现场总线概述

现场总线概述一、现场总线简介随着操纵、运算机、通信、网络等技术的进展，信息互换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到操纵、治理的各个层次、覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。

信息技术的飞速进展，引发了自动化系统结构的变革，慢慢形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。

现场总线确实是顺应这一形势进展起来的新技术。

现场总线是现今自动化领域技术进展的热点之一，被誉为自动化领域的运算机局域网。

它的显现，标志着工业操纵领域又一个新时期的开始，并将对该领域的进展产生重要阻碍。

现场总线是应用在生产现场、在微型运算机化测量操纵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、多点通信的底层操纵网络。

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普遍的应用背景。

现场总线技术将专用于微处置器置入传统的测量操纵仪表，使它们各自具有数字计算和通信能力，采纳可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量操纵仪表连接成的网络系统，并按公布、标准的通信协议，在位于现场的多个微型运算机化测量操纵设备之间和现场仪表与远程监控运算机之间，实现数据传输与信息互换，形成各类适应实际需要的自动操纵系统。

简而言之，它把单个分散的测量操纵设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成能够彼此沟通信息、一起完成自控任务的网络系统与操纵系统。

它给自动化领域带来的转变正如众多分散的运算机被网络连接在一路，使运算机的功能、加入到信息网络的行列。

因此把现场总线技术说成是一个操纵技术新时期的开端并只是分。

利用现场总线技术给用户带来的益处：1节省硬件本钱2设计组态安装调试简便3系统的平安靠得住性好4减少故障停机时刻5用户对系统配置设备选型有最大的自主权6系统保护设备改换和系统扩充方便7完善了企业信息系统为实现企业综合自动化提供了基础二、现场总线的种类在过去的10年内，显现了许多的总线产品，较流行的有：德国Bosch公司设计的CAN 网络（Controller Area Network）,美国Echelon公司设计的LonWorks网络（Local Operation Network），按德国标准生产的Profibus(Profess FieldBus)总线，Rosemount公司设计的Hart （Highway Addressable Remote Transducer）总线，罗克韦尔自动化公司的DeviceNet 和ControlNet等。

6种现场总线简介现场总线：一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、双相串行，多借点的通信总线。

1、P rofibusProfibus是作为德国国家标准DIN 19245和欧洲标准prEN 50170的现场总线。

ISO/OSI模型也是它的参考模型。

由Profibus -Dp、Profibus -FMS、Profibus-PA 组成了Profibus系列。

DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。

FMS意为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化，而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC1158-2标准。

该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。

它采用了OSI模型的物理层、数据链路层，由这两部分形成了其标准第一部分的子集，DP型隐去了3～7层，而增加了直接数据连接拟合作为用户接口，FMS型只隐去第3～6层，采用了应用层，作为标准的第二部分。

PA型的标准目前还处于制定过程之中，其传输技术遵从IEC1158-2 （1 ）标准，可实现总线供电与本质安全防爆。

Porfibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。

主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。

对多主站系统来说，主站之间采用令牌方式传递信息，得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，共事先规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间。

按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。

主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。

主站可采取对所有站点广播（不要求应答）或有选择地向一组站点广播。

Profibus的传输速率为96～12kbps最大传输距离在12kbps时为1000m，15Mbps时为400m，可用中继器延长至10km。

其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点。

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。

第五章现场总线(Field Bus)§5.1 概述一、现场总线的定义与发展与发展：：安装在生产过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置间的数字式装置间的数字式、、串行和多点通信的数据总线串行和多点通信的数据总线。

1. 初始想法初始想法：：现场设备智能化2. 关键问题关键问题：：统一标准3. DCS FCS传统DCS 结构:二、现场总线的特点和优点（1）实时性实时性：：具有较高的数据传输率具有较高的数据传输率，，合理分配总线资源合理分配总线资源，，每个节点都能及时收发信息（2）互操作性互操作性：：实现互连设备间实现互连设备间、、系统间的信息传送与沟通（3）互换性互换性：：要求不同制造商生产的性能类似的设备可进行互换（4）开放性开放性：：协议公开协议公开，，不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换（5）现场设备的智能化与功能自治性（6）经济性经济性：：节点价格低节点价格低，，传输介质较廉价传输介质较廉价，，减少线缆（7）安全性安全性：：解决防爆问题（8）可靠性可靠性：：解决环境适应性问题解决环境适应性问题，，具有较强的抗干扰能力使得控制系统的设计使得控制系统的设计、、安装安装、、投运投运、、正常生产运行及检修维护都得到了优化现场总线仪表是指连接在现场总线上的各种仪表或设备或设备，，按功能可分为六类按功能可分为六类：：–变送器类变送器类：：压力变送器压力变送器、、温度变送器等温度变送器等；；–执行器类执行器类：：气动执行器气动执行器、、电动执行器等电动执行器等；；–转换器类转换器类：：现场总线/电流转换器电流转换器、、现场总线/气压转换器等换器等；；–接口类接口类：：计算机和控制器与现场总线之间的接口仪表或设备或设备；；–电源类电源类：：现场总线仪表供电电源现场总线仪表供电电源；；–附件类附件类：：总线连接器(网桥)、终端器终端器、、中继器等中继器等。

现场总线仪表的特点:全数字性全数字性；；精度高精度高；；抗干扰能力强抗干扰能力强；；内嵌控制功能内嵌控制功能；；高速通信；多变量测量和传输多变量测量和传输；；系统综合成本低系统综合成本低；；真正的可互操作性；真正的分散控制本质安全型(Intrinsic safety)仪表又叫安全火花型仪表又叫安全火花型仪表。

现场总线的概述[转贴]现场总线的概念是随着微电子技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能后，于1984年左右提出的。

