现场总线有哪些特点（现场总线技术九大种类介绍）

什么是现场总线？现场总线是近年来发展迅速的工业数据总线。主要解决工业领域中智能仪表、控制器、执行器等现场设备之间的数字通信以及这些现场控制设备与先进控制系统之间的信息传输。由于现场总线具有简单、可靠、经济、实用等一系列突出优点，受到了许多标准组织和计算机制造商的高度重视。

它是一种工业数据总线，是自动化领域的底层数据通信网络。简单来说，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站通信系统，用数字通信代替传统的4-20mA模拟信号和普通开关信号的传输。

现场总线1的主要特点。系统的开放性。传统的控制系统是一个自我封闭的系统，只能通过工作站的串口或并口与他人通信。在现场总线技术中，用户可以根据自己的需求和对象，将不同供应商的产品组合成任意规模的系统。

2.可操作性和可靠性现场总线在选择相同通信协议的情况下，通过选择合适的总线网卡、插座和适配器，可以实现互联设备和系统之间的信息传输和通信，大大减少布线和验线的工作量，有效提高控制的可靠性。

3.现场设备的智能化和功能自主化。传统数控机床的信号传输是模拟信号的单向传输，传输过程中产生的误差较大，系统很难快速判断故障并带故障运行。在现场总线中，采用双向数字通信，将传感测量、补偿计算、工程量处理和控制等功能分配给现场设备完成，从而可以随时诊断设备的运行状态。

4.适应现场环境现场总线是为适应现场环境而设计的。它可以支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线和电力线等。抗干扰能力强，可采用二线制实现电力传输和通信，并能满足安全防爆要求。

现场总线的优缺点：(1)节省硬件数量和投资

由于分散在现场的智能装置可以直接执行各种传感、测量、控制、报警和计算功能，可以减少变送器的数量，不需要单独的调节器、计算单元、信号调理、转换、隔离等DCS系统的功能单元及其复杂的接线。工业PC机也可作为操作站，节省大量硬件投资，减少控制室占地面积。

(2)节省安装费用。

现场总线系统的布线非常简单。一对双绞线或一根电缆通常可以连接多个设备，因此电缆、端子、盒、桥的数量大大减少，布线设计和接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，不需要增加新的电缆，可以就近接入原有电缆，既节省了投资，又减少了设计和安装的工作量。根据典型测试项目的测量数据，安装费用可节省60%以上。

(3)节省维护费用。

现场控制设备具有自诊断和简单故障处理的能力，相关的诊断和维修信息通过数字通信发送到控制室。用户可以查询所有设备的运行和诊断维护信息，以便在早期分析故障原因并快速排除，从而缩短维护停机时间。同时，由于简化的系统结构和简单的连接，减少了维护工作量。

(4)用户在系统集成中具有高度的主动性。

用户可以自由选择不同厂商提供的设备来集成系统。避免因选择某个品牌的产品而限制设备的选择范围，赢得在系统集成中，不要被不兼容的协议和接口所淹没，这样才能把主动权掌握在p

与模拟信号相比，现场设备的智能化和数字化从根本上提高了测量和控制的精度，减少了传输误差。简化了系统结构，减少了设备和连接数量，增强了现场设备的内部功能，减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。

此外，由于其标准化的设备和模块化的功能，它还具有设计简单和易于重新配置的优点。

缺点：网络通信中数据包的传输延时，通信系统中的瞬时错误和数据包丢失，发送和到达顺序的不一致会破坏传统控制系统原有的确定性，使控制系统的分析和综合更加复杂，对控制系统的性能产生负面影响。

现场总线控制系统的组成1、现场总线控制系统其软件是系统的重要组成部分。控制系统的软件包括组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件。首先选择开发组态软件和MMI，即控制操作的人机界面软件。通过组态软件完成功能块之间的连接，选择功能块的参数进行网络组态。在网络运行过程中，系统实时采集数据、处理数据、计算数据。优化和逻辑控制报警、监控、显示、报告等。

2、现场总线测量系统以多变量、高性能测量为特点，使测量仪表具备了更多的计算能力等功能。由于采用数字信号，具有高分辨率、高精度、抗干扰和抗失真能力强，同时还具有仪器设备的状态信息，可以调整加工过程。

3、设备管理系统可以提供设备本身及其过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息(包括智能仪表)以及制造商提供的设备制造信息。例如，Fisher—Rosemoune公司引进了AMS管理系统，安装在主机中，它可以完成管理功能，从而形成一个现场设备综合管理系统信息库，在此基础上可以实现设备的可靠性分析和预测性维护。变被动管理模式为可预见管理维护模式AMS软件是基于现场服务器的T型结构，支持模块化、功能化的应用软件，为用户提供图形化界面。

4、总线系统计算机服务模式客户机/服务器模式是一种流行的网络计算机服务模式。服务器代表数据源(提供者)，而应用程序客户机代表数据消费者，它从数据源获取数据并进一步处理数据。客房机器在PC或工作站上运行。服务器运行在小型机或大型机上，它利用双方的智能、资源和数据来完成任务。

5、数据库它可以有组织地、动态地存储大量的相关数据和应用，实现充分的数据共享和交叉访问。它是高度独立的。在工业操作过程中，参数不断变化，数据量大，对操作和控制的实时性要求很高。这样就形成了一个可以互访的分布式关系和实时数据库系统。市场上有成熟的数据库可用，如Oracle、sybas、Informix、SQL Server。Infoplus、PI、ONSPEC等。在实时数据库中。

