現場總(zong)線簡介(jie)
來源：本(ben)站 作者(zhe)：常州市(shi)靈衡儀(yi)器有限(xian)公司 發(fa)布時間(jian)：2019-5-23 11:20:20 浏覽量(liang)🈲：2854
1、現場總(zong)線的定(ding)義
現場(chang)總線是(shi)指以工(gong)廠内的(de)測量和(he)控制機(ji)器間的(de)數👄字通(tong)訊爲主(zhu)的網絡(luo)。也就是(shi)将傳感(gan)器、各種(zhong)操作終(zhong)端和控(kong)🚩制器間(jian)的通訊(xun)㊙️及控制(zhi)器之間(jian)的通訊(xun)進🔞行特(te)化🌍的網(wang)絡。原來(lai)這些機(ji)器💁間的(de)主體配(pei)線是ON/OFF、接(jie)點信号(hao)和模拟(ni)信号🚩，通(tong)過通訊(xun)的數字(zi)化⁉️，使時(shi)間分🤟割(ge)、多重化(hua)、多點化(hua)成爲可(ke)能，從而(er)實現高(gao)性能化(hua)、高可靠(kao)化、保養(yang)簡便化(hua)、節省配(pei)線（配線(xian)的共享(xiang)）。
簡單說(shuo)，現場總(zong)線就是(shi)以數字(zi)通信替(ti)代了傳(chuan)統4-20mA模拟(ni)🌈信号及(ji)🏃♀️普通開(kai)關量信(xin)号的傳(chuan)輸。
2、現場(chang)總線的(de)技術特(te)點
●系統(tong)的開放(fang)性
開放(fang)系統是(shi)指通信(xin)協議公(gong)開，各不(bu)同廠家(jia)的設備(bei)⛹🏻♀️之間可(ke)進行互(hu)連并實(shi)現信息(xi)交換，現(xian)場總線(xian)開拓者(zhe)就🐅是要(yao)緻力🈲于(yu)建立統(tong)一的工(gong)廠底層(ceng)網絡的(de)開放系(xi)統。這裏(li)的☂️開放(fang)是指對(dui)相關标(biao)準的一(yi)緻、公開(kai)性，強調(diao)對标準(zhun)的共識(shi)與遵從(cong)。一個開(kai)放系統(tong)，它可以(yi)與任何(he)遵守相(xiang)同标準(zhun)的其它(ta)設備或(huo)系統相(xiang)連。一個(ge)具有總(zong)線功能(neng)的現場(chang)總線網(wang)絡系統(tong)是開放(fang)的，開放(fang)系統把(ba)系統集(ji)成的權(quan)利交🐇給(gei)了用戶(hu)。用戶可(ke)按自己(ji)的需要(yao)和⭕對象(xiang)把來自(zi)不同🔴供(gong)應商的(de)産品組(zu)成大小(xiao)随意的(de)系統。
●互(hu)可操作(zuo)性與互(hu)用性
這(zhe)裏的互(hu)可操作(zuo)性，是指(zhi)實現互(hu)連設備(bei)間、系統(tong)間💜的信(xin)息傳送(song)與溝通(tong)，可實行(hang)點對點(dian)，一點對(dui)多點的(de)數字🏃♀️通(tong)信。而互(hu)用性🌈則(ze)意味着(zhe)不同生(sheng)産廠家(jia)的性🥰能(neng)類似的(de)設備可(ke)進行互(hu)換而實(shi)現互用(yong)。
●現場設(she)備的智(zhi)能化與(yu)功能自(zi)治性
●系(xi)統結構(gou)的高度(du)分散性(xing)
由于現(xian)場設備(bei)本身已(yi)可完成(cheng)自動控(kong)制的基(ji)本功能(neng)，使得現(xian)場總線(xian)已構成(cheng)一種新(xin)的全分(fen)布式控(kong)制系統(tong)的體系(xi)結構。從(cong)🏃🏻♂️根本🐉上(shang)改變了(le)現有DCS集(ji)中與分(fen)散相結(jie)合的集(ji)📐散控制(zhi)🥰系統體(ti)系，簡化(hua)了系統(tong)結構，提(ti)高了可(ke)靠性。
