淺談什么是現(xiàn)場(chǎng)總線

　　
一、現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線主要有以下三點(diǎn)要求：

（1）統(tǒng)一數(shù)據(jù)鏈路上過程控制單元(CPU)、PLC等與數(shù)字I/O設(shè)備互連；

（2）現(xiàn)場(chǎng)總線控制器可對(duì)總線上的多個(gè)操作站、傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等進(jìn)行數(shù)據(jù)存取；

（3）在保證系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，有利于減小軟硬件開銷，降低成本和通訊媒體安裝費(fèi)用。SP50委員會(huì)提出的兩種現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)模型是：

（1）星型總線—用短距離、廉價(jià)、低速率電纜取代模擬信號(hào)傳輸線；

（2）總線型總線—數(shù)據(jù)傳輸距離長(zhǎng)、速率高，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和廣播式通信方式。
　　
從目前來看，還沒有哪一種現(xiàn)場(chǎng)總線能夠滿足上述全部要求，各種現(xiàn)場(chǎng)總線都有自己的長(zhǎng)處和短處。雖然用戶和市場(chǎng)有標(biāo)準(zhǔn)化的需要，但在短期內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一，多種現(xiàn)場(chǎng)總線并存的情況在今后較長(zhǎng)的時(shí)間將依然存在，IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生就說明了這一點(diǎn)。下面，將對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)進(jìn)行分析對(duì)比。
　　
二、現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)
　　
1、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)
　　
現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)為一體的當(dāng)代最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，是一種全分散、全數(shù)字、全開放的控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要用于工業(yè)過程控制、制造業(yè)及樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域，在未來將成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主流。
　　
2、現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展現(xiàn)狀
　　
現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展迅速，現(xiàn)處于群雄并起、百家爭(zhēng)鳴的階段，目前已開發(fā)出40多種現(xiàn)場(chǎng)總線。其中，符合IEC61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有8種總線，包括：德國(guó)西門子公司支持的Profibus、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF、德國(guó)Phoenix Contact公司支持的Interbus、美國(guó)Rockwell公司支持的Controlnet、法國(guó)Alstom公司支持的Worldfip、主要由Fisheer-Rosemount公司支持的FF HSE、，美國(guó)波音公司支持的Swift Net以及丹麥的Peocess。此外，還有幾種在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的總線，如德國(guó)Bosch公司為汽車應(yīng)用而開發(fā)的CANBUS、美國(guó)Echelon公司開發(fā)的Lon Works總線等。在這些總線中，最具影響力的有5種，分別是FF、Profitbus、HART、CAN和LonWorks，其性能對(duì)照見表1。
　　
3、幾種總線通信模型概述

目前，各種現(xiàn)場(chǎng)總線既遵循開放系統(tǒng)的原則，也兼顧了自己的特點(diǎn)和特殊要求（如表2所示）。參考OSI協(xié)議模型，Worldfip總線實(shí)現(xiàn)了OSI參考模型的1、2、7層服務(wù)，能提供變量服務(wù)、消息服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，是一種數(shù)據(jù)流總線。Profibus總線也包括了OSI模型1、2、7層服務(wù)，其中Profibus-FMS把第3層到第6層服務(wù)放在底層由接口完成，Profibus-FMS/PA屬于數(shù)據(jù)流總線，Profibus-DP則屬于字節(jié)總線。Lonworks使用了Lontalk協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了OSI參考模型全部七層服務(wù)，一種折中、平衡的現(xiàn)場(chǎng)總線，但也因此會(huì)在有些應(yīng)用場(chǎng)合增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，影響了通信速度。CAN總線只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，用戶在應(yīng)用中自己定義通信協(xié)議，有突出的靈活性，有成本優(yōu)勢(shì)和速度優(yōu)勢(shì)，但一般的應(yīng)用都是位總線，不適合大流量通信。