现场总线技术概述

9.4.2 现场总线技术现场总线技术是20世纪80年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。

现场总线技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。

更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。

尤其是20世纪90年代现场总线技术逐渐进入中国以来，结合Internet和Intranet的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。

1．什么是现场总线技术从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。

而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。

数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。

现场总线技术就是将微处理器芯片嵌入到位于控制现场的检测仪表和执行机构中，使这些设备都具有了智能化的运算和通信能力，能成为独立承担各种检测、控制和通信任务的网络节点。

采用可进行简单连线的双绞线等传输途径作为总线，把多个测量控制设备连接成的网络系统，并按公开、规范的通信协议，使得位于现场的多个测量控制设备之间以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，从而形成了各种适应实际需要的新型的自动控制系统。

传统控制系统的接线方式是并联接线方式，从可编程控制器（PLC）控制各个电器元件，每一个元件对应有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制或电源。

当PLC 所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护也十分不便。

为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。

因而这根线自然而然地成了总线，就如计算机内部的总线概念一样。

由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场总线。

现场总线技术概念1.现场总线技术目前，公认的现场总线技术概念描述如下：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。

2.现场总线技术产生的意义（1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。

现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，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。

（2）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换，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。

（3）基于现场总线的自动化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，构成企业信息网络底层，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。

3.基于现场总线的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统基于现场总线技术的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统如图所示：图：基于现场总线的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统4.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。

面向智能制造现场总线技术的创新应用智能制造作为现代制造业的发展趋势，其核心在于通过高度自动化和智能化的生产方式，提高生产效率、降低成本、提升产品质量。

现场总线技术作为智能制造系统中的关键技术之一，它通过将传感器、执行器、控制器等设备通过数字通信网络连接起来，实现设备间的信息交换和协同工作。

本文将探讨面向智能制造的现场总线技术的创新应用，分析其在智能制造领域的重要作用和发展趋势。

一、智能制造现场总线技术概述智能制造现场总线技术是指在智能制造系统中，用于连接和控制现场设备的数据通信技术。

它能够实现设备间的高速、可靠、实时的数据传输，是智能制造系统实现自动化、智能化的基础。

现场总线技术的核心价值在于其能够支持多种设备和系统的集成，提供灵活的网络拓扑结构，以及强大的数据处理和分析能力。

1.1 现场总线技术的核心特性现场总线技术的核心特性包括实时性、可靠性、开放性和互操作性。

实时性是指现场总线能够保证数据传输的及时性，满足智能制造过程中对时间敏感性的要求。

可靠性则是指现场总线在各种工业环境下都能稳定运行，保证数据传输的准确性和完整性。

开放性意味着现场总线技术能够支持多种设备和协议，易于扩展和升级。

互操作性则是指不同品牌和型号的设备能够通过现场总线技术无缝连接和协同工作。

1.2 现场总线技术的应用场景现场总线技术在智能制造中的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 自动化生产线：现场总线技术可以连接生产线上的各种传感器、执行器和控制器，实现生产过程的自动化控制。

- 机器人协同作业：通过现场总线技术，可以实现多台机器人之间的协同作业，提高生产效率和灵活性。

- 能源管理：现场总线技术可以用于监控和控制工厂的能源消耗，实现能源的优化配置和节能减排。

- 质量控制：现场总线技术可以实时收集生产过程中的数据，用于产品质量的监控和分析，提高产品质量。

二、智能制造现场总线技术的创新应用随着智能制造技术的不断发展，现场总线技术也在不断创新和升级，以适应智能制造的新需求。

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。

现场总线技术在机器人领域的集成应用现场总线技术作为一种高效的数据通信手段，已经在工业自动化领域得到了广泛的应用。

随着机器人技术的快速发展，现场总线技术在机器人领域的集成应用也日益受到重视。

本文将探讨现场总线技术在机器人领域的集成应用，分析其在提高机器人系统性能、增强系统灵活性和降低成本方面的优势。

一、现场总线技术概述现场总线技术是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，它允许多个设备在同一总线上进行数据交换。

这种技术的出现，极大地提高了工业自动化系统的通信效率和可靠性。

现场总线技术的核心特性包括实时性、可靠性、开放性和互操作性。

1.1 现场总线技术的核心特性现场总线技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 实时性：现场总线技术能够保证数据传输的实时性，满足工业自动化系统对快速响应的需求。

- 可靠性：现场总线技术采用了多种错误检测和纠正机制，确保数据传输的准确性和系统的稳定运行。

- 开放性：现场总线技术遵循开放的标准，不同厂商的设备可以在同一总线上无缝通信。

- 互操作性：现场总线技术支持多种设备和系统之间的互操作，便于系统集成和扩展。

1.2 现场总线技术的应用场景现场总线技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 传感器和执行器的连接：现场总线技术可以将传感器和执行器连接到同一个网络，实现数据的实时采集和控制。