工(gong)作在現(xian)場設備(bei)前端，作(zuo)爲工廠(chang)網絡底(di)層的現(xian)場總線(xian)，是🌈專爲(wei)在現場(chang)環境工(gong)作而設(she)計的，它(ta)可支持(chi)雙絞線(xian)、同🛀🏻軸電(dian)纜、光🐪纜(lan)、射📐頻、紅(hong)外線、電(dian)力線等(deng)，具有較(jiao)強的抗(kang)幹擾🌈能(neng)力，能采(cai)用兩線(xian)制實現(xian)送電與(yu)通☁️信，并(bing)可滿足(zu)本質防(fang)爆要求(qiu)等。
3、現場(chang)總線的(de)技術優(you)點
●節省(sheng)硬件數(shu)量與投(tou)資
由于(yu)現場總(zong)線系統(tong)中分散(san)在設備(bei)前端的(de)智能設(she)🤟備💋能直(zhi)接執行(hang)多種傳(chuan)感器、控(kong)制、報警(jing)和計算(suan)功能，因(yin)而可減(jian)少變💘送(song)器☔的數(shu)量，不再(zai)需要單(dan)獨的控(kong)制器、計(ji)算單元(yuan)等，也不(bu)再需要(yao)DCS系統的(de)信🌂号調(diao)理、轉換(huan)👈、隔離技(ji)術等功(gong)能單元(yuan)及其複(fu)雜接線(xian)，還可以(yi)用工控(kong)PC機作爲(wei)操作站(zhan)，從而節(jie)☔省了一(yi)大筆硬(ying)件投資(zi)，由☁️于控(kong)制設備(bei)的減少(shao)，還可減(jian)少控制(zhi)室的占(zhan)地面積(ji)📞。
現場總(zong)線系統(tong)的接線(xian)十分簡(jian)單，由于(yu)一對雙(shuang)絞線👌或(huo)一條電(dian)🛀纜🤩上通(tong)常可挂(gua)接多個(ge)設備，因(yin)而電纜(lan)、端子、槽(cao)盒、橋架(jia)的用量(liang)大大✊減(jian)少，連線(xian)設計與(yu)接頭校(xiao)對的工(gong)🏃作量也(ye)大大減(jian)少。當需(xu)要增加(jia)🌈現場控(kong)制設備(bei)時，無需(xu)⛹🏻♀️增設新(xin)的💔電纜(lan)，可就🥵近(jin)連接在(zai)原有的(de)電纜上(shang)，既節省(sheng)了投資(zi)，也減少(shao)了設計(ji)、安💋裝的(de)工作量(liang)⛷️。據有關(guan)典型⭐試(shi)驗工程(cheng)的測算(suan)資料，可(ke)節約安(an)裝費用(yong)60%以上。
●節(jie)省維護(hu)開銷
由(you)于現場(chang)控制設(she)備具有(you)自診斷(duan)與簡單(dan)故障處(chu)理的能(neng)力，并通(tong)過數字(zi)通訊将(jiang)相關的(de)診斷維(wei)護信息(xi)送往🧑🏽🤝🧑🏻控(kong)制室，用(yong)戶可以(yi)查詢所(suo)有設備(bei)的運行(hang)，診斷維(wei)護信息(xi)，以便早(zao)期分析(xi)故障💚原(yuan)因并快(kuai)速排除(chu)。縮短了(le)維護停(ting)工時間(jian)，同時由(you)于系統(tong)結構🔴簡(jian)化，連線(xian)🌐簡單而(er)減少了(le)維護工(gong)作量。
4、現(xian)場總線(xian)網絡結(jie)構
星型(xing)：每個站(zhan)點都連(lian)接到中(zhong)間節點(dian)。
環型：站(zhan)點連接(jie)成一封(feng)閉環路(lu)。
總線型(xing)：所有站(zhan)點共享(xiang)一條傳(chuan)輸鏈路(lu)。
樹型：總(zong)線結構(gou)的擴展(zhan)形式。
5、發(fa)展趨勢(shi)
從現場(chang)總線技(ji)術本身(shen)來分析(xi)，它有兩(liang)個明顯(xian)的發展(zhan)趨勢：
一(yi)是尋求(qiu)統一的(de)現場總(zong)線标準(zhun)
二是Industrial Ethernet走(zou)向工業(ye)控制網(wang)絡
工業(ye)以太網(wang)的發展(zhan)
