数字化仪表系统的现场总线技术特点
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掌握系统之间的信息沟通。数字化仪表系统的现场总线掌握是依靠检测、掌握和通信功能的机械设备通过工业自动化设备掌握计算机，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，所以采纳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、工程量处理与掌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特别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掌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掌握系统体系，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掌握技术在企业中的应用特别的广泛。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掌握系统的消失，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掌握系统下，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掌握系统中的的一些问题，从
信号的变换、补偿等等方面都相比较而言更加智能化，同时还具有肯定的掌握功能，避开了人工掌握存在的不精准的问题。而执行器方面它还具有调整和驱动功能，能够在数据信息处理上进行自我诊断，这样就能削减人员检查的时间和费用，也就是说在数字化仪表系统的现场总线掌握下，这种自治力量能够把一些传感测量数据做到精准无误。
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法 现场总线（Fieldbus）是一种新型的工业通信技术，它是以数字化的方式将数据传输到工业现场设备和控制系统之间的通信总线。现场总线的出现大大提高了工业自动化的可靠性、效率、安全和灵活性。下面将介绍现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用和使用方法。 一、发展历程 现场总线的发展可追溯到20世纪70年代，当时欧洲的一些机构开始研究数字控制系统。80年代初，德国联邦教育研究部门的PLC工艺小组提出了“第三代工厂控制理论”，并提出了“现场总线”的概念。90年代初，现场总线开始应用于工业自动化领域，并逐渐发展成为主流的工业通信技术。 二、特点及分类 1. 特点 （1）数字化传输：现场总线采用数字化通信方式，避免了模拟信号的干扰和失真，提高了数据的可靠性和准确性。 （2）灵活性：现场总线可以连接多种类型的设备和控制系统，实现设备之间的信息交换和协同工作。 （3）可扩展性：现场总线可以根据工业自动化系统的需求进行扩展和升级，具有很高的灵活性和适应性。 （4）实时性：现场总线可以实现实时数据传输和控制，提高了工业
生产的效率和精度。 （5）安全性：现场总线支持加密和认证技术，保障了工业通信的安全性和可靠性。 2. 分类 目前常用的现场总线主要有以下几种： （1）Profibus：是德国西门子公司研发的一种现场总线，可以实现高速数据传输和设备的实时控制。 （2）Modbus：是Modicon公司开发的一种现场总线，适用于数据采集和控制。 （3）CAN总线：是一种广泛应用于汽车和工业控制领域的现场总线，具有高速、可靠、抗干扰等特点。 （4）DeviceNet：是美国罗克韦尔公司开发的一种现场总线，适用于工业设备之间的通信和控制。 三、主要应用 现场总线广泛应用于各个工业领域，包括制造业、石化、水处理、电力等。主要应用包括以下几个方面： （1）数据采集和监控：现场总线可以实现对工业设备的数据采集和监控，提高了生产过程的可靠性和效率。 （2）设备控制和调节：现场总线可以实现对工业设备的实时控制和调节，保证了生产过程的稳定性和精度。
现场总线的特点 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点:具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。 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。本文来自:https://www.doczj.com/doc/7219310663.html, 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 :FoudationFieldbus（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。本文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、
