工业自动化仪表现场总线通讯技术研究

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LANH2H1服务器H1现场总线现场设备124H1网桥H1H132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PCGreenLiquorStorageLT111LT112H1现场总线#2网段LT101Re-BurnedPurchasedLimeLimeDT109FT11019SC11124IP102IP104AIP104BCoolerSC11225SC1102320FT102AT10321TT104HeaterCV-101A/OAT106AT107AAT107BLT108SC10822H1现场总线#1网段TT105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种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。

Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，FF总线(FoundationFieldbus)主要适用于过程控制现场总线的网络结构现场总线的星形网络结构现场总线的网络结构特点Ethernet/HighwayFiledbusIPC、PLC。

工业控制的现场总线技术1.现场总线数据传输的及时性和系统响应的实时性：一般地讲，过程控制系统的响应时间要求为0.01～0.5S，制造自动化系统的响应时间是0.5～2S，IT网络的响应时间为2～6S，因此在IT大部分使用中，实时性是可以忽略的。

2.现场总线强调在恶劣环境下数据传送的完整性、可靠性：现场总线具有在粉尘、高温、潮湿、振动、酸(碱)腐蚀，特别是电磁和无线电干扰等的工业环境长时间、连续、可靠、完整传送数据的能力。

能够抗工业电网的浪涌、失波、跌落和尖峰干扰等。

在可燃或易爆场合，还要求现场总线具有本质安全性能二、标准与非标准现场总线。

市场上出现了三十多种牌号的现场总线及其系统，并且都称是真正的现场总线，可应用于各种领域。

实际上，市场上的现场总线应分为标准和非标准两种。

1.标准现场总线是符合IEC(国际电工技术委员会)现场总线协议模型框架，具有近似标准数字信号制的现场总线产品，这些主要有IEC61158、FF(基金会现场总线)、LonWorks、Pro-tibus、WorldFIP现场总线。

适用于过程控制、制造自动化和楼宇自动化等。

2.非标准现场总线，其余的现场总线都可看作是非标准现场总线，它们大多具有专用标准，适于专用领域。

不会向国际标准靠拢。

三、FCS与DCS基于FF的FCS(现场总线控制系统)将取代传统DCS(分布式控制系统)成为控制系统主角。

下面就几个主要方面进行对比。

1.数字化1)FCS：全数字化，纯数的通信使过程控制具有更高的可靠性。

在FCS中，从传感器、变送器到调节器，一直是数字信号，这就使得更复杂、更精确的信号处理得以实现。

普通的噪音很难扭曲现场总线控制系统里的数字信号。

数字通信的查错功能可检出传输中的误码。

2)DCS：半数字化，在传统DCS系统里，温度和压力变送器须将它们测到的原始数字信号在送入DCS前转换成4-20mA模拟信号，在模拟系统中，噪音及其他信号扭曲无法被检测。

2.可互操作性：采用具有可互操作性和现场总线系统，用户可以在性能、价格、质量和售后服务等因素基础上，选择最好的硬件产品，并省时省力地将它们集成为一体。

总线技术论文1．引言1.1 计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。

现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。

现场总线对自动化技术的影响意义深远。

当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。

因此，要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。

现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。

目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。

较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS 现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。

现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，主要用于工厂低层设备(传感器及传动装置等)的数据通信。

现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要。

1.2 现场总线结构模型现场总线的模型结构在低层(1、2层)是基本相同的，在上层各现场总线之间的功能有所不同。

IEC定义为3层，即采用ISO (国际标准化组织) 的OSI所规定的7层中的3层，分别为物理层、链路层、应用层。

ISA/ SP50委员会增加了用户层，因此现场总线模型已统一为4层，即物理层、链路层、应用层和用户层。

1.3 现场总线主要特点1) 系统可靠性高；2) 实现开放式互连网络；3) 安装与接线费用低；4) 调节性能提高；5) 系统组态简单。

1.4现场总线是一场技术革命现场总线带来了观念的变化，我们以往开发新产品，往往只注意产品本身的性能指标，对于新产品与其它相关产品的关联就考虑比较少一点。

现场总线有哪些特点？现场总线技术九大种类介绍什么是现场总线现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。

它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。

简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。

现场总线主要特点1.系统的开放性传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或并口对外通信。

在现场总线技术中，用户可按自己的需要和对象，将来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。

2.可操作性与可靠性现场总线在选用相同的通信协议情况下，只要选择合适的总线网卡、插口与适配器即可实现互连设备间、系统间的信息传输与沟通，大大减少接线与查线的工作量，有效提高控制的可靠性。