統一、開(kai)放的TCP/IP Ethernet是(shi)20多年來(lai)發展較(jiao)爲成功(gong)的網絡(luo)技術 ，過(guo)去一直(zhi)認爲，Ethernet是(shi)爲IT領域(yu)應用而(er)開發的(de)，它與工(gong)業網絡(luo)在實時(shi)性✉️、環境(jing)💜适應🤟性(xing)、總線饋(kui)電等許(xu)多方面(mian)的要求(qiu)存在差(cha)距，在工(gong)業自動(dong)🔅化領域(yu)隻能得(de)到有限(xian)應用。 随(sui)⛹🏻♀️着FF HSE的成(cheng)功開發(fa)以及❄️PROFInet的(de)推廣應(ying)用，可以(yi)預見Ethernet技(ji)術将會(hui)十分迅(xun)速地進(jin)入工業(ye)控🌏制系(xi)統的各(ge)😘級網絡(luo)。
地球上(shang)形成的(de)工業以(yi)太網技(ji)術的四(si)大陣營(ying)：
主要用(yong)于離散(san)制造控(kong)制系統(tong)的是：
●Modbus-IDA工(gong)業以太(tai)網
●Ethernet/IP工業(ye)以太網(wang)
●PROFInet工業以(yi)太網
主(zhu)要用于(yu)過程控(kong)制系統(tong)的是：
現場(chang)總線控(kong)制系統(tong)由測量(liang)系統、控(kong)制系統(tong)、管理系(xi)🤞統三個(ge)部㊙️分🐪組(zu)成，而通(tong)信部分(fen)的硬、軟(ruan)件是它(ta)較爲有(you)特色的(de)部分。
●現(xian)場總線(xian)控制系(xi)統：
它的(de)軟件是(shi)系統的(de)重要組(zu)成部分(fen)，控制系(xi)統的軟(ruan)件有組(zu)态軟💰件(jian)、維護軟(ruan)件、仿真(zhen)軟件、設(she)備軟件(jian)和監控(kong)軟♻️件等(deng)。首先⭐選(xuan)擇開發(fa)♉組态軟(ruan)件、控制(zhi)操作人(ren)機接口(kou)軟件MMI。通(tong)過組态(tai)軟件，完(wan)成♻️功能(neng)塊之間(jian)的連接(jie)，選定功(gong)能塊參(can)數，進🔞行(hang)網絡組(zu)⭐态。在網(wang)絡運行(hang)過程中(zhong)對系統(tong)實時采(cai)集數據(ju)、進行數(shu)據處理(li)、計算。優(you)化控制(zhi)及邏輯(ji)控制報(bao)警、監視(shi)、顯✌️示、報(bao)表等。
●現(xian)場總線(xian)的測量(liang)系統：
其(qi)特點爲(wei)多變量(liang)高性能(neng)的測量(liang)，使測量(liang)儀表具(ju)有♊計算(suan)能☎️力等(deng)❤️更多功(gong)能，由于(yu)采用數(shu)字信号(hao)，具有高(gao)🍉分辨率(lü)，準确性(xing)高、抗🙇♀️幹(gan)擾♊、抗畸(ji)變能力(li)強，同時(shi)還具有(you)儀表設(she)備的狀(zhuang)态信息(xi)，可以對(dui)處理✉️過(guo)程進行(hang)調🌈整。
●設(she)備管理(li)系統：
可(ke)以提供(gong)設備自(zi)身及過(guo)程的診(zhen)斷信息(xi)、管理信(xin)息、設備(bei)運行狀(zhuang)态信息(xi)（包括智(zhi)能儀表(biao)）、廠商提(ti)供的設(she)備制造(zao)信息。例(li)如Fisher—Rosemoune公司(si)，推出AMS管(guan)理系統(tong)，它安裝(zhuang)在主計(ji)算機内(nei)，由它完(wan)成管理(li)功能，可(ke)以構成(cheng)一個現(xian)場設備(bei)的綜合(he)管理系(xi)統信息(xi)庫，在此(ci)基礎上(shang)實現設(she)備的可(ke)靠性分(fen)析以及(ji)預測性(xing)維護。将(jiang)被動的(de)管理模(mo)式改變(bian)爲可預(yu)測性的(de)管理維(wei)護模式(shi)AMS軟件是(shi)以現場(chang)服務器(qi)爲平台(tai)的T型結(jie)構，在現(xian)場服務(wu)器上支(zhi)撐模塊(kuai)化，功能(neng)豐富的(de)應用軟(ruan)件爲用(yong)戶提供(gong)一個圖(tu)形化界(jie)面。
