基金会现场总线(Foundation Fieldbus)的发展动态

基金会现场总线低速总线h1标准，其传输速率为1. 引言1.1 概述基金会现场总线（FOUNDATION Fieldbus）是一种用于工业自动化系统的数字通信总线技术。

它通过在工厂或工程现场中连接传感器、执行器和控制设备，实现数据交换和控制指令传输。

作为一种先进的通信协议，基金会现场总线已经在许多行业中得到广泛应用，并取得了显著的成果。

本文将对基金会现场总线的低速总线（H1标准）进行全面介绍和分析。

低速总线是基金会现场总线的一个重要组成部分，其主要用途是接口连接传感器和执行器等较简单的设备，进行实时数据采集和控制。

H1标准是针对低速总线而制定的规范，它定义了传输速率以及通信参数等重要信息。

1.2 研究背景随着工业自动化水平不断提高，对于实时、可靠和高效的数据交换需求日益增加。

而传统的模拟信号传输方式已不能满足这些需求，因此数字通信技术应运而生。

基金会现场总线作为最常见、最广泛应用的一种数字通信总线技术之一，被广泛应用于制造业、能源行业等领域。

然而，由于不同工业场景对信号传输速率的需求存在差异，因此研究如何提升低速总线的传输速率成为了一个重要的课题。

1.3 目的和意义本文旨在分析基金会现场总线的低速总线H1标准，并探讨如何提升低速总线的传输速率以满足不同行业对实时数据交换的需求。

通过结合实践案例和具体应用场景，将深入探讨H1标准与低速总线之间的联系和差异，并提出相关解决方案和建议。

同时，本文也将展望未来基金会现场总线技术的发展趋势，并针对进一步研究方向提出建议，以推动相关产业的发展和创新。

综上所述，本文将通过全面介绍、分析和探讨基金会现场总线的低速总线H1标准，旨在为读者提供深入了解基金会现场总线技术及其应用价值的参考，并为工业自动化领域相关从业人员提供指导和借鉴。

2. 基金会现场总线概述2.1 什么是基金会现场总线?基金会现场总线(Foundation Fieldbus)是一种用于工业自动化领域的数字串行通信总线系统。

基金会现场总线技术摘要：现场总线是当今自动化领域技术发展的新兴技术和热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它主要解决现场的智能化仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场设备和高级控制系统乃至整个企业信息化管理系统之间的信息传递问题。

与传统控制系统，如 DCS、PLC等相比，现场总线控制系统具有全数字通信、可互操作、高度分散、开放性好、可靠性高、投资与维护成本低等独特的优点。

基金会现场总线是现场总线基金会为适应自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的，基金会现场总线将在今后自动控制技术的发展中发挥重要作用。

1 发展概况1.1 基金会现场总线历史基金会现场总线（以下简称为FF）的前身是ISP和WorldFIP标准。

ISP标准是可互操作系统协议的简称，它基于德国的Profibus标准。

ISP制订于1992年，由美国Fisher—Rosemount公司牵头，有80多家公司参加，包括Smar、E+H、Siemens、Foxboro、横河、ABB等公司，成员以仪表制造厂家为多。

则是世界工厂仪表协议的简称，基于法国的FIP标准。

WorldFIP 是由Honeywell公司牵头，联合Allen-Bradley、Elsay、Bailey等多家欧洲著名公司于1993年制订而成，其成员也有150多家，不少是PLC制造厂家。

自此以后，这两大派别极力维护自身利益，现场总线长期得不到统一，因此受到广大用户的批评。

迫于用户压力和市场需求，1994年9月，ISP和WorldFIP北美部分终于达成共识，一起成立了现场总线基金会，致力于开发国际上统一的现场总线协议。

该基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备、DCS制造厂家、科研机构和最终用户。

由于这些公司是自动化领域自控设备的主要供应商，它们生产的变送器、执行器、DCS和流量仪表占世界市场的90%，对工业底层网络的功能需求了解透彻，也具备足以左右该领域自控设备发展方向的能力，因而由它们组成的基金会新颁布的现场总线规范具有一定的权威性。

南京理工大学紫金学院工业自动化网络技术及应用课程论文课题名称：现场总线技术之基金会现场总线班级：11自动化姓名：曹峰学号：110603123指导教师：李艳实验学期：大四上现场总线技术之基金会现场总线1 现场总线技术现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。

他的出现，标志着工业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 。

1.1 现场总线概述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。

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。

现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。

它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。

控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。

1.2 现场总线分类自80年代末以来，有几种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的领域显示了自己的优势。

他们具有各自的优点，显示了较强的生命力。

现场总线技术的特点及发展趋势摘要现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。

现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、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，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。

我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。

关键词现场总线数字通讯集散系统现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。

现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、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，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。

我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。

现场总线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，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。

国际上许多有实力、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。

人们把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代控制系统，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代控制系统，把数字计算机集中式控制系统称为第三代控制系统，把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代控制系统，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。

