现场总线技术的优点

简述现场总线的技术特点
现场总线技术特点
1、低成本、节能：现场总线是一种低功耗、高效率的总线技术，大大降低了控制技术系统的总体成本，帮助企业节省能源，减少投资成本。

2、高速可靠：现场总线具有高速传输、可靠性高、体积小、重量轻等优点，可以将工业自动化设备的控制信息以高速传输的方式进行传输，满足现代工业自动化系统的需求。

3、灵活性强：现场总线可以通过以太网、WLAN等网络连接，能建立起一个灵活的工业自动化网络系统，为工业自动化控制信息传输提供更加方便、可靠的体系。

4、安全性能好：现场总线使用了多种安全机制，保证了控制信息的有效性和安全性，能够有效防止恶意攻击及病毒的侵入，提高系统的安全性能。

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现场总线技术的特点和优点现场总线（Fieldbus）是20世纪80年代中后期随着计算机、通信、控制和模块化集成等技术发展而出现的一门新兴技术，代表自动化领域发展的最新阶段。

现场总线的概念最早由欧洲人提出，随后北美和南美也都投入巨大的人力、物力开展研究工作，目前流行的现场总线已达40多种，在不同的领域各自发挥重要的作用。

关于现场总线的定义有多种。

国际电工委员会（IEC）对现场总线的定义为：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行双向、串行、多节点数字通信的技术。

现场总线是当今自动化领域发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。

它作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。

它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布式的控制系统。

这项以智能传感、控制、计算机、数据通信为主要内容的综合技术，因受到世界范围的关注而成为自动化技术发展的热点，并引发自动化系统结构与设备的深刻变革。

1、现场总线的结构特点现场总线打破了传统控制系统的结构形式。

传统模拟控制系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接。

位于现场的测量变送器与位于控制室的控制器之间，控制器与位于现场的执行器、开关、电动机之间均为一对一的物理连接。

现场总线控制系统由于采用了智能现场设备，能够把原先DCS 系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备中，加上现场设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与阀门等执行机构直接传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室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。

现场总线控制系统与传统控制系统（如DCS）结构对比如下图所示。

▲FCS与DCS结构比较a）DCS的结构b）FCS的结构2、现场总线的技术特点（1）系统的开放性开放系统是指通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换。

现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。

题目与解答第一章现场总线概述1简述FCS的主要技术特点和优点是什么？（FCS名词解释见34背页）（1）现场总线系统(FCS)的技术特点：①系统的开放性。

相关标准的公开、一致性，通过现场总线构筑自动化领域的开放互连系统具备互可操作性与互用性。

不同生产厂家性能类似的设备可实现互换性。

互可操作性：实现互联设备间的信息传输；互用性：不同厂家性能类似设备可实现互换性。

②现场设备的智能化与功能自治性。

仅靠现场总线设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备运行状态。

包括传感测量、补偿计算、数据处理与控制等③系统的实时性与确定性。

测控任务具有严格的时序和实时性要求，否则可能造成控制系统的灾难性后果。

这也要求通信机制能够保证时间发布和数据传输的实时性。

④现场环境的适应性。

现场总线是专为生产现场环境设计的，支持多种传输介质，具有较强的抗干扰能力，满足本质安全防爆等各种环境要求。

⑤采用成熟先进技术、系统结构的高度分散性。

设备描述语言DDL、技术等。

现场总线可构成全分散性控制系统，简化了系统结构，提高了可靠性。

（2）现场总线的优点：由于现场总线具有以上突出的特点，它使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出巨大的优越性。

①节省系统投资、安装费用和维护费用。

②设计、组态、安装、调试简便，系统维护、设备更换和系统扩充方便。

③用户具有高度的系统集成主动权，系统易于重构。

④提高了控制系统的安全性、可靠性和准确性。

⑤完善了企业信息系统，为实现企业综合自动化提供了基础。

2为什么说Fieldbus是底层控制网络Infranet（从Fieldbus的结构特点分析说明）。

（1）•现场总线将单个分散的现场设备变成网络节点，相互之间连接成可以互通信息、共同完成测量控制任务的网络控制系统。

•每个节点实际上是一个智能设备，能够独立完成从控制、检测，到运算、显示、报警等多种任务。

（2）现场总线是低层控制网络Infranet(或者3（3）)• Infranet（Infrastructure Network），使工厂底层网络系统的底层现场设备之间以及生产现场与外界能够实现信息交换，满足企业综合自动化的发展需要。