●總線(xian)系統計(ji)算機服(fu)務模式(shi)：
以客戶(hu)機/服務(wu)器模式(shi)是目前(qian)較爲流(liu)行的網(wang)絡計算(suan)機服務(wu)模式。服(fu)務器表(biao)示數據(ju)源（提供(gong)者），應用(yong)客戶機(ji)則表示(shi)數據使(shi)用者，它(ta)從數據(ju)源獲取(qu)數據，并(bing)進一步(bu)進行處(chu)理。客房(fang)機運行(hang)在PC機或(huo)工作站(zhan)上。服務(wu)器運行(hang)在小型(xing)機或大(da)型機上(shang)，它使用(yong)雙方的(de)智能、資(zi)源、數據(ju)來完成(cheng)任務。
●數(shu)據庫：
●網絡系(xi)統的硬(ying)件與軟(ruan)件：
網絡(luo)系統硬(ying)件有：系(xi)統管理(li)主機、服(fu)務器、網(wang)關、協議(yi)變換器(qi)、集線器(qi)，用戶計(ji)算機等(deng)及底層(ceng)智能化(hua)儀表。網(wang)絡系統(tong)軟件有(you)網絡操(cao)作軟件(jian)如：NetWarc，LAN Mangger，Vines，服務(wu)器操作(zuo)軟件如(ru)Lenix，os/2，Window NT。應用軟(ruan)件數據(ju)庫、通信(xin)協議、網(wang)絡管理(li)協議等(deng)。[1]
7、主流現(xian)場總線(xian)簡介
基金會(hui)現場總(zong)線采用(yong)國标化(hua)組織ISO的(de)開放化(hua)系統互(hu)♉聯OSI的簡(jian)化模型(xing)（1，2，7層），即物(wu)理層、數(shu)據鏈路(lu)層、應用(yong)層🤟，另外(wai)增加了(le)用戶層(ceng)。FF分低🌈速(su)H1和高速(su)H2兩種通(tong)信速率(lü)，前者傳(chuan)輸速率(lü)爲31.25Kbit/秒，通(tong)信距離(li)可達1900m，可(ke)支持總(zong)線供電(dian)和防爆(bao)環境。後(hou)者傳輸(shu)速率🤞爲(wei)1Mbit/秒和2.5Mbit/秒(miao)，通信距(ju)離爲750m和(he)500m，支持雙(shuang)絞線、光(guang)纜和無(wu)線發射(she)，協議符(fu)号IEC1158-2标準(zhun)🥰。FF的物理(li)媒介☂️的(de)🔴傳輸信(xin)号采用(yong)✊曼切斯(si)特編碼(ma)🔞。
●CAN（ControllerAreaNetwork 控制器(qi)局域網(wang)）
早期由(you)德國BOSCH公(gong)司推出(chu)，它廣泛(fan)用于離(li)散控制(zhi)領域，其(qi)總線規(gui)範已被(bei)ISO國标組(zu)織制定(ding)爲國标(biao)，得到了(le)Intel、Motorola、NEC等公司(si)的支持(chi)。
CAN協議分(fen)爲二層(ceng)：物理層(ceng)和數據(ju)鏈路層(ceng)。CAN的信号(hao)傳輸采(cai)用短幀(zhen)結構，傳(chuan)輸時間(jian)短，具有(you)自動關(guan)閉功能(neng)，具有較(jiao)強的抗(kang)幹擾能(neng)力。CAN支持(chi)多主工(gong)作方式(shi)，并采用(yong)🈲了非破(po)壞性總(zong)線仲裁(cai)✌️技術，通(tong)過設置(zhi)優先級(ji)來避免(mian)沖突，通(tong)訊距離(li)可達10KM/5Kbps/s，通(tong)訊速率(lü)可達40M /1Mbp/s，網(wang)絡節點(dian)數💰實際(ji)可達110個(ge)。目前已(yi)有多家(jia)公司開(kai)發✂️了符(fu)合CAN協議(yi)📧的通信(xin)芯片。
●Lonworks
