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浅谈现场总线控制系统现场总线控制系统，是一种广泛应用于各种自动控制系统中的控制技术。
它以现场总线作为通信介质，实现了各种传感器、执行器和控制器之间的相互通信和协调，从而实现了自动化控制系统的高效运行。
现场总线控制系统已经成为工业控制领域中一种重要的控制技术，被广泛应用于工业生产、能源管理、楼宇自动化等领域。
本文将从现场总线控制系统的基本原理、特点和应用领域等方面进行浅谈。
一、现场总线控制系统的基本原理现场总线控制系统是一种基于数字通信技术的控制技术，它以现场总线作为通信介质，将各种传感器、执行器和控制器连接在一起，通过总线通信来实现各种设备之间的数据交换和控制指令传输。
现场总线控制系统主要包括以下几个组成部分：1. 传感器和执行器：传感器用于采集各种环境参数和工艺数据，执行器用于控制各种执行元件的运行状态。
传感器和执行器是现场总线控制系统的“眼睛”和“手”，通过它们可以实现对系统各种状态的监测和控制。
2. 控制器：控制器是现场总线控制系统的核心部件，它通过采集传感器的数据和执行器的状态信息，实现对系统的自动控制。
控制器通常包括微处理器、控制算法和通信接口等部分，用于实现对系统的实时监测和控制。
通过以上部件的相互配合和协调运作，现场总线控制系统可以实现对各种设备的实时监测和控制，从而实现了自动化控制系统的高效运行。
现场总线控制系统具有以下几个显著的特点：1. 技术先进：现场总线控制系统采用了数字通信技术和计算机控制技术，具有高速传输、高精度控制和高可靠性的特点，能够满足各种复杂控制系统的需求。
2. 灵活性强：现场总线控制系统采用了分布式控制架构，能够实现多个设备之间的并行通信和协调运行，具有较强的通用性和灵活性。
3. 维护方便：现场总线控制系统的各个部件之间通过总线连接，维护和检修方便快捷，能够大大降低系统的维护成本。
4. 数据丰富：现场总线控制系统能够实现对各种传感器和执行器的数据采集和控制，能够提供丰富的数据支持，为系统的监测和控制提供了有力的支持。
现场总线控制系统的架构现场总线具有高可靠性、系统稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全符合环境保护要求、造价低廉和系统维护成本低等特点。
现场总线控制系统(Fieldbus Control System，FCS)利用现场总线技术，构成了一个开放式、全分布式、可扩展的网络控制系统。
其控制过程直接面向现场，现场各智能节点相互独立，又可相互组态。
传统的集散控制系统在现场控制站这一级仍然是一个集中式结构。
应用现场总线技术，必将打破原有控制器的概念，带来集散控制系统体系结构上的变化，使之进一步分散化。
在具有集中结构的现场控制站这一层，采用现场总线技术，将智能I/O 模块、智能传感器、智能执行器以及各种智能化电子设备连接起来，构成延伸到现场仪表这一级的分布式控制站，即把原有的集中式现场控制站变成分布式现场控制站，也就是在传统集散控制系统网络的底层再引入一层现场总线网络，其结构示意图如图1 所示。
一种在原有集散控制系统上采用LonWorks 现场总线的建筑设备自动化系统未来发展的示意图如图2 所示。
图中标准为原有的分散系统，使用BACnet 协议，以利于实现多种供应商有不同类型的子系统之间的通信并交换信息把具有控制功能的各个岛连成一个整体。
新增的现场总线技术使用LonTalk 协议，把控制功能分散到现场仪表级，标准LAN 与现场总线之间以路由器相联。
这样，BACnet和LonMark 两项标准互相补充、互为依托，构成一个完全分散的、真正开放的建筑设备自动化系统。
完全分散化的效果是十分明显的，智能控制单元嵌入到设备内部，控制范围缩小到某一检测点或某一回路，一个智能单元出现故障如同过去一只变送器出现故障一样，加之取代传统仪表的智能单元随时处于自诊断状态下，能够及时发现故障并报警在事态未扩大之前就能得到及时处理，可以把事故消灭在萌芽状态。
退一步说，即使上位机出现了故障，由于智能单元本身具有独立的控制功能和通信功能。
现场总线控制系统7.1 现场总线概述7.1.1 现场总线的基本概念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。
现场总线的本质原理和技术特征可表现在以下六个方面：(1)现场网络通信(2)现场设备互连(3)互操作性(4)功能分散(5)通信线路供电(6)开放式互连网络7.1.2 现场总线技术发展概况1.现场总线的产生2.现场总线技术的现状(1)技术飞速发展，应用日益普及(2)寻求更强的发展和生存环境(3)多种总线共存，形成了既相互协作又相互竞争的局面(4)应用领域的调整和渗透并发(5)加大研究和开发力度3.现场总线技术的发展趋势(1)工程应用(2)发展方向7.1.3 几种典型的现场总线1.基金会现场总线2.Profibus 现场总线3.ControlNet 现场总线4.CAN总线5.DeviceNet 总线6.LonWorks 总线7.HART总线8.Modbus总线-Link总线7.2 现场总线控制系统构成原理7.2.1 现场总线控制系统的硬件构成现场总线控制系统的硬件主要由测量系统、控制系统、管理系统和通信系统等部分组成，系统结构如图7.1所示。
图7.1 现场总线控制系统体系结构现场总线控制系统将各种控制功能下放到现场，由现场仪表来实现测量、计算、控制和通信等功能，从而构成了一种彻底分散式的控制系统体系结构。
(1)智能变送器近年来，国际上著名的仪表厂商相继推出了一系列的智能变送器，有压力、差压、流量、物位、温度变送器等。
它们具有许多传统仪表所不具有的功能，如测量精度高，检测、变换、零点与增益校正和非线性补偿等，还经常嵌有PID 控制和各种运算功能。
(2)控制阀常用的现场总线控制阀有电动式和气动式两大类，主要是指带有智能阀门定位器或阀门控制器的控制阀。
它除具有驱动和执行两种基本功能外，还具有控制器输出特性补偿、PID 控制与运算以及对阀门的特性进行自诊断等功能。
(3)可编程控制器现代的可编程控制器（PLC）与其他现场仪表实现互操作，并可与监控计算机进行数据通信。