现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法一、现场总线的发展历程现场总线(Fieldbus)技术起源于20世纪80年代，当时主要是为了解决工业控制系统中数据传输和设备互联的问题。

随着技术的不断发展，现场总线技术已经成为现代工业自动化领域的关键技术之一。

1. 20世纪80年代初期，现场总线技术的研究与应用逐渐兴起，主要应用于石油、化工、钢铁等行业的过程控制系统。

2. 20世纪90年代，随着工业控制系统的发展和技术的进步，现场总线技术得到了广泛应用，几乎涵盖了所有工业生产领域。

3. 21世纪初至今，现场总线技术已经成为工业自动化系统的核心技术，越来越多的企业使用现场总线技术实现设备互联和数据传输。

二、现场总线的特点1. 开放性：现场总线技术遵循统一的国际标准，实现了不同厂商设备之间的互通互联。

2. 高可靠性：现场总线技术采用数字通信技术，具有抗干扰能力强和数据传输可靠的特点。

3. 高效率：现场总线技术可以实现设备之间的直接通信，减少了传统集中控制方式中的数据处理环节，提高了系统的响应速度和工作效率。

4. 易扩展性：现场总线技术采用网络式结构，扩展设备非常方便，可以根据实际需要进行灵活配置。

5. 低成本：现场总线技术可以减少布线、降低系统复杂度，从而减轻了系统维护和运行成本。

三、现场总线的分类根据现场总线的应用领域、通信协议和传输速率等特点，现场总线主要分为以下几类：1. 过程自动化现场总线：如FOUNDATION Fieldbus、PROFIBUS PA 等，主要用于过程控制系统中，实现设备之间的数据传输和控制。

2. 工厂自动化现场总线：如PROFIBUS DP、DeviceNet、CANopen 等，主要用于工厂自动化系统中，实现设备之间的数据交换和通信。

3. 传感器/执行器现场总线：如AS-i、IO-Link等，主要用于传感器、执行器等设备之间的通信。

四、现场总线的主要应用现场总线技术广泛应用于石油、化工、钢铁、电力、造纸、建材等工业领域，主要用于以下几个方面：1. 设备监控与控制：通过现场总线实现设备之间的实时数据采集、监控和控制。

2024年现场总线控制系统市场规模分析简介现场总线控制系统是一种基于现场总线通信协议的自动化控制系统，广泛应用于工业生产领域。

本文将对现场总线控制系统市场规模进行分析，探讨其市场发展趋势、主要应用领域和未来市场前景。

市场规模概述随着工业自动化程度的提高和信息技术的不断进步，现场总线控制系统市场规模逐年扩大。

根据市场研究数据，预计到2025年，全球现场总线控制系统市场规模将达到X亿美元。

亚太地区将成为现场总线控制系统市场的最大增长区域，其快速发展的制造业和工业基础设施建设将推动市场需求增长。

市场发展趋势1.智能化升级：现场总线控制系统日益智能化，采用先进的传感器技术和实时数据分析算法，实现设备状态监测、故障诊断和预测维护等功能，提高生产效率和设备可靠性。

2.云平台整合：现场总线控制系统与云平台的整合将成为市场发展的趋势。

通过与云端平台集成，实现数据的远程监控和管理，提供更加灵活、高效的生产管理方式。

3.物联网应用：现场总线控制系统作为物联网的重要组成部分，将广泛应用于智能制造、智能能源等领域。

物联网技术的兴起将进一步推动现场总线控制系统的市场需求增长。

4.安全性提升：随着工业网络的普及和信息安全风险的加剧，现场总线控制系统的安全性将成为市场关注的焦点。

供应商将加强产品安全性能的研发，提供更可靠的安全解决方案。

主要应用领域现场总线控制系统广泛应用于以下领域： 1. 工厂自动化: 现场总线控制系统在工厂自动化中扮演重要角色，用于控制和监测生产过程中的各种设备，提高生产效率和质量。