它(ta)由Echelon公司(si)推出，并(bing)由Motorola、Toshiba公司(si)共同倡(chang)導。
它采(cai)用ISO/OSI模型(xing)的全部(bu)7層通訊(xun)協議，采(cai)用面向(xiang)對象的(de)設計方(fang)法，通㊙️過(guo)網絡變(bian)量把網(wang)絡通信(xin)設計簡(jian)化爲參(can)數☎️設置(zhi)。支持雙(shuang)絞線、同(tong)軸電纜(lan)、光纜和(he)紅外線(xian)等多種(zhong)通信介(jie)質，通訊(xun)速率從(cong)300bit/s至1.5M/s不等(deng)，直接通(tong)信距離(li)♋可達2700m（78Kbit/s），被(bei)譽爲通(tong)用控📧制(zhi)網絡。Lonworks技(ji)❗術采用(yong)的LonTalk協議(yi)被封🏃裝(zhuang)到Neuron（神經(jing)元）的芯(xin)片中，并(bing)得以實(shi)現。采用(yong)Lonworks技術和(he)神🐪經元(yuan)芯片的(de)産品，被(bei)廣泛應(ying)用在樓(lou)宇自動(dong)化✏️、家庭(ting)自動化(hua)、保安系(xi)統、辦公(gong)設備、交(jiao)通運輸(shu)、工業過(guo)程控制(zhi)等行業(ye)。
●DeviceNet
DeviceNet是一種(zhong)低成本(ben)的通信(xin)連接也(ye)是一種(zhong)簡單的(de)網絡解(jie)🥵決方案(an)，有着開(kai)放的網(wang)絡标準(zhun)。DeviceNet具有的(de)直接互(hu)聯👄性不(bu)😄僅改良(liang)了設備(bei)間的通(tong)信而且(qie)提供了(le)相當重(zhong)要的設(she)備級陣(zhen)地功能(neng)。DebiceNet基于CAN技(ji)術，傳輸(shu)率爲125Kbit/s至(zhi)500Kbit/s,每個網(wang)絡的節(jie)點爲64個(ge)，其通信(xin)模式爲(wei)：生産者(zhe)/客戶（Producer/Consumer），采(cai)用💔多信(xin)道廣播(bo)信息發(fa)送方式(shi)。位于DeviceNet網(wang)絡上的(de)設備可(ke)以自由(you)連接或(huo)斷開，不(bu)影響網(wang)上的其(qi)他設備(bei)，而且其(qi)設備的(de)安裝布(bu)線成本(ben)也較低(di)。DeviceNet總線的(de)組織結(jie)構是Open DeviceNet Vendor Association（開(kai)放式設(she)備網絡(luo)供應商(shang)協會，簡(jian)稱“ODVA”）。
●PROFIBUS
PROFIBUS是德(de)國标準(zhun)（DIN19245）和歐洲(zhou)标準（EN50170）的(de)現場總(zong)線标準(zhun)。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列(lie)組成。DP用(yong)于分散(san)外設間(jian)高速數(shu)據傳輸(shu)，适用于(yu)加工自(zi)動化領(ling)域。FMS适🔱用(yong)于紡織(zhi)、樓宇自(zi)動化、可(ke)編程控(kong)制器、低(di)壓開關(guan)等。PA用于(yu)過程自(zi)動🔱化的(de)總🏒線類(lei)型，服從(cong)IEC1158－2标準。PROFIBUS支(zhi)持主-從(cong)系統、純(chun)主站系(xi)統、多主(zhu)多從混(hun)合系統(tong)等幾種(zhong)傳輸方(fang)式。PROFIBUS的傳(chuan)輸速率(lü)爲9.6Kbit/s至12Mbit/s，傳(chuan)輸距離(li)在🏃♀️9.6Kbit/s下爲(wei)1200m，在12Mbit/s小爲(wei)200m，可采用(yong)中繼器(qi)延長至(zhi)10km，傳輸介(jie)質⛱️爲雙(shuang)絞線或(huo)者✔️光纜(lan)，可挂接(jie)127個站點(dian)。
●HART