南阳理工学院自动控制仪表课程报告学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器（升）学生： *** 指导教师： * *完成日期2015年 12 月自动控制仪表课程报告现场总线控制系统Fieldbus control system总计：自动控制仪表课程报告 20 页插图： 14 幅现场总线控制系统自动控制仪表课程报告现场总线控制系统Fieldbus control system学院（系）：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器（升）学生姓名： *** 学号：1%%%%%%%指导教师（职称）：（高级工程师）评阅教师：完成日期：2015年12月南阳理工学院Nan yang Institute of Technology现场总线控制系统测控技术与仪器（升） ***[摘要]现场总线技术自推广以来，已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。
现场总线的技术推广有了三、四年的时间，已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。
应用的总线协议主要包括PROFIBUS、DeviceNet、Foundation、Fieldbus、Interbus_S 等。
在汽车行业，现场总线控制技术应用的非常普遍，近两年国内新的汽车生产线和旧的生产线的改造，大部分都采用了现场总线的控制技术。
国外设计的现场总线控制系统已应用很广泛，从单机设备到整个生产线的输送系统，全部采用现场总线的控制方法。
而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。
[关键词] 现场总线；工业控制；应用广泛Fieldbus control systemMeasurement & Control Technology and Instruments Major（l）***Abstract：Field bus technology, since the promotion has been all over the world should be used in industrial control fields. Fieldbus technology popularization has three or four years, has been or are being used in metallurgy, automobile manufacturing, tobacco machinery, environmental protection, petrochemical, electric power, textile machinery and other industries. Application of bus protocol mainly includes the PROFIBUS, DeviceNet, Foundation, Fieldbus, Interbus_S, etc. In the automotive industry, the field bus control technology application is very common, in the past two years the domestic new and the old production line of auto production line transformation, mostly using the field bus control technology. Design of field bus control system has been applied abroad is very broad, from the single device to the transmission system of the whole production line, adopts the control method of the field bus. And domestic applications are mostly concentrated in the production line of conveying system, with the continuous development of technology and is bound to renew ideas gradually expanding its application field.Key words：Fieldbus; Industrial control; Widely used目录1 引言 (1)1.1 现场总线控制系统概述 (1)2 现场总线控制系统 (1)2.1 现场总线控制系统 (1)2.2 现场总线控制系统的特点 (2)2.3 现场总线控制系统的关键要点 (2)3 现场总线技术 (3)3.1 现场总线的概念 (3)3.2 现场总线的技术特征 (3)4 现场总线系统与现场总线的联系 (4)4.1 现场总线技术是FCS的核心 (4)5 现场总线系统带来的变革和典型应用 (5)5.1 变革 (5)5.2 典型应用 (5)6 现场总线控制系统市场前景分析 (6)6.1 市场需求 (6)6.2 企业效益 (6)结束语 (7)参考文献 (8)附录 (9)一基金会现场总线 (9)二PROFIBUS现场总线 (11)致谢 (15)1引言1.1 现场总线控制系统概述现场总线控制系统是从八十年代中期发展起来的。
第一章现场总线控制系统（FCS）第一节概述现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是继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、集散控制系统（DCS）后的新一代控制系统。
由于它适应了工业控制系统向数字化、分散化、网络化、智能化发展的方向，给自动化系统的最终用户带来更大实惠和更多方便，并促使目前生产的自动化仪表、集散控制系统、可编程控制器（PLC）产品面临体系结构、功能等方面的重大变革，导致工业自动化产品的又一次更新换代，因而现场总线技术被誉为跨世纪的自控新技术。
一、现场总线的发展随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换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，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。