- 控制器和监控系统的集成：现场总线技术可以将控制器和监控系统集成到同一个网络，实现集中监控和控制。

- 机器人系统的通信：现场总线技术可以用于机器人系统的内部通信，提高机器人系统的协调性和灵活性。

二、机器人领域的集成应用随着机器人技术的不断发展，现场总线技术在机器人领域的集成应用越来越受到重视。

这种技术的应用，不仅可以提高机器人系统的通信效率，还可以增强系统的灵活性和可靠性。

2.1 现场总线技术在机器人控制系统中的应用现场总线技术在机器人控制系统中的应用主要体现在以下几个方面：- 控制器与机器人本体的通信：通过现场总线技术，控制器可以实时地向机器人本体发送控制指令，同时接收机器人本体的状态信息。

现场总线技术总结1. 引言现场总线（Fieldbus）技术是工业自动化领域中的一种常用通信协议，用于在现场设备与上位机之间进行数据和信号的传输。

它可以代替传统的模拟信号传输方法，提供更高的数据传输速率和更可靠的通信。

本文将对现场总线技术进行总结和分析，包括现场总线的基本原理、应用领域、优势和不足以及发展趋势等方面，以期帮助读者深入了解并合理应用现场总线技术。

2. 现场总线的基本原理现场总线是一种串行通信协议，采用主从结构，主要由主站和从站组成。

主站负责控制通信过程，发送和接收数据；从站负责响应主站的指令，并提供相应的数据。

现场总线技术采用数字信号传输，将传感器、执行器等现场设备的信号模拟量或数字量转换为数字信号，通过总线传输到上位机进行处理。

主站通过发送不同的指令和控制报文来实现与从站之间的通信。

3. 现场总线的应用领域现场总线技术广泛应用于工业自动化领域，包括但不限于以下几个方面：3.1 工厂自动化在工厂自动化控制系统中，现场总线技术可以实现对各类传感器和执行器的集中管理和监控。

通过现场总线，主站可以实时获取从站的数据，实现对生产线的实时控制和调度。

3.2 过程控制现场总线技术在化工、电力、石油等行业的过程控制系统中得到广泛应用。

传感器和执行器通过现场总线与上位机进行通信，实现对工艺过程的监测和控制，提高生产效率和质量。

3.3 智能建筑现场总线技术也可应用于智能建筑系统中。

通过现场总线，可以实现对灯光、空调、安防等各类设备的集中管理和控制，提高能源利用效率和生活舒适度。

4. 现场总线技术的优势和不足4.1 优势•高可靠性：现场总线技术采用数字信号传输，具有较强的抗干扰能力和可靠性，能够在复杂的工业环境中稳定运行。

•高灵活性：现场总线可以方便地集成各类传感器和执行器，并实现与上位机之间的数据传输，提供了灵活的系统扩展和升级能力。

•降低成本：通过使用现场总线，可以减少布线和设备成本，简化系统结构和维护工作，降低了整体的工程成本。

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。

现场总线及其应用技术一、引言现场总线（Fieldbus）是指在工业自动化控制系统中，用于连接现场设备的一种通信总线技术。

它通过集成控制器和现场设备之间的数据交换，实现工业自动化系统的控制与监测。

本文将介绍现场总线的基本概念、工作原理以及在实际应用中的一些技术。

二、现场总线的基本概念现场总线是一种将传感器、执行器等现场设备与控制器相连的通信系统。

它能够提供双向通信、实时数据传输和分布式控制等功能，极大地简化了工业自动化系统的布线和维护工作。

常见的现场总线包括Profibus、Modbus、CAN等。

三、现场总线的工作原理现场总线的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 传感器或执行器将采集到的数据通过现场总线发送给控制器。

2. 控制器接收到数据后，进行处理并发送相应的控制指令给现场设备。

3. 现场设备接收到控制指令后，执行相应的动作，并将执行结果反馈给控制器。

四、现场总线的应用技术1. 实时性技术现场总线要求具有较高的实时性，能够在短时间内完成数据的传输和处理。

为了提高实时性，现场总线采用了一系列技术，如时间触发、通信速率调整和数据压缩等。

2. 安全性技术现场总线在工业自动化系统中承担着重要的控制和监测任务，因此安全性是其应用中的重要考虑因素。

现场总线采用了多种安全技术，如数据加密、身份认证和访问控制等，保障系统的安全运行。

3. 故障诊断技术现场总线能够实时监测现场设备的状态，并提供故障诊断功能。

通过采集设备的运行数据和故障信息，现场总线可以及时判断设备的工作状态，并进行故障定位和排除。

4. 网络管理技术现场总线通常由多个设备组成一个网络，因此需要进行网络管理。

网络管理技术包括网络拓扑结构的设计、数据包的路由和转发、网络性能的监测和调优等，保证网络的稳定和可靠运行。

5. 数据采集与处理技术现场总线能够实时采集大量的数据，并进行处理和分析。

数据采集与处理技术包括数据采样、滤波、数据压缩和数据存储等，为后续的控制和决策提供可靠的数据支持。