HART是Highway Addressable Remote Transducer的縮(suo)寫，早期(qi)由Rosemount公司(si)開發。
其(qi)特點是(shi)在現有(you)模拟信(xin)号傳輸(shu)線上實(shi)現數字(zi)信号通(tong)信，屬于(yu)模拟系(xi)統向數(shu)字系統(tong)轉變的(de)過渡産(chan)品。其通(tong)信模型(xing)采用物(wu)理層、數(shu)據鏈路(lu)層和應(ying)用層♉三(san)層，支持(chi)點對點(dian)主從應(ying)答方式(shi)和多點(dian)廣播方(fang)式。由于(yu)它采用(yong)模拟數(shu)字信号(hao)混和，難(nan)以開發(fa)通用的(de)通信接(jie)口芯片(pian)。HART能利用(yong)總線供(gong)電，可滿(man)足防爆(bao)的要求(qiu)，并可用(yong)于由手(shou)持編程(cheng)器與管(guan)理系統(tong)主機作(zuo)爲主設(she)備的雙(shuang)主設備(bei)系統。
在其(qi)系統中(zhong)，可以将(jiang)控制和(he)信息數(shu)據同是(shi)以10Mbit/s高速(su)傳送至(zhi)現場網(wang)絡，具有(you)性能優(you)越、使用(yong)簡單、應(ying)用廣泛(fan)、節♍省成(cheng)本等優(you)點。其不(bu)僅解決(jue)了工業(ye)現場配(pei)線複雜(za)的問題(ti)，同🙇♀️時具(ju)有優異(yi)的☁️抗噪(zao)性能和(he)兼容性(xing)🤞。CC-Link是一個(ge)以設備(bei)層爲主(zhu)的網絡(luo)，同時也(ye)可☀️覆蓋(gai)較高層(ceng)次的控(kong)制層和(he)較低層(ceng)次的傳(chuan)感層。
●WorldFIP
WorkdFIP的(de)北美部(bu)分與ISP合(he)并爲FF以(yi)後，WorldFIP的歐(ou)洲部分(fen)仍保持(chi)獨🈲立，總(zong)部設在(zai)法國。其(qi)在歐洲(zhou)市場占(zhan)有重要(yao)地位，特(te)别是在(zai)法國占(zhan)⛱️有率大(da)約爲60%。WorldFIP的(de)特點是(shi)具有單(dan)一的總(zong)線結構(gou)來适用(yong)不同的(de)應用領(ling)域的需(xu)求，而且(qie)沒有網(wang)關或網(wang)橋，用軟(ruan)件的辦(ban)法來解(jie)決高速(su)和低速(su)的銜接(jie)。WorldFIP與FFHSE可以(yi)實現“透(tou)明聯接(jie)”，并對FF的(de)H1進行了(le)技術拓(tuo)展，如速(su)率🔴等。在(zai)與IEC61158的連(lian)接方面(mian)，WorldFIP做得比(bi)較好🧑🏽🤝🧑🏻，走(zou)在世界(jie)前列🈲。
●INTERBUS
INTERBUS是(shi)德國Phoenix公(gong)司推出(chu)的較早(zao)的現場(chang)總線，2025年(nian)11月成爲(wei)國💞标IEC61158。
INTERBUS采(cai)用國标(biao)化組織(zhi)ISO的開放(fang)化系統(tong)互聯OSI的(de)簡化模(mo)型（1，2，7層），即(ji)🧑🏽🤝🧑🏻物理層(ceng)、數據鏈(lian)路層、應(ying)用層，具(ju)有強大(da)的可靠(kao)性、可診(zhen)斷性和(he)易維🚶♀️護(hu)性🈲。其采(cai)用集總(zong)幀型的(de)數據環(huan)通信，具(ju)有低速(su)度、效率(lü)高的特(te)點，并嚴(yan)格保證(zheng)了數據(ju)傳輸的(de)同步性(xing)和周期(qi)性；該總(zong)線的實(shi)時性、抗(kang)幹擾性(xing)和可維(wei)護性也(ye)非常出(chu)色。INTERBUS廣泛(fan)地應用(yong)到汽車(che)、煙草、倉(cang)儲、造紙(zhi)、包裝、食(shi)品等工(gong)業，成爲(wei)現場總(zong)線的領(ling)跑者。
