PROFIBUS）是连接智能测量与控 制设备的全数字式、双向传输、具有多节点分支结构的通信链路，它是用于工业 自动化领域的许多局域网之一”。常见的现场总线有PROFIBUS、 MODBUS、FF、CONTROL NET等几种。我们现场使用的是基于PROFIBUS的现场总线。 PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在9.6kbit/s～12Mbit/s范围内选择，且当总线系统启动时，