工业控制的现场总线技术
1.现场总线数据传输的及时性和系统响应的实时性：一般地讲，过程控制系统的响应时间要求为0.01～0.5S，制造自动化系统的响应时间是0.5～2S，IT网络的响应时间为2～6S，因此在IT大部分使用中，实时性是可以忽略的。
2.现场总线强调在恶劣环境下数据传送的完整性、可靠性：现场总线具有在粉尘、高温、潮湿、振动、酸(碱)腐蚀，特别是电磁和无线电干扰等的工业环境长时间、连续、可靠、完整传送数据的能力。能够抗工业电网的浪涌、失波、跌落和尖峰干扰等。在可燃或易爆场合，还要求现场总线具有本质安全性能
二、标准与非标准现场总线。
市场上出现了三十多种牌号的现场总线及其系统，并且都称是真正的现场总线，可应用于各种领域。实际上，市场上的现场总线应分为标准和非标准两种。
1.标准现场总线是符合IEC(国际电工技术委员会)现场总线协议模型框架，具有近似标准数字信号制的现场总线产品，这些主要有IEC61158、FF(基金会现场总线)、LonWorks、Pro-tibus、WorldFIP现场总线。适用于过程控制、制造自动化和楼宇自动化等。
2.非标准现场总线，其余的现场总线都可看作是非标准现场总线，它们大多具有专用标准，适于专用领域。不会向国际标准靠拢。
三、FCS与DCS
基于FF的FCS(现场总线控制系统)将取代传统DCS(分布式控制系统)成为控制系统主角。下面就几个主要方面进行对比。
1.数字化
1)FCS：全数字化，纯数的通信使过程控制具有更高的可靠性。在FCS中，从传感器、变送器到调节器，一直是数字信号，这就使得更复杂、更精确的信号处理得以实现。普通的噪音很难扭曲现场总线控制系统里的数字信号。数字通信的查错功能可检出传输中的误码。
2)DCS：半数字化，在传统DCS系统里，温度和压力变送器须将它们测到的原始数字信号在送入DCS前转换成4-20mA模拟信号，在模拟系统中，噪音及其他信号扭曲无法被检测。
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总线基本概念部分
1、现场总线的概念P1：
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。
2、现场总线的5个发展阶段P2：
》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
》现场总线控制系统FCS
3、现场总线分类P3：
(目前现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是很高。高速现场总线主要应用于控制网内的互连，连接控制计算机、PLC 等智能程度较高、处理速度快的设备，以及实现低速现场总线网桥间的连接,它是充分实现系统的全分散控制结构所必须的。)
传感器总线和设备总线统称为现场总线;
按通信帧的长短，把数据传输总线分为：传感器总线，设备总线和现场总线；
ASI总线，传感器总线,位级数据总线;
CAN总线，设备总线，字节级数据总线；
ControlNet，PROFIBUS，Foundation Fieldbus总线，现场总线,数据块级数据总线；
4、现场总线的技术特点P8:
• 1。系统的开放性
• 2。可操作性与互用性
• 3。现场设备的智能化与功能自治性
• 4。通信的实时性和确定性
2 • 5。对现场环境的适应性
5、现场总线的优势与劣势P9：
优势：1.节省硬件数量与投资；2.节省安装费用；3。节约维护开销；3.用户具有高度的系统集成主动权；4。提高了系统的准确性与可靠性
劣势：网络通信中数据包的传输延迟，通信系统的瞬时错误和数据包丢失,发送与到达次序的不一致等，都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，是的控制系统的分析和综合变得更复杂，使控制系统的性能受到负面影响。
6、总线操作、总线仲裁概念P15
总线操作：总线上数据发送者与接受者之间的连接—〉数据传送—>脱开这一操作序列成为一次总线操作。这里的连接指在相同或不同设备内,通信对象之间的逻辑绑定.连接完成之后通信报文的发送与接收过程，或者数据的读写操作过程,称为数据传送.而脱开则指完成一次或多次总线操作后,断开发送者与接受者之间的连接关系，放弃对总线的占有权.
现场总线（PROFIBUS）技术简介
第一章：现场总线技术及PROFIBUS
1.1 现场总线技术的由来
1.1.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分
根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS体系结构可分为5层，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。简化的CIMS则分为3层，即工厂级、车间级和现场级。在一个现代化工厂环境中，在大规模的工业生产过程控制中，工业数据结构同样分为这三个层次，与简化的网络层次相对应。如图1-1所示。
图1-1：简化的CIMS网络体系结构
1.1.2 现场级与车间级自动化监控及信息集成是工厂自动化及CIMS不可缺少的重要部分。
现场级与车间级自动化监控及信息集成系统主要完成底层设备单机控制、连机控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备运行、生产数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产及运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级MIS系统数据库提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级监控及信息集成系统是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。
1.1.3 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统
传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统（包括：基于PC、PLC、DCS产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。如图1-2所示：
图1-2：传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统
1.1.4 系统主要缺点
（1）信息集成能力不强： 控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。