总线基本概念部分 1、现场总线的概念P1 现场总线——应用于现场仪表与控制系统和控制室自动化系统之间的一种全分散、全数字化、双向、互联、多站的信息通信链路，实现相互操作以及数据共享。 2、现场总线的5个发展阶段P2 a.基地式气动仪表控制系统、 b.电动单元组合式模拟仪表控制系统、 c.集中式数字控制系统、 d.集散控制系统DCS、 e.现场总线控制系统FCS。 3、现场总线分类P3 Foundation Fieldbus、ControlNet、PROFIBUS(传感器总线：ASI；设备总线：CAN) 4、现场总线的技术特点P8 a.系统的开放性 b.互可操作性 c.通信的实时性与确定性 d.现场设备的智能与功能自主性 e.对现场环境的适应性 5、现场总线的优势与劣势P9 a.优势：节省硬件数量与投资、节省安装费用、节约维护开销、用户具有高度的系统集成主动权、提高了系统的准确性与可靠性 b.劣势：网络通信中数据包的传输延迟，通信系统的瞬时错误和数据包丢失，发送与到达次序的不一致等，都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析与综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。 6、总线操作、总线仲裁概念P15 a.总线操作：总线上数据发送者与接收者之间的连接→数据传送→脱开这一操作序列称为一次总线操作。 b.总线仲裁：对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。 7、信道容量香农公式P24 W：信道带宽S/N：信噪比 8、模拟数据编码P25 模拟数据编码：采用用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0，1状态 9、数据传输方式分类P26-29 a.按数据流的组织方式分：并行通信，串行通信。 b.按信息同时传输的方向分：单工通信，半双工通信，全双工通信。 c.按传输信号的频率范围分：基带传输，宽带传输。 d.按通信的同步方式分：同步通信，异步通信 10、传输差错的检测方法P30-31 a.冗余：如对每个字符都传输两次。如果没有能够连续两次收到相同的字符，就意味着发生了一个传输错误。 b.回送：将接收到的信号回送给发送者；如在操作人员手工键盘输入的应用场合，接收端把收到的每一个字符都回送给操作人员，让操作人员来确认字符是否被正确输入。如通过回送发现了传输错误则重传 11、前向差错纠正的冗余位判断P34 在接收端检测和纠正差错，无需请求重发；将一些额外的位按照某种方式进行编码，加入到通信数据中。根据这些位的状态可检测到一定数量的错误并进行纠正。 12、控制网络与计算机网络的异同P38 a. 控制网络属于特殊类型的计算机网络，是用于完成自动化任务的网络系统。 13、曼切斯特编码和差分曼切斯特编码P25 （1）曼切斯特编码 规则：a.把时间划分为等间隔的小段。b.其中每小段代表一个比特(位/bit)。c.每个比特时间又被分为两半，前半段所传信号是该时间段比特值的反码，后半段传送的是该比特值本身。d.从高电平跳变到低电平表示0，从低电平跳变到高电平表示1。 特点：a.其波形中间点总有一次信号电平的变化，因而具有使网络上各节点保持时钟同步的内在时钟信息 b.信号本身携带有同步信息，无需另外传送同步信号。 （2）差分曼切斯特编码：
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 1、简要说明现场总线、控制网络的定义 答：现场总线是指将现场设备（如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等）与工业操作单元、现场操作站等互联而成的通信网络，它的关键标志是能支持双向、分散、多节点、总线式的全数字通信，是工业控制网络向现场及发展的产物。 2、简要说明现场总线技术的特点 答：现场总线是3C（计算机、通信、控制）技术的融合。其技术特点是:信号输出全数字、控制能力全分散、标准统一全开放。具体是（1）系统的开放性（2）互操作性与互用性（3）现场设备的智能化与功能自治性（4）系统结构的高度分散性（5）对现场环境的适应性。3、简要说明网络化控制系统的结构组成 答：由被控对象、执行器、传感器、网络时延、控制器组成 4、网络化控制系统的主要技术特点有哪些 答：主要有：1、结构网络化2、节点智能化3、控制现场化和功能分散化4、系统开放化和产品集成化5、对现场环境的适应性 5、HART通信模型有那几层组成 答：HART通信模型由3层组成：物理层、数据链路层和应用层 6、与传统布线相比，P-NET现场总线技术在工业控制应用中具有哪些优势 答：与传统布线相比，P-NET现长总线技术在工业控制应用中有很大的优势，它可以简化设计和安装，减少布线的数量和费用，避免各种设备故障的发生，实现更直接也更广泛的使用功能。 7.WorldFIP可用的运输速率有哪些，标准传输速率是多少？ 答：传输速率用于铜线的有31.25Kbit/s、1Mbit/s和2.5Mbit/s，其中1Mbit/s是标准速率。 