1、什么是现场总线现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。
现场总线技术将专用微处理器置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X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。
简而言之，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。
现场总线控制系统（FCS）第一章现场总线控制系统（FCS）第一节概述现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是继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、集散控制系统（DCS）后的新一代控制系统。
由于它适应了工业控制系统向数字化、分散化、网络化、智能化发展的方向，给自动化系统的最终用户带来更大实惠和更多方便，并促使目前生产的自动化仪表、集散控制系统、可编程控制器（PLC）产品面临体系结构、功能等方面的重大变革，导致工业自动化产品的又一次更新换代，因而现场总线技术被誉为跨世纪的自控新技术。
一、现场总线的发展随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换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，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。
1、什么是现场总线现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。
现场总线技术将专用微处理器置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。
简而言之，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。
第四章现场总线控制系统（FCS）第一节现场总线控制系统基础现场总线控制系统(FCS)是基于现场总线技术的计算机控制系统，它是集计算机技术、网络技术和控制技术为一体的先进的计算机控制系统。
是一种全分散、全数字、全开放的控制系统。
它适用于工业过程控制、制造业及楼宇自动化等领域，将逐渐成为计算机控制系统的主流形式。
一、现场总线控制系统的特点根据IEC标准和现场总线基金会的定义，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。
现场总线控制系统是在现场总线的基础上发展起来的，它所带来的改进首先体现在现场通信网络方面，其次在结构、装置、功能等方面也有优势。
概括地说，它具有以下技术特点：(1)FCS采用的现场总线是一个全数字化的现场通信网络。
现场总线是用于过程控制系统和制造自动化系统中现场设备或现场仪表间互连的数字化通信网络，其传输抗干扰性强，测量精度高，大大提高了控制系统的性能。
(2)FCS的现场总线网络是开放式互连网络。
用户可以自由集成不同制造商的通信网络，通过网络将不同厂商生产的现场设备和功能块设备有机地融合为一体，构成统一的现场总线控制系统。
(3)FCS的所有现场设备直接通过一对传输线(现场总线)互连。
一对传输线互连多台现场设备，双向传输数据信息，大大减少连线数量，从而降低安装费用，更易于维护，并提高了可靠性。
(4)FCS普遍采用智能仪表，增强了系统的自治性，系统控制功能更加分散。
智能化的现场设备具有更加完善的功能，包括部分控制功能，从而将较简单的控制任务改由现场设备完成，使现场设备既有检测、变换功能，又有运算和控制功能，一机多用。
这样既节约了成本，又使控制更加安全和可靠。
FCS废除了DCS的I／O单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散到现场设备，实现了彻底的分散控制。
二、FCS与DCS的分析比较FCS系统利用现场总线技术，针对现存的DCS的某些不足，改进控制系统的结构，提高了性能和通用性。
十种类型现场总线的体系结构目录综述 (2)1 Type1 TS61158 现场总线 (2)2 Type2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线 (3)3 Type3 Profibus 现场总线 (4)4 Type4 P-NET现场总线 (5)5 Tpye5 FF HSE现场总线 (5)6 Type6 SwiftNet现场总线 (6)7 Type7 WorldFIP现场总线 (7)8 Type8 INTERBUS现场总线 (8)9 Type9 FF H1现场总线 (10)10 Type10 PROFI net现场总线 (10)综述按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线称为现场总线。
根据使用场合和用途不同，现场总线又分为H1低速现场总线和H2高速现场总线。
IEC/SC65C最初定义H1总线为用于制造或过程区域的、通过两根传输线向现场装置供电的低速串行总线，H2总线为无需解决两线制供电，用于装置间传送信息的高速串行总线。
H1和H2总线相辅相成构成了完整的工业自动化系统信息通信网络。
经过长达15年的争论，IEC61158用于工业控制系统的现场总线国际标准于2000年初终于获得通过，现场总线之争逐渐随之退潮，IEC/SC65C/WG6现场总线标准委员会到此也完成了历史使命。
为了进一步完善IEC61158标准，IEC/SC65C成立了MT9现场总线修订小组，继续这方面的工作。
MT9工作组在原来8种类型现场总线的基础上不断完善扩充，于2001年8月制定出由10种类型现场总线组成的第三版现场总线标准，它们是：Type1 TS61158 现场总线、Type2 ControlNet 和Ethernet/IP 现场总线、Type3 Profibus现场总线、Type4 P-NET现场总线、Type5 FF HSE现场总线、Type6 Swift-Net 现场总线、Type7 WorldFIP现场总线、Type8 INTERBUS现场总线、Type9 FF H1现场总线以及Type10 PROFInet现场总线，该标准于2003年4月成为正式国际标准。