3.现场设备的智能化与功能自治性传统数控机床的信号传递是模拟信号的单向传递，信号在传递过程中产生的误差较大，系统难以迅速判断故障而带故障运行。

而现场总线中采用双向数字通信，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，可随时诊断设备的运行状态。

4.对现场环境的适应性现场总线是作为适应现场环境工作而设计的，可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线及电力线等，其具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足安全及防爆要求等。

现场总线优缺点优点：（1）节省硬件数量与投资由于分散在现场的智能设备能直接执行多种传感、测量、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的调节器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号。

现场总线概述1 前言现场总线的技术基础是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是应用于各种计算机控制领域的工业总线。

用现场总线将现场各控制器及仪表设备互连，构成现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。

当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS发展至今的FCS（Fieldbus Control System）系统，已被称为第五代过程控制系统。

而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。

现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C（Computer计算机、Control控制、Commcenication 通信）技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。

2 现场总线控制系统的结构及其特点国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：同一数据链路上过程控制单元（PCU）、PLC 等与数字1/ O设备互连；现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取；通信媒体安装费用较低。

现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（即现场级设备）与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。

现场总线控制系统主要包括一些实际应用的设备，如PLC、扫描器、电源、输入输出站、终端电阻等。

其它系统也可以包括变频器、智能仪表、人机界面等。

系统中的主控器（Host）可以是PLC或PC，通过总线接口对整个系统进行管理和控制。

其总线接口，有时可以称为扫描器。

可以是分别的卡件，也可以集成于PLC中。

总线接口作为网络管理器和作为主控器到总线的网关，管理来自总线节点的信息报告，并且转换为主控器能够读懂的某种数据格式传送到主控器。

总线接口的缺省地址通常设为“0”电源，是网络上每个节点传输和接收信息所必需的。

现场总线Profibus 2PA 关键技术研究及产品开发K ey Technology Re search and Product Develop ment of Profibus 2PA F ieldbus洪　锦　张永德(北京化工大学信息学院,北京　100029)摘　要　本文阐述了现场总线Profibus 2PA 的关键技术,并以此对PA 产品开发的技术路线进行了探索。

关键词　现场总线　Profibus 2PA 循环/非循环　行规Abstract The key technology of Profibus 2PA fieldbus is described ,the technical method for developing PA products is explored.K eyw ords Fieldbus Profibus 2PA Cyclic/noncyclic Professional regulation0　引言现场总线Profibus 2PA 设备主要应用于流程控制,PA 通信以Profibus 2DP 扩展功能DPV1为基础。

DPV1是依据过程自动化需求而增加的功能,特别适用于参数赋值、操作、智能现场设备的可视化和报警处理等非循环的数据通信。

与依据IS O/OSI 模型进行的循环数据交换一样,非循环数据交换属于用户层协议,只是添加了非循环的通信服务。

对于标准的Profibus 2DP 协议而言,DPV1扩展是可选的,并保证设备兼容于以往的DP 设备。

因此PA 设备总是嵌入在DP 网络中的。

图1　典型的Profibus 2PA 网络结构可以用下列公式来概述Profibus 2PA 技术的关键部分:用于过程自动化的Profibus 2PA =Profibus 2DP 及扩展功能+优化的传输技术(IEC )+现场设备互操作性的行规。

1　DP 扩展功能Profibus 主站分为两类:一类主站(DPM 1)是中央控制器,它在预定的信息周期内与分散的站(如DP 从站)交换信息,典型的DPM 1如P LC 或PC ;二类主站(DPM 2)是编程器、组态设备或操作面板,在系统组态操作时使用,完成系统操作和监视。

现场总线控制系统（FCS）发展前景展望现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是工业自动化领域中的一种重要技术，其发展前景广阔，正日益受到人们的关注。