第二章 1、什么是差错控制 答：在计算机通信中，为了提高通信系统的传输质量而提出的有效的检测错误并进行纠正的方法叫做差错检测和校正，简称为差错控制 2、数据通信系统由哪几部分组成 答：数据通信系统由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等几部分组成 3、简要介绍通信系统的通信指标 答：通信指标有1、有效性指标2、可靠性指标3、通信信道的频率特性4、介质宽带，信息传输的有效性指标和可靠性是通信系统最主要的指标 4、数据传输方式有哪些？选取其中两种进行简要介绍 答：数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传输的同步方式，有串行传输与并行传输，同步传输与异步传输，位同步、字符同步与帧同步等几种 在串行传输中，数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输，每次只能发送一个数据位，发送方必须确定是先发送数据字节的高位还是低位。同样，接收方也必须知道所受到的字节的第一个数据位应处于什么位置。并行传输是将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。它可以同时传输一组数据位，每个数据位使用单独的一条导线 5、网络传输的介质访问控制方式有哪些？请说明其工作原理 答：有载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）控制方式、令牌控制方式、时分复用方式6、OSI参考模型将开放系统的通信功能划分为哪几个层次
现场总线控制系统的特点和优点 1 现场总线控制系统(Fieldbus Control System，简称FCS)K1 及开发K2 K1 K2 传统计算机控制系统的缺点：这种传输方式一方面要使用大量的信 号线缆；另一方面模拟信号的传输和抗干扰能力低。现场总线控制系统的特征：全数字化的现场通信网络。开放型的互联网络。采用数字信号传输取代模 拟信号传输。增强了系统的自治性，系统控制功能更加分散。现场总线控制 系统是在是在集散控制系统即DCS 系统的基础上发展而成的，它继承了DCS 的分布式特点，但在各功能子系统之间，尤其是在现场设备和仪表之间的连接上，采用了开放式的现场网络，从而使系统现场设备的连接形式发生了根本的 改变，具有自己所特有的性能和特征。目前的DCS 的检测、变送和执行等现 场仪表仍采用模拟信号连接，无法满足上位机系统对现场仪表的信息要求， 产生了上位机与现场仪表进行数字通信的要求。智能化现场仪表的出现，也要 求与上位机系统实现数字通信。故要求建立一个标准的现场仪表与上位机系统 的数字通信链路即现场总线(FCS)。其结构示意图见图K3。 2 FCS 的特点：全数字化的现场通信网络；开放型的互联网络；采用数 字信号传输取代模拟信号传输；增强了系统的自治性，系统控制功能更加分散。 3 FCS 的优点：节省硬件数量和投资；节省安装费用；节省维护费用； 用户具有高度的系统集成主动权；提高系统的准确性与可靠性；对现场环境的 适应性；现场总线国际标准化。见图K4 所示。其中IEC 标准的8 种类型是平 等的。 其中Type2～Type8 需要对Type1 提供接口，而标准本身不要求 Type2～Type8 之间提供接口。目前国际上的现场总线系统由HART 总线系统、Profibus 总线系统、FF 总线系统、CAN 总线系统、Lon Works 总线系统等。
现场总线的体系结构与特点 根据IEC/ISA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、多分支的通信网络。它是用于过程自动化最底层的现场设备以及现场仪表的互连网络，是现场通信网络和控制系统的集成。现场总线将当今网络通信与管理的概念带入控制领域，代表了今后自动化控制体系结构发展的一种方向。 现场总线是以ISO的OSI模型为基本框架的，并根据实际需要进行简化了的体系结构系统，它一般主要包括物理层、数据链路层、应用层、用户层。 物理层向上连接数据链路层，向下连接介质。物理层规定了传输介质(双绞线、无线和光纤)、传输速率、传输距离、信号类型等。在发送期间，物理层编码并调制来自数据链路层的数据流。在接收期间，它用来自媒介的合适的控制信息将收到的数据信息解调和解码并送给链路层；数据链路层负责执行总线通信规则，处理差错检测、仲裁、调度等。应用层为最终用户的应用提供一个简单接口，它定义了如何读、写、解释和执行一条信息或命令。用户层实际上是一些数据或信息查询的应用软件，它规定了标准的功能块、对象字典和设备描述等一些应用程序，给用户一个直观简单的使用界面。 现场总线除具有一对N结构、互换性、互操作性、控制功能分散、互连网络、维护方便等优点外，还具有如下特点： 1、网络体系结构简单其结构模型一般仅有4层，这种简化的体系结构具有设计灵活，执行直观，价格低廉，性能良好等优点，同时还保证了通信的速度。 2、综合自动化功能把现场智能设备分别作为一个网络节点，通过现场总线来实现各节点之间、节点与管理层之间的信息传递与沟通，易于实现各种复杂的综合自动化功能。 3、容错能力强现场总线通过使用检错、自校验、监督定时、屏蔽逻辑等故障检测方法，大大提高了系统的容错能力。 4、提高了系统的抗干扰能力和测控精度现场智能设备可以就近处理信号并采用数字通信方式与主控系统交换信息，不仅具有较强的抗干扰能力，而且其精度和可靠性也得到了很大的提高。 现场总线的这些特点，不仅保证了它完全可以适应目前工业界对数字通信和传统控制的要求，而且使它具有不同层次的复杂控制与先进控制、优化控制功能成为可能。