现场总线一般定义为：一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式，数字化，双向串行，多节点的通信总线。

其主要特征：1．数字式通信方式取代设备级的模拟量（如4-20mA,0-5V等信号）和开关量信号；2．在车间级与设备级通信的数字化网络；3．现场总线是工厂自动化过程中现场级通信的一次数字化革命；4．现场总线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；5．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。

现场总线是工业控制系统的新型通讯标准，是基于现场总线的低成本自动化系统技术。

现场总线技术的采用将带来工业控制系统技术的革命。

采用现场总线技术可以促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统领域的技术发展趋势。

作为连接生产现场的仪表、控制器等自动化装置的通讯网络，现场总线是九十年代在国际兴起的新一代全分布式控制系统的核心技术。

伴随着数字化时代的来临，现场总线控制系统(Fieldbus Control System, FCS)必将成为工业自动化的主流你的问题我来回答编码器的工作原理及作用：它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。

它产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器PLC、控制系统等来处理。

这些传感器主要应用在下列方面：机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。

在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。

读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。

此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。

第一章现场总线概述一、现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。

二、IEC对现场总线的定义：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。

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。

三、经历了几代控制系统第一代控制系统：以20世纪50年代前的气动信号控制系统PCS为主；第二代控制系统：把4～20mA等电动模拟信号控制系统；第三代控制系统：把数字计算机集中式控制系统称为第三代;第四代控制系统：把70年代中期以来的集散式控制系统DCS(Distributed Control System)称作第四代。

四、现场总线的本质含义主要表现在以下6个方面：1、现场通信网络：用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通信网络2、现场设备互连：现场设备或现场仪表是指传感器、变送器和执行器等，这些设备通过一对传输线互联，传输线可以使用双绞线、同轴电缆。

光纤和电源线等，并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。

3、互操作性，4、分散功能块，5、通信线供电，6、开放式互联网络。

五、现场总线的特点与优点：1，结构特点：现场总线控制系统（FCS）打破了传统控制系统的（DCS）的结构形式。

FCS: 一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号；DCS: 一对一：一对传输线接一台仪表，单向传输一个信号。

1），系统的开放性；2），互可操作性与互用性；3），现场设备的智能化与功能自治性；4），系统结构的高度分散性；5），对现场环境的适应性。

3，优点：1）节省硬件数量与投资；2）节省安装费用；3）节约维护开销；4）用户具有高度的系统集成主动权；5）提高了系统的准确性与可靠性。

六、基金会现场总线(FF)，CAN，DeviceNet，LonWorks，PROFIBUS，HART，INTERBUS，CC-Link，ControlNet，WorldFIP，P-Net，SwiftNet．第二章数据通信系统与网络互联一、总线的基本术语：1，总线与总线段。

现场总线技术在轨道交通中的应用模式现场总线技术作为现代工业自动化领域的关键技术之一，其在轨道交通领域的应用日益广泛。

现场总线技术通过将传统的点对点控制方式转变为网络化、数字化的控制方式，极大地提高了轨道交通系统的可靠性、灵活性和智能化水平。

本文将探讨现场总线技术在轨道交通中的应用模式，分析其在轨道交通系统中的作用和优势。

一、现场总线技术概述现场总线技术是一种基于网络的通信技术，它允许多个设备通过单一的通信介质连接并交换数据。

与传统的控制方式相比，现场总线技术具有以下特点：1.1 高度集成：现场总线技术通过将多个控制点集成到一个网络中，减少了布线复杂性，降低了系统的维护成本。

1.2 灵活性：现场总线技术允许设备之间的灵活连接，便于系统的扩展和升级。

1.3 实时性：现场总线技术能够实现数据的实时传输，保证了控制系统的响应速度。

1.4 可靠性：现场总线技术采用冗余设计和错误检测机制，提高了系统的可靠性和稳定性。

二、现场总线技术在轨道交通中的应用现场总线技术在轨道交通领域的应用主要体现在以下几个方面：2.1 列车控制系统：现场总线技术在列车控制系统中的应用，可以实现列车运行状态的实时监控和控制，提高列车运行的安全性和效率。

2.2 信号系统：在信号系统中，现场总线技术可以用于实现信号机、转辙机等设备的联网控制，提高信号系统的可靠性和灵活性。

2.3 车辆监控系统：现场总线技术在车辆监控系统中的应用，可以实现对车辆状态的实时监控，及时发现并处理车辆故障，保障车辆运行安全。

2.4 能源管理系统：现场总线技术在能源管理系统中的应用，可以实现对轨道交通系统中能源消耗的实时监控和优化，降低能源消耗，提高能源利用效率。

2.5 乘客信息系统：现场总线技术在乘客信息系统中的应用，可以实现对乘客信息的实时发布和更新，提高乘客的出行体验。

三、现场总线技术在轨道交通中的应用模式现场总线技术在轨道交通中的应用模式主要包括以下几种：3.1 分布式控制模式：在分布式控制模式中，现场总线技术将控制功能分散到各个设备上，每个设备都可以地处理自己的控制任务，提高了系统的灵活性和可靠性。

现场总线技术概述现场总线技术是由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。

具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点；具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。

现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同于上层高速数据通信网的特色。

1、现场总线的技术特点现场总线系统在技术上具有以下特点：（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。

这里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共识与遵从。

一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。

一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。

用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。

（2）互可操作性与互用性这里的互可操作性，是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点、一点对多点的数字通信。

而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。

（3）现场设备的智能化与功能自治性它将传感测量、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，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。

（4）系统结构的高度分散性由于现场设备本身己可完成自动控制的基本功能，使得现场总线己构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。

从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。

（5）对现场环境的适应性工作在现场设备前端，作为工厂网络底层的现场总线，是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。