以下是对FCS发展前景的展望。

一、背景介绍现场总线控制系统是一种用于工业过程控制的开放型、全数字化网络通信系统。

它将位于现场的各种自动化设备、仪器仪表、传感器等通过一根总线连接起来，实现设备间的信息交互和数据共享。

它具有现场设备分散、信息传输速度快、可扩展性强、可靠性高等优点，因此在石油、化工、电力、制药等许多行业得到了广泛应用。

二、概览随着科学技术的不断进步和工业自动化需求的不断增长，FCS在功能和性能上也不断得到提升。

未来的FCS将朝着更加高效、可靠、安全和智能化的方向发展。

同时，随着工业互联网的普及和发展，FCS将更好地与云计算、大数据、人工智能等先进技术进行融合，实现更加精准、高效、智能的工业过程控制。

三、价值分析FCS的价值不仅在于其技术优势，更在于其能够带来的经济效益和社会效益。

首先，FCS能够提高工业过程控制的精度和效率，减少能源浪费，降低生产成本。

其次，FCS能够提高产品质量和生产效率，增强企业的竞争力。

此外，FCS还能减少人员劳动强度，提高生产安全性和可靠性，改善企业的工作环境。

四、发展趋势1.技术创新未来，FCS将继续在技术创新方面进行探索和实践。

例如，采用更加先进的信号处理技术、通信协议和网络安全技术等，提高FCS的性能和可靠性；同时，探索适应不同工业过程的FCS解决方案，满足个性化的需求。

2.与工业互联网的融合工业互联网的普及和发展为FCS提供了更广阔的发展空间。

未来，FCS将更好地与工业互联网融合，实现各种数据的无缝集成和共享，优化生产流程，提高生产效率和质量。

同时，借助工业互联网平台，FCS可以实现远程监控和维护，提高系统的安全性和可靠性。

3.人工智能的应用人工智能技术的不断进步为FCS带来了新的发展机遇。

现场总线技术及其应用    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，是过程控制技术、自动化仪表技术、计算机网络技术三大技术发展的交汇点，将带来控制系统的一大变革。

    1 引言    随着计算机、控制、通信、网络等技术的发展，作为工业控制数字化、智能化与网络化典型代表的现场总线（FieldBus）技术也得到了发展迅速、影响巨大，引起了工程技术界的普遍兴趣与重视，使计算机控制系统逐步从集散控制系统（Distributed Control System dcs）走向以现场总线位基础的分布式现场总线控制系统（Fieldbus Control System,FCS），被誉为工业自动化领域具有革命性的新技术。

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。

    2 被誉为自动化领域的计算机局域网    2．1 现场总线及其特点    （1）什么是现场总线？    根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会(ISA)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、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，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。

    国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：    （1）同一数据链上过程控制单元（PCU）、plc等与数字1/0设备互连；    （2）现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取；    （3）通信媒体安装费用较低。

自动化仪表新技术的应用研究【摘要】近年来，微电子技术、计算机技术、网络通信技术和信息处理技术等日新月异发展的新技术对自动化仪表的革新产生了深远的影响，已成为工业自动化仪器仪表发展的新的推动力。

本文主要对自动化仪表中的新技术——网络化的实现进行了简单的探究。

【关键词】自动化仪表新技术网络化中图分类号：tn830.1文献标识码： a 文章编号：工业自动化仪表是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与分析，并根据处理结果对生产过程进行控制的重要技术工具，包括检测仪表、分析仪表、执行与控制仪表、记录仪等几大类，是工业控制领域的基础和核心之一。

一、自动化仪表的概念仪器仪表是认识世界的工具。

从人类社会发展历史来看，提高生产力是决定性因素，而科学技术又是发展生产力的首要因素。

生产力的实现要靠生产资料和工具，而科学研究的工具主要是仪器仪表。

由此可认为仪器仪表是认识世界工具。

现在，世界正从工业化、机械化时代迈入信息化时代。

信息化时代的特征是以计算机为核心延伸人的大脑功能，扩展人的脑力劳动，使人类逐步走出机械化过程，进入以物质手段扩展人的感官神经系统及脑力智力的时代。

此时，仪器仪表的作用是获取信息，作为行动的依据。

人们把获得的信息通过仪器仪表或计算机进行转换或分析计算，使它成为易于阅读和识别表达的量化形式，或者进一步信号化、图像化，通过显示系统，便于观察、存储或进入智能化控制系统。

仪器仪表作为一种信息工具，起着不可或缺的信息源的作用。

由于信息源必须准确无误或最大限度的少误，所以现代仪器仪表都无不采用多种技术形式综合集成，例如机械、电子、材料等等，复杂点的与计算机密切相联。

仪器仪表是国家科技发展水平的标志。

特别是在高新技术发展的信息化时代，仪器仪表完全是现代化的综合因素之一。

二、自动化仪表网络化实现方案1、有线网络实现方案lan接口仪表的网络功能都是基于tcp/ip协议的。

以太网接口的软件首先要实现tcp/ip协议。

第６０卷　第２期２０２４年３月石　油　化　工　自　动　化ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＩＮＰＥＴＲＯ ＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹＶｏｌ．６０，Ｎｏ．２Ｍａｒ，２０２４稿件收到日期：２０２３０８２１，修改稿收到日期：２０２３１２１８。

作者简介：刘东昭（１９８７—），山东泰安人，２０１２年毕业于大连理工大学控制理论与控制工程专业，现就职于中化学科学技术研究有限公司，主要从事新材料工艺包开发和新材料中试项目建设工作，任主任工程师。