总线控制技术的特点及应用分析 摘要：本文主要对现场总线控制系统的结构特点和优势，并对现场总线技术在 火力发电厂的应用上提出几种应用思路，以及对应用过程中可能存在的问题和策 略进行探讨。 关键词：现场总线控制系统；结构特点；控制策略 目前在电力生产中广泛应用的是DCS系统采用分散式的体系结构，专利型的 网络支撑和模拟式的现场信号，但随着各种智能传感器、变送器和执行器的出现，数字化到现场、控制功能到现场、设备管理到现场的趋势越来越明显，一种新的 过程控制系统――现场总线控制系统已呈现在我们面前。 一、现场总线的结构特点和优势 1 结构特点 （1）现场总线最核心的部分是总线协议，总线协议是一种数字通信协议， 围绕总线协议构成一种应用于生产现场、在智能化控制设备之间实行双向串行通信、多节点的数字通信系统，一种开放的、数字化的、多点通信的低层控制网络。它使得自控系统和设备有了通信的能力。 （2）现场总线的基础部分是数字智能现场装置。通过数字通信总线将所有 的数字智能现场装置连成一个控制网络，构成现场总线的硬件支撑。 （3）现场总线的关键部分是信息管理。上位机与数字智能现场装置在信息 管理上的分工合作达到高度的集中和统一、分散和和谐。做到信息处理现场化和 信息管理系统化。 2 现场总线的优势 （1）简化了控制系统的结构。信息处理实行现场化，减少了计算机控制系 统I/O卡件的使用量和简化了功能组态。 （2）提高了I/O信号的可靠性和精度。信息处理实行现场化，避免了小信号的长距离传送，使信号的保真度大大提高；采用数字通信技术，抗干扰能力增强了，也确保了信号的传递可靠。 （3）信息管理和控制更系统化和专业化。通过大量的数字智能现场装置的 数字通信技术，使计算机控制系统的信息管理拥有充足的信息，进一步在信息化 的基础上实现信息管理系统化、控制专业化、系统诊断专家化。 二、现场总线技术在火电厂中应用 目前，现场总线技术已被广泛认知，并逐步应用于部分实际工业过程控制中。下面就结合火电厂自动化技术的发展，提出将现场总线技术应用于全厂辅助公用 系统监控网络、智能化现场设备的应用以及智能化设备状态检修管理方面的应用 思路。 1 全厂辅助公用系统监控网络 在火电厂中，相对独立的辅助公用系统大约有10～15个，这些辅助公用系 统包括化学车间、工业用水车间、污水处理车间、输煤车间、除灰车间、除渣车间、除尘车间、空压机车间、制氢站、油库等等，这些车间的监控信号主要是以 开关量为主，模拟量调节项目较少，因此多数都是采用PLC可编程控制器来实现 系统的监视和控制的。通过采用PROFIBUS现场总线通信标准或MODBUS通信协 议标准，建立全厂辅助公用系统的PLC监控网络，并设置车间工作站（主要用于
现场总线控制系统 现场总线控制系统 (Fieldbus Control System，FCS)。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，其定义了硬件接口和通信协议的标准，是自动化领域内的局域网。现场总线不仅是当今4C技术发展的结合点，也是过程控制技术、自动化仪表技术、计算机网络技术发展的交汇点。现场总线控制系统用新一代的现场总线技术改进、完善或部分代替传统的DCS系统实现智能仪表、现场设备、通信网络和控制系统的集成。由于现场总线系统采用了总线控制和智能现场设备，可以把DCS系统中位于控制室的输入输出模块、控制模块等转入现场设备，能够不依赖控制室计算机，直接在现场完成控制。目前控制系统行业主要有五种现场总线技术：基金会现场总线、LonWorks 总线、Profibus现场总线、HART总线和CAN总线。现场总线系统具有以下特点: (1).系统分散性程度高。现场总线系统已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构，从根本上改变了现有DCS集中与分散结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了系统的可靠性。 (2).互操作性和互用性。互操作性是指现场总线系统实现了互连设备间、系统间的信息传送和沟通；互用性是指不同的生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。 (3).现场设备的智能化与功能自治性。现场总线系统将传感测量、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，依靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并能随时实时诊断现场设备的运行状态。 (4).统一开放性。现场总线系统将微机处理器转入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信能力，信号传输精度高，远程传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。 由于现场总线系统以上特点，特别是系统结构的简化使现场总线系统从设计、安装、调试到正常生产运行及检修维护，都体现出其他控制系统无法比拟的优越性。
