简述基金会现场现场总线的定义和发展历程

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。

第三章基金会现场总线第一节FF概述基金会现场总线，即Foudation Fieldbus，简称FF，是过程自动化领域（如化工、电力厂试验系统、废水处理和油田等行业）得到广泛支持和具有良好发展前景技术。

其前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等150家公司制订WordFIP协议。

屈于用户压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一现场总线协议。

FF分为低速H1和高速HSE两部分，分别属于IEC标准中两个不同的子集。

H1传输速率为31.25kbps，通信距离可达1900m（可加中继器延长），可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。

HSE传输速率可为10Mbps和100Mbps两种。

物理传输介质支持双绞线、光缆、无线发射，其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码。

开发和使用FF的目的和意义在于实现工业设备的互操作性和互替换性，用户只要根据系统功能上的需要便可从众多的设备供应商中选择性价比最高的产品。

国内FF H1总线电缆FF现场总线的构成单元第二节FF的主要技术(1)FF通信技术：包括FF通信模型、通信协议、通信控制器、通信网络与管理等。

(2)标准功能块（FB）与功能应用进程（FBAP ）：将控制功能的公共特征划分为标准功能块，由这些功能块构成现场设备的应用进程，便于系统组态、调度和管理等。

(3)设备描述（DD）与设备描述语言（DDL）：设备描述主要是解决互操作性问题，DD是设备驱动程序，DDL是进行DD的标准编程语言。

(4)FF通信与外设（如智能仪表）接口技术：通信控制芯片、通信栈软件、FF圆卡等都有多家供应商提供，根据需要便于功能集成，设计新产品。

(5)系统集成技术：包括网络系统与控制系统的集成。

(6)系统测试技术：包括产品一致性与互操作性测试；功能和性能测试；总线性能分析测试等。

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。

专论与综述　现场总线基金会的现场　总线技术和发展*陆德民(北京石化工程公司,100101) 摘要　介绍了现场总线基金会四位专家在北京做的有关现场总线的技术及发展报告。

对现场总线的定义和各层网络内部结构及有关公司的产品,在工业现场实际运行试验做了详尽地解释。

关键词　现场总线　数字信号　局域网　调度传输　对象字典 功能块　设备描述语言1　现场总线基金会的历史回顾1992年以前,IEC和ISA两大具有国际影响的专业组织皆相继开展了组织制定有关现场总线的标准和规范工作。

当时,在西欧德国也有PNO 组织(推广Profibus技术)和法国Club FIP组织(推广FIP技术)。

由于很难协调不同见解的统一,因此标准工作进展缓慢,难以满足西欧和北美各自动化仪表厂商的要求。

1992年10月由Fisher-Ro semount,Fox bro, Siem ens,Yo ko gaw a等大公司发出成立ISP(Inter-operabl,System Pro jeet)集团。

这个集团是以德国Pro fibus技术为基础,总部设在美国T exas州Austin市,进行现场总部标准及技术规范的制定和推广工作。

随后,有90余个公司加入该集团组织。

当时,法国的Club FIP已分成北美Wo rld FIP和西欧World FIP两部份。

参加北美Wo rld FIP的有Ho neyw ell,Square D,Allen-Br adley, Bailey等公司,作为对ISP组织成立的反应,1993年也在美国的No rth Caro lina州的Ralieg h市建立总部宣称对现场总线的标准和技术规范的制订和推广工作,以后陆续有120余个公司(包括一些用户公司)加盟。

因此,世界上出现了ISP和Wo rld FIP两大现场总线的集团,都宣称国际化和开发出现场总线的产品。

但是,用户们在观望,没有大量选用他们生产的智能装置和控制系统,用户期望的是一个统一的可相互操作的现场总线。

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。

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。

它的出现将对该领域的发展产生重要影响。

本场报告主要介绍了现场总线技术及其发展趋势，主要包括现场总线现状及发展、企业网络集成系统介绍和现场总线简介三部分。

一、现场总线现状发展1、现场总线的定义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。

它是工业控制的底层网络，与执行器、传感器等直接打交道，属于局域网的范畴。

现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力，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。

2、现场总线的本质特点现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求，设备一对一的分别进行连线的结构形式。

把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制。

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。

它把作为网络节点的智能设备连接成自动化网络系统，实现基础控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化的综合自动化功能。

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。

现场总线系统在技术上具有以下特点：系统具有开放性和互用性通信协议遵从相同的标准，设备之间可以实现信息交换，用户可按自己的需要，把不同供应商的产品组成开放互连的系统。

系统间、设备间可以进行信息交换，不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。

系统功能自治性系统将传感测量、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，现场设备可以完成自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。

基金会现场总线(FF)第一讲 基金会现场总线技术简介阳宪惠(清华大学自动化系,北京,100084)现场总线是当今自动化领域的热门话题之一。

鉴于已有多篇文章介绍和讨论了现场总线的概貌、特点、优点等,本文仅简要介绍在过程自动化系统领域有重要影响且有着良好发展前景的基金会现场总线技术。

这种现场总线标准是由现场总线基金会(Fieldbus Foundation)组织开发的。

基金会的前身是由Rocemount,ABB,Fox boro, Siemens,Yokogaw a等80多家公司联合成立的ISP(Interoperable System Protocol),以及由Honeyw ell、Bailey等120多个公司组成的World FIP(Factory Instrumentation Proto col)。

ISP和w orld FIP两大集团于1994年合并,成立了现场总线基金会,致力于开发出统一标准的现场总线。

它得到了世界上主要自控设备供应商的广泛支持,在北美、亚太、欧洲等地区具有较强的影响力。

1 基金会现场总线与新型的网络集成自动化系统基金会现场总线被称之为用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、多节点的通信技术。

基金会现场总线系统作为一种低带宽的通信网络,由具备通信能力、同时能完成控制、测量等功能的现场自控设备作为网络节点,通过现场总线把它们互连为网络。

由于它所采用的是串行数据通信,仅由两根导线组成的网段上可挂接多个现场仪表,从根本上改变了原有模拟仪表的一对一接线方式,在节约费用的同时,还给设计、安装、维护带来许多方便。

它通过网络节点间操作参数与数据的调用,实现信息共享与系统的各项自动化功能。

作为网络接点的智能仪表具备通信接收、发送与通信控制能力。

它们的各项自动化功能是通过网络节点间的信息传输、联接,各分布节点的功能集成而共同完成的。

从这个意义上讲,可以把它们称之为网络集成自动化系统。