工业光总线控制系统在流程工业中的应用研究刘东昭，冯军伟（中化学科学技术研究有限公司，北京１０２４０２）摘要：传统分散控制系统信息传输过程中出现的中间断点，会影响线路阻值和信号稳定性。

提出了一种工业光总线控制系统，介绍了该控制系统中智能数据传输单元及工程设计中的注意事项，并对比了该系统与分散控制系统在建设过程中费用控制、进度控制、质量控制方面的优势，分析了利用该系统代替其他控制系统的可行性。

该系统采用现场智能ＩＯ技术，用光信号代替电信号，通过分析表明：该系统在经济性、信号稳定性、施工、设计、进度控制上都具有优势。

关键词：工业光总线控制系统；流程工业；智能ＩＯ技术；光信号中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７７３２４（２０２４）０２００８９０４犛狋狌犱狔狅狀犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳犐狀犱狌狊狋狉犻犪犾犗狆狋犻犮犪犾犅狌狊犆狅狀狋狉狅犾犛狔狊狋犲犿犻狀犘狉狅犮犲狊狊犐狀犱狌狊狋狉狔ＬｉｕＤｏｎｇｚｈａｏ，ＦｅｎｇＪｕｎｗｅｉ（ＣｈｉｎａＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０２４０２，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋狊：Ｔｈｅｂｒｅａｋｐｏｉｎｔｄｕｒｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｆｏｒｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｖａｌｕｅａｎｄｓｉｇｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ａｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｏｐｔｉｃａｌｂｕｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｕｎｉｔｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｍａｔｔｅｒｓｎｅｅｄｉｎｇａｔｔｅｎｔｉｏｎａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｃｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｒｏｇｒｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ，ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｏｔｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｔｏｒｅｐｌａｃｅｏｔｈｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓｏｎ ｓｉｔｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＩＯｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｔｈｅｌｉｇｈｔｓｉｇｎａｌｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｐｌａｃｅｅｌｅｃｔｒｉｃｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇ，ｉｔｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｏｆａｄｖａｎｔａｇｅｉｎｅｃｏｎｏｍｙ，ｓｉｇｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｐｒｏｃｅｓｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｏｐｔｉｃａｌｂｕｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ（ＯＣＳ）；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｕｓｔｒｙ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＩＯｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｌｉｇｈｔｓｉｇｎａｌ 流程工业中控制系统最常用的是分散控制系统（ＤＣＳ），现场仪表４～２０ｍＡ信号或数字量信号通过单芯铜芯电缆先经过接线箱转换为多芯铜芯电缆，然后依次经过中间端子柜、安全栅柜、Ｉ／Ｏ机柜最终送至系统柜内的控制器。

《现场总线技术》课程教学改革的研究摘要：本文在分析“现场总线技术”课程的地位、存在的问题的基础上，提出几点理论教学和实践教学的方法，其目的是使学生在掌握知识的同时，更能够培养主动学习、独立思考、大胆创新的意识，成为有知识、有能力、适应时代发展需求的有用人才。

关键词：现场总线技术理论教学改革实践教学改革中图分类号：g642.0 文献标识码：c doi：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.1291 引言现场总线技术是当今世界各国关注的热点课题。

它是计算机技术、通信技术、网络技术以及自动控制技术不断发展的结果。

本课程是电子工程及其自动化专业学生限选的专业技术课，本课程的任务是从网络和通信系统的基本概念出发，通过osi的模型的介绍，叙述了现场总线的基本原理和结构，学习现场总线规范，通讯控制芯片，接口设计及应用编程和操作等，并介绍了西门子profibus、lonworks等几种常用的现场总线技术。

通过熟悉现场总线中mpi和dp网路通讯的基本原理和step7硬件组态，掌握s7-300plc编程和两个plc之间网络通讯的具体方法，了解现场总线通信一般方法和规律。

现场总线技术是一门实际应用的课程，课程信息量大，旨在培养学生综合运用知识的能力，现场总线技术的发展和应用日新月异。

因此，如何把握教学的内容和教学方法，理论联系实际，是提高教学质量的关键。

本文主要讨论现场总线技术在教学中存在的一些问题，提出了几点理论教学和实验教学中的改革措施，在教学实践中取得了较好的效果。

2 存在的问题现场总线是一门综合性很强的课程，需要综合控制理论、可编程控制器、过程自动化和网络通信技术等理论知识，学习现场总线的特点、现状、发展趋势、系统构成、监控组态软件园里及实际操作、现场总线系统的设计和构建。