现场总线的概念和特点 - 现场总线 现场总线把握系统( FieldbusControlSystem，FCS)是用开放的现场总线把握通信网络将自动化最底层的现场把握器和现场智能仪表设备互连的实时网络把握系统。一般而言，现场总线与局域网的区分有以下两点。①按功能比较现场总线连接自动化最底层的现场把握器和现场智能仪表设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息及把握信息等，传输速率低，但实时性高。简而言之，现场总线是一种实时把握网络。局域网用于连接局域区域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音及图像等，传输速率高，但不要求实时性。从这个意义而言，局域网是一种高速信息网络。②按实现方式比较现场总线可接受各种通信介质，如双绞线、电力线、光纤、无线及红外线等，实现成本低。局域网需要专用电缆，犹如轴电缆、光纤等，实现成本高。依据国际电工委员会(IEC)标准和现场总线基金会(FF)的定义，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。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量把握仪表，使其都具有数字计算和数字通信力量，成为能独立担当某些检测、把握和通信任务的网络节点。通过一般双绞线把多个测量把握仪表、计算机等作为节点连接成网络系统，使用公开、规范的通信协议，在位于生产把握现场的多个微机化测控设备之间及现场仪表与用做监控、管理的远程计算机之间，实现数据传输与信息共享，形成各种适应实际需要的自动把握系统。现场总线主要面对过程把握，除传输数字与模拟信号的直接信
息外，还可传输把握信息。网络交换的数据单元是帧(frame)。与集散把握系统(dcs)相比，现场总线把握系统具有牢靠性高及更好的平安性、互换性和互操作性、开放性分散性等优点。现场总线的特点①开放性和可互操作性开放性意味FCS将打破DCS大型厂家的垄断，给中小企业进展带来了公平竞争的机遇。可互操作性实现把握产品的“即插即用”功能，从而使用户对不同厂家工控产品有更多的选择余地，可以自由选择不同品牌的设备。全部现场总线产品接受统一的标准，这使用户可以自由选择不同制造商所供应的设备。同时，现场总线接受完全分散的数据库概念。任何同现场总线接口的人机界面都可显示有关信息，这样就不会有重复的、不全都的数据库。现场总线只使用一个数据库，即分散于现场仪表中的数据库。人机界面就是从今数据库中猎取“定标数据”的，手持终端所查询的也是同一个数据库。②低成本衡量一套把握系统的总体成本，不仅要考虑其造价，而且应当考察系统从安装调试到运行维护整个生命周期内的总投入。（https://www.doczj.com/doc/7219310663.html,/版权全部)相对DCS而言，FCS开放的体系结构和OEM技术将大大缩短开发周期，降低开发成本，且彻底分散的分布式结构将1对1的模拟信号传输方式变为1对N的数字信号传输方式，节省了模拟信号在传输过程中大量的A/D、D/A转换装置及布线安装成本和维护费用。因此从总体上来看，FCS的成本大大低于DCS的成本。由于现场总线的通信是全数字式的，且它的把握功能完全由现场设备去执行，因此不需要输入、输出及其他把握板。现场装置可直接与操作台相连，不再需要用于连接各把握板的“数据高速
现场总线复习资料 1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？ 答：共5代。1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC） 8.生产过程包括哪些装置？ 答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。 9.什么是现场总线？现场总线有哪些特点？ 答：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。 特点：开放性、互操作性和互用性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。 10.现场总线的本质含义表现在哪些方面？ 答：现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络 12.常用现场总线有哪些？它们各有什么特点？ 答：FF Profibus LonWorks CC-Link Modbus 特点：FF：采用ISO/OSI参考模型的简化模型。只具备其中的3层，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率。 