6、网络系统的硬件和软件网络系统的硬件包括：系统管理主机、服务器、网关、协议转换器、集线器、用户计算机和底层智能仪器。网络软件包括NetWarc、LAN Mangger、Vines等网络操作软件和Lenix、os/2、Window NT等服务器操作软件。应用数据库、通信协议、网络管理协议等。

九种现场总线技术1、基金会现场总线。这是1994年9月，以美国Fisher-Rousemount公司为首的横河、ABB、西门子、Invis等80家公司制定的ISP协议和以霍尼韦尔公司为首的欧洲等地150多家公司制定的WorldFIP协议的组合。该总线已广泛应用于过程自动化领域，具有良好的发展前景。基金会现场总线采用OSI的简化模型(1、2、7层)，OSI是ISO的开放体系，即物理层、数据链路层和应用层，增加了用户层。FF有两种通信速率：低速H1和高速H2。前者传输速率31.25Kbit/s，通信距离1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/s和2.5Mbit/s，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线传输。协议符号是IEC1158-2标准。FF 的传输信号；s的物理介质采用曼彻斯特编码。

2、CAN最早由德国BOSCH公司推出，广泛应用于离散控制领域。其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，并得到了Intel、摩托罗拉、NEC等公司的支持。CAN协议分为两层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，抗干扰能力强。CAN支持多主工作模式，采用无损总线仲裁技术，通过设置优先级避免冲突。最长通信距离可达10KM/5Kbps/s，最高通信速率可达40M/1Mbp/s/s，网络节点数实际可达110个。目前很多公司都开发了符合CAN协议的通信芯片。

3、Lonworks它由美国Echelon公司推出，由摩托罗拉和东芝公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部七层通信协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量将网络通信设计简化为参数设置。它支持双绞线、同轴电缆、光缆、红外线和其他通信介质。通信速率从300bit/s到1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m(78Kbit/s)。它被称为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议封装在神经元芯片中实现。采用Lonworks技术和neuron芯片的产品广泛应用于楼宇自动化、家庭自动化、安防系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。

4、DeviceNetDeviceNet是一种低成本的通信连接和简单的网络解决方案，具有开放的网络标准。DeviceNet的直接互连不仅改善了设备之间的通信，还提供了非常重要的设备级位置功能。DebiceNet基于CAN技术，传输速率为125Kbit/s到500Kbit/s，每个网络最大节点数为64。其通信方式为生产者/消费者，采用多频道广播信息传输。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网络上的其他设备，其设备的安装和布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构是OpenDeviceNetVendorAssociation(ODVA)。

5、PROFIBUSPROFIBUS是德国标准(DIN19245)和欧洲标准(EN50170)的现场总线标准。它由PROFIBUS - DP、PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA系列组成。DP用于分布式外设之间的高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。过程自动化的PA总线类型，符合IEC1158-2标准。支持PROFIBUS主从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等多种传输方式。PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s时为1200m，在12Mbit/s时为200m，通过中继器可扩展至10km。传输介质为双绞线或光缆，最多可挂接127台。

6、HARTHART是highwayaddresssableremoteratorsducer的缩写，最早由罗斯蒙特公司开发。其特征是在现有的模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统过渡的产物。其通信模型采用物理层、数据链路层、应用层三层，支持点对点主从响应模式和组播模式。由于通用通信接口芯片是模拟信号和数字信号混合使用的，因此很难开发。HART可通过总线供电，可满足本质安全和防爆的要求，可用于手持编程器和管理系统主机作为主设备的双主设备系统。

7、CC-LinkCC-Link是ControlCommunicationLink(控制通信链路系统)的缩写。它由三菱电机为首的多家公司于1996年11月推出，增长势头迅猛，在亚洲占有很大份额。在该系统中，控制数据和信息数据都可以以10Mbit/s的高速传输到现场网络，具有性能优良、使用简单、应用广泛、节约成本等优点。不仅解决了工业现场布线复杂的问题，而且具有优异的抗噪声性能和兼容性。CC-Link是以设备层为主的网络，也可以覆盖上级控制层和下级传感器层。2005年7月，CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国的指导性技术文件美国国家标准。

8、 WorldFIPWorkDFIP的北美部分与ISP合并为FF后，WorldFIP的欧洲部分保持独立，总部设在法国。在欧洲市场，尤其是法国占据重要地位，市场份额约为60%。WorldFIP的特点是采用单一总线结构来满足不同应用领域的需求，没有网关或网桥。它使用软件来解决高速和低速之间的连接。WorldFIP和FFHSE可以实现透明连接，并拓展FF H1的技术，如速度等。WorldFIP在第一类IEC61158方面做得最好，处于世界领先地位。

另外，比较有影响力的现场总线是丹麦公司Process-DataA/S提出的P-Net，主要应用于农业、林业、水利、食品等行业。SwiftNet现场总线主要应用于航空航天等领域，其他一些现场总线在此不再赘述。

9、INTERBUS现场总线INTERBUS是德国凤凰公司较早推出的现场总线，并于2000年2月成为国际标准IEC61158。INTERBUS采用OSI的简化模型(1、2、7层)，OSI是ISO的开放体系，即物理层、数据链路层和应用层。它具有很强的可靠性、可诊断性和易维护性。它采用集总帧数据环通信，具有低速高效的特点，严格保证数据传输的同步性和周期性。该总线具有良好的实时性、抗干扰性和可维护性。INTERBUS广泛应用于汽车、烟草、仓储、造纸、包装、食品等行业，成为国际现场总线的领导者。

另外，比较有影响力的现场总线是丹麦公司Process-DataA/S提出的P-Net，主要应用于农业、林业、水利、食品等行业。SwiftNet现场总线主要应用于航空航天等领域。