现场总线技术概述现场总线技术（Fieldbus）是指在工业自动化系统中，用于连接现场设备和控制系统的一种通信协议和架构。

它通过将数据和控制命令从控制系统传输到现场设备，并将现场设备反馈的数据传输回控制系统，实现实时监控和控制。

现场总线技术的发展起源于20世纪80年代，旨在解决传统控制系统中布线复杂、成本高昂、可靠性低等问题。

与传统控制系统相比，现场总线技术具有可编程、分布式、开放性强等优点，是实现工业自动化和智能化的重要手段之一现场总线技术的核心是通信协议，常见的现场总线协议包括Profibus、Modbus、FOUNDATION Fieldbus、DeviceNet等。

这些协议定义了数据格式、通信速度、错误检测和纠正等通信规范，保证了不同设备之间的互通性和稳定性。

现场总线技术的架构通常由控制层、总线层和现场设备层组成。

控制层包括控制器和上位机，负责发送控制命令和接收反馈数据；总线层是控制器与现场设备之间的通信介质，包括总线线缆、连接器和信号转换设备；现场设备层包括传感器、执行器等各种设备，负责感知和执行现场操作。

现场总线技术在工业自动化中的应用广泛，涵盖了各个行业和领域。

它可以实现对现场设备的远程监控和控制，提高了系统的可靠性和灵活性。

同时，现场总线技术还可以对现场设备进行参数配置和诊断，减少了故障排除时间和维护成本。

然而，现场总线技术也存在一些挑战和限制。

首先，不同的现场总线协议之间，通常不能直接互联互通，需要通过网关或转换器进行数据的转换和交换。

其次，现场总线技术对硬件设备的要求较高，需要选择与总线兼容的设备进行接入。

此外，现场总线技术的通信速度相对较慢，对于一些对实时性要求较高的应用场景可能不够满足。

总的来说，现场总线技术是工业自动化领域的重要技术和工具，具有广泛的应用和发展前景。

随着工业互联网的兴起，现场总线技术将继续推动工业自动化向智能化、高效化的方向发展。

现场总线技术考试试题及答案一、选择题1. 现场总线技术是指通过总线连接各个设备，实现数据传输和设备控制。

以下哪个不是现场总线技术的应用场景？A. 工业自动化控制系统B. 智能家居系统C. 电子商务系统D. 智能交通系统答案：C2. 现场总线技术的特点包括以下哪些？A. 数据传输速率高B. 线缆布线简单C. 系统扩展性强D. 数据传输可靠性差答案：B、C3. 现场总线技术中，CAN总线是一种常用的现场总线标准。

以下哪个说法是正确的？A. CAN总线只能用于小规模系统B. CAN总线只支持点对点通信C. CAN总线具有高抗干扰性能D. CAN总线传输速率较慢答案：C4. PROFIBUS是一种常用的现场总线协议。

以下哪个说法是正确的？A. PROFIBUS只支持数据传输，不支持设备控制B. PROFIBUS-DP用于分布式控制系统C. PROFIBUS-PA用于过程自动化控制系统D. PROFIBUS速率固定不可调节答案：B、C5. 下面哪种现场总线技术是在工业控制领域应用最广泛的？A. EthernetB. ModbusC. DeviceNetD. LonWorks答案：B二、填空题1. 现场总线技术中，总线是连接各个设备的通信介质。

答案：电缆2. 现场总线技术中，总线上的各个设备通过地址进行通信。

答案：节点3. 现场总线技术中，总线上的设备可以通过总线供电，不需要额外的电源线。

答案：真4. 现场总线技术中，总线上的设备可以通过总线对其进行配置和监控。

答案：真5. 现场总线技术中，总线上的设备可以同时传输多个数据。

答案：真三、简答题1. 简述现场总线技术的优势和应用场景。

现场总线技术通过总线连接各个设备，实现数据传输和设备控制。

其优势和应用场景如下：优势：- 线缆布线简单，减少工程成本- 系统扩展性强，易于部署和维护- 数据传输可靠性高，抗干扰能力强应用场景：- 工业自动化控制系统：通过现场总线技术可以将传感器、执行器等设备连接在一起，实现对工业生产过程的监控和控制。

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。