Profibus:采用了ISO/OSI模型中的3层，，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层，由.Profibus-DP/Profibus-PA/Profibus-FMS 这3各版本组成。Profibus采取主站之间令牌传递方式和主、从站之间的主-从通信方式。 LonWorks：采用ISO/OSI模型的全部7层通信协议，并采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。 3.总线的寻址方式有哪些？各有什么特点？ 答：3种。1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。 特点：1.用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。
现场总线技术与应用 现场总线技术与应用 现场总线是应用生产现场、在微机化测控设备之间实现双向数字通信系统，是开放式、数字化、多点通信的低层控制网络。 现场总线是在20世纪年代中期发展起来的。现场总线技术是将专用的微处理器植入传统的测控仪表，使其具备了数字计算和通信能力，采用连接简单的双绞线、同轴电缆、光纤等作为总线，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测控仪表之间、远程监控计算机之间实现数据共享，形成适应现场实际需要的控制系统。它的出现改变了以往采用电流、电压模拟信号进行测控信号变化慢，信号传输抗干扰能力差的缺点，也改变了集中式控制可能造成的全线瘫痪的局面。由于微处理器的使用，使得现场总线有了较高的测控能力，提高了信号的测控和传输精度，同时丰富了控制信息内容，为远程传送创造了条件。 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，一出现便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普通遍关注。现场总线导致了传统控制系统结构的变革，形成了新型的网络集成式全分布控制系统--现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。一、现场总线的特点 现场总线系统打破了传统模拟控制系统采用的一对一的设备连线模式，而采用了总线通信方式，因而控制功能可不依赖控制室计算机直接在现场完成，实现了系统的分散控制，现场总线控制系统与传统的控制系统结构对经如图1所示。 1、增强了现场级的信息采集能力 现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够很好地满足工厂自动化乃至CIMS系统的信息集成要求。现场总线是数字化的通信网络，它不单纯取代4~20mA 信号，还可实现设备状态、故障和参数信息传送。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种总线标准，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，允许其他厂商将自己专长的控制技术，如
现场总线技术的特点 1、一对N 结构：一对传输线，N 台仪表，双向传输多个信号，这使得接线简单，工程周期短，安装费用低接线容易。如果增加现场设备或现场仪表，只需并行挂接到电缆上，无需架设新的电缆。 2、可靠性高：数字信号传输抗干扰能力强，精度高，无需采用抗干扰和提高精度的措施，从而减少了成本。 3、可控状态：操作员在控制室既可了解现场设备或现场仪表的工作状况，也能对其参数进行调整，还可预测或寻找故障，始终处于操作员的远程监控和可控状态，提高了系统的可靠性、可控性和可维护性。 4、互换性：用户可以自由选择不同制造商所提供的性能价格比最优的现场设备或现场仪表，并将不同品牌的仪表互连。即使某台仪表故障，换上其它品牌的同类仪表照常工作，实现即接即用。 5、互操作性：用户把不同制造商的各种品牌的仪表集成在一起，进行统一组态，构成他所需的控制回路。用户不必绞尽脑汁，为集成不同品牌的产品而在硬件或软件上花费力气或增加额外投资。 6、综合功能：现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能。实现一表多用，不仅方便了用户，也节省了成本。 7、分散控制：控制站功能分散在现场仪表中，通过现场仪表就可以构成控制回路，实现了彻底的分散控制，提高了系统的可靠性、自治性和灵活性。 8、统一组态：由于现场设备或现场仪表都引入了功能块的概念，所有厂商都使用相同的功能块，并统一组态方法。这样就使得组态非常简单，用户不需要因为现场设备或仪表种类不同带来组态方法的不同，而进行培训或学习组态方法及编程语言。 9、开放式系统：现场总线为开放式互连网络，所有技术和标准都是公开的，所有制造商都必须遵循。这样用户可以自由集成不同制造商的通信网络，既可与同层网络互连又可与不同层网络互连；另外，用户可极其方便地共享数据库。近年来，现场总线标准及其技术日