2. 能源管理: 现场总线控制系统在能源管理中的应用日益广泛，通过对能源设备的监测和控制，实现节能减排和能源资源的最优利用。

3. 交通运输: 现场总线控制系统在交通运输领域被广泛应用，用于交通信号灯控制、道路监测和交通调度等方面，提高交通效率和安全性。

4. 建筑自动化: 现场总线控制系统在建筑自动化中的应用越来越多，用于楼宇自动化控制、安全监控和能耗管理等方面，提供舒适、智能的建筑环境。

现场总线的发展历史与未来发展趋势从20世纪70年代末至今，现场总线技术的发展经历了30年历史。

已被越来越多应用于现实的生产过程控制中，该技术在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面，显现出相对传统控制技术的优越性．然而由于历史的原因，现场总线技术的发展至今还没有统一的标准．以下就现场总线的发展历史、技术特点以及发展趋势等方面进行探讨．1现场总线技术的发展背景纵观自动控制系统的发展历史，从基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统，到集散控制系统，每一次控制系统的发展无不反映了这样一个特点；由于被控对象的复杂化和控制要求的提高，当时使用的仪器仪表已无法满足现实控制的需要，使得功能更强、性能更优的新一代仪器仪表产生，既而适应新的仪器仪表的控制系统"rE就逐步完善起来．现场总线的产生首先反映了仪器仪表本身发展的需要．仪器仪表的发展经历了全模拟式仪表、智能仪表、具有通信功能的智能仪表、现场总线仪表等几个阶段．其中，全模拟式仪表是将传感器信号进行调理放大后，经过v／I电路转换，输出4～20mA或o～5V的模拟信号，其后随着计算机技术的发展，微处理器在仪器仪表中得到了广泛应用，过程变量经调理放大、A／D采样，转换为数字信号，并经过微处理器的运算、补偿等处理后，再通过D／A、V／I等电路，仍然以4～20mA或o～5V的模拟信号输出，这种智能仪表相对于全模拟仪表来讲，测量精度大大提高，但信号传输过程仍然容易受到外界电磁干扰，传输精度和可靠性都不高．于是，人们在仪器仪表中增加了通信接口(如RS232／485等)，以数字通信的：h-式代替模拟信号传输．但由于这些通信标准只规定了物理层上的电气特性，而对于数据链路层及其以上各高层协议规范，则没有统一定义，致使不同生产厂家生产的仪器仪表由于通信协议的专有与不兼容而无法实现相互之间的信息互访．为解决这个问题，必须对这些网络的通信标准进行统一，组成开放互连系统，于是就产生了现场总线．所以说，具有数字通讯功能的智能仪表为现场总线的发展奠定了基础．其次，随着计算机功能的不断增强，价格急剧降低，计算机与计算机网络系统迅速发展，使得现场总线通信网络的实施成为现实，该网络不仅能实现现场设备之间的信息交换，而且实现了生产现场与外界的信息交换．也就是说。

foundation现场总线协议Foundation现场总线协议Foundation现场总线协议（Foundation Fieldbus Protocol）是一种用于工业自动化控制系统的数字通信协议。

它是基于开放标准的现场总线协议，提供了在工业自动化系统中传输数据和控制信号的方法。

Foundation现场总线协议的出现，使得工业自动化系统能够更高效、更可靠地进行数据交换和控制。

Foundation现场总线协议的设计目标是实现数字化控制和数据传输，以提高工业控制系统的性能和可靠性。

它采用了现代数据通信技术，将传感器、执行器、控制器等设备通过总线连接起来，实现数据的实时传输和控制指令的发送。

Foundation现场总线协议的特点之一是其分布式控制结构。

它将控制系统分为多个分布在现场的控制单元，这些控制单元可以独立进行控制，并通过总线进行数据交换。

这种分布式结构可以提高系统的可靠性和灵活性，同时降低了系统的成本。

Foundation现场总线协议采用了开放标准的设计理念，使得不同厂家生产的设备可以互相兼容。

这意味着用户可以根据自己的需求选择不同厂家的设备，并将其连接到同一个总线上，实现统一的控制和管理。

这种开放标准的设计有助于提高设备的可替换性和系统的可扩展性。

Foundation现场总线协议支持多种类型的设备和功能。

它可以连接各种传感器和执行器，如温度传感器、压力传感器、电动阀门等，实现对工艺参数的实时监测和控制。

同时，它还可以实现分散控制和集中控制，支持多种控制策略，如PID控制、模糊控制等。

Foundation现场总线协议提供了丰富的功能和服务，以满足工业自动化系统的需求。

它支持多种通信方式，如点对点通信、多点广播通信等。

同时，它还提供了多种数据传输方式，如周期传输、事件传输等，以满足不同应用场景的需求。

Foundation现场总线协议的实现需要使用相应的硬件和软件设备。

硬件设备包括总线接口卡、传感器、执行器等，软件设备包括控制系统、驱动程序等。

现场总线技术的发展及由来现场总线（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，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。

基金会现场总线（Foundation Fieldbus简称FF）这是以美国Fisher-Rousemount 公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80 家公司制定的ISP 协议和以Honeywell 公司为首的联合欧洲等地150 余家公司制定的WorldFIP 协议于1994 年9 月合并的。

该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。

CAN（Controller Area Network 控制器局域网）最早由德国BOSCH 公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。

其总线规范现已被ISO 国际标准组织制订为国际标准，得到了英特尔、飞利浦、西门子、NEC 等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。

已有多家公司开发生产了符合CAN 协议的通信芯片DeviceNet DeviceNet 是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案，有着开放的网络标准。

DeviceNet 总线的组织结构是Open DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供应商协会，简称ODVA）。

PROFIBUS PROFIBUS 是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。

由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA 系列组成。

DP 用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。

FMS 适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。

PA 用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158－２标准。