现场总线作为一门本科课程，没有太多的教学资源可以继承，也没有很好的实验条件，所以现在对课程的学习主要是从理论上了解现场总线的一些概念和几种典型的现场总线，如profibus总线、基金现场总线（ff），lon和lonworks技术、can总线、interbus 总线等。

现场总线及现场总线智能仪表的发展【摘要】现场总线技术及现场总线智能仪表是计算机技术、控制技术及通讯技术发展的必然结果。

现场总线仪表近年来发展极为迅速, 已成为自动化仪表发展的方向, 应用前景是十分广阔的，现场总线控制系统(fcs)是分散型控制系统(dcs)的继承完善和进一步发展,终将取代分散控制系统(dcs)。

现场总线智能仪表,含各种变送器执行器调节阀调节器等,都附有微处理器,都是全数字化标准化智能型的。

【关键词】现场总线智能仪表发展中图分类号：g623.58 文献标识码：a 文章编号：现场总线是生产现场的测量控制设备与控制室内的自控装置之间的串行、多点、全数字的通信总线，也被称为控制领域的计算机局域网。

这里所说的测量控制设备包括: 过程变量( 流量、温度、压力、物位等) 的转换器或变送器、积算装置、指示器、控制阀、on- off 开关、电子驱动马达( 包括机械手的步进电机等) 以及安装在现场的简单plc 和调节器等。

目前, 国际电工委员会( iec) 已经推出了由8 个部分组成的现场总线标准iec61158。

这虽然不是一个统一的标准, 但对其未来工业自动化领域网络技术的发展和产品的更新换代, 将产生意义深远的影响。

智能现场总线仪表简称现场仪表, 是指由微处理器控制的、符合现场总线标准的仪表。

鉴于目前多个标准共存, 且一台仪表难以作到兼容多种总线规范, 现场仪表只能有选择的针对某种总线标准进行设计。

一、现场总线特点及其发展现场总线是一种双向串行数字化传输的通讯总线, 是国际上80年代末兴起的新技术, 进入90年代走向实用化。

它的出现使仪器仪表实现智能化、串行数字化传输, 改变了传统现场仪表装置与主控系统点对点的联系方式, 大量节省了现场布线缆；同时由于现场仪表装置的智能化, 把部分主控系统的功能直接下放到现场仪表和装置中, 强化了现场控制功能, 使控制更直接、可靠, 且大大减化了主控系统的结构, 节省了工程设计及施工费用。

第一章：现场总线技术及Profibus1.1 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。

现场总线的特点及其应用研究作者：冯艳双来源：《科技传播》2011年第18期摘要信息集成是工厂自动化的需要，现场总线技术自出现就与DCS密不可分，DCS的进步伴随着现场总线的发展。

本文首先介绍了现场总线的特点，然后详细介绍了现场总线使用中要注意的一些问题。

关键词：现场总线；特点；问题中图分类号TP336 文献标识码A 文章编号1674-6708（2011）51-0173-011 现场总线的技术特点1）开放性。

现场总线的开放性有几层含义。

一是指相关标准的一致性和公开性，开放的标准有利于不同厂家设备之间的互连与替换。

二是系统集成的透明性和开放性，用户进行系统设计、集成和重构的能力大大提高。

三是产品竞争的公正性和公开性，用户可按自己的需要和评价，选用不同供应商的产品组成大小随意的系统；2）交互性。

现场总线设备的交互性有几层含义。

一是指上层网络与现场设备之间具有相互沟通的能力。

二是指现场设备之间具有相互沟通的能力，也就是具有互操作性。

三是指不同厂家的同类设备可以相互替换，也就是具有互换性；3）自治性。

由于智能仪表将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能下载到现场设备中完成，因此一台单独的现场设备即具有自动控制的基本功能，可以随时诊断自己的运行状况，实现功能的自治；4）适应性。

安装在工业生产第一线的现场总线是专为恶劣环境而设计的，对现场环境具有很强的适应性。

具有防电、防磁、防潮和较强的抗干扰能力，可满足本质安全防爆要求，可支持多种通信介质如双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等。

2 现场总线的体系结构特点1）基础性。

在企业实施信息集成、实现综合自动化的进程中，作为工厂底层网络的现场总线是一种能在现场环境运行的可靠、实时、廉价、灵活的通信系统，能够有效地集成到TCP/IP信息网络中，现场总线是企业强有力的控制和通信的基础设施；2）灵活性。

现场总线打破了传统控制系统的结构形式，使控制系统的设计、建设、维护、重组和扩容更加灵活简便。

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。