現場總線技術及其控制系統縱橫談
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（5）ＨＡＲＴ總線：ＨＡＲＴ協議是由Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ公司于１９８６年提出的通信協議。它是用于現場智能儀表和控制室設備間通信的一種協議。它包括ＩＳＯ／ＯＳＩ模型的物理層、數據鏈路層和應用層。ＨＡＲＴ通信可以有點對點或多點連接模式。這種協議是可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議，其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變過程中的過渡產品，因而在當前的過渡時期具有較強市場競爭力，在智能儀表市場上占有很大的份額。
（6）Ｐ－ＮＥＴ現場總線：Ｐ－ＮＥＴ現場總線技術是由丹麥Ｐｒｏｃｅｓ－Ｄａｔａ Ａ／Ｓ公司研究并開發，是一種全世界通用的開放型標準化總線。它可以將生產過程的各個部分，如過程控制計算機、傳感器、執行器、Ｉ／Ｏ模塊、小型可編程控制器等，通過共用一根雙芯電纜加以連接。與傳統布線相比，Ｐ－ＮＥＴ現場總線技術在工業控制應用中具有很大的優勢，它將簡化設計和安裝，減少布線的數量和費用，避免各種設備故障的發生，實現更直接也更廣泛的使用功能。
Ｐ－ＮＥＴ是現場總線的一種，它不同于其它總線的特點是：（１）安裝簡單；（２）成本較低；（３）用戶開發方便，可在Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ平臺上用高級語言開發；（４）整個系統的硬件都采用標準的商品芯片，所以改進較快（其它的現場總線都用專門設計的芯片，不易改動）；
（５）Ｐ－ＮＥＴ較之其它總線有許多實際上的優點，特別適合于食品、飼養、農業方面的應用。
（7）ＩＮＴＥＲＢＵＳ總線：ＩＮＴＥＲＢＵＳ作為ＩＥＣ６１１５８標準之一，廣泛地應用于制造業和機器加工行業中，用于連接傳感器／執行器的信號到計算機控制站，是一種開放的串行總線系統。ＩＮＴＥＲＢＵＳ總線于１９８４年推出，其主要技術開發者為德國的Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｃｏｎｔａｃｔ公司。ＩＮＴＥＲＢＵＳＣｌｕｂ是ＩＮＴＥＲＢＵＳ設備生產廠家和用戶的全球性組織，目前在１７個國家和地區設立了獨立的Ｃｌｕｂ組織，共有５００多個成員。ＩＮＴＥＲＢＵＳ總線包括遠程總線網絡和本地總線網絡，兩種網絡傳送相同的信號但電平不同。遠程總線網絡用于遠距離傳送數據采用ＲＳ－４８５傳輸，網絡本向不供電，遠程網絡采用全雙工方式進行通訊，通訊速率為５００ｋ／ｓ。本地總線網絡連接到遠程網絡上，網絡上的總線終端ＢＴ（ＢＵＳ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）上的ＢＫ模塊負責將遠程網絡數據轉換為本地網絡數據。
ＩＮＴＥＲＢＵＳ總線上的主要設備有總線終端ＢＴ（ＢＵＳ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）上的ＢＫ模塊、Ｉ／Ｏ模塊和安裝在ＰＣ或ＰＬＣ等上位主設備中的總線控制板。總線控制板是ＩＮＴＥＲＢＵＳ總線上的主設備，用于實現協議的控制、錯誤的診斷、組態的存儲等功能。Ｉ／Ｏ模塊實現在總線控制板和傳感器／執行器之間接收和傳輸數據，可處理的數據類型包括機械制造和流程工業的所有標準信號。
⑻ＷｏｒｌｄＦＩＰ是歐洲標準的組成部分：ＷｏｒｌｄＦＩＰ是歐洲標準ＥＮ５０１７０的三個組成部分之一Ｖｏｌｕｍｅ３，是在法國標準ＦＩＰ－Ｃ４６－６０１／Ｃ４６－６０７的基礎上采納了ＩＥＣ物理層國際標準１１５８－２發展起來的，由三個通信層組成。ＷｏｒｌｄＦＩＰ的顯著特點是為所有的工業和過程控制提供帶有一個物理層的單一現場總線。底層控制系統、制造系統和驅動系統都可直接連到控制一級的ＷｏｒｌｄＦＩＰ總線上，毋需采用將ＲＳ４８５和其它低速總線相混和的方式來接連底層設備以實現同樣的功能。
７ 結束語
世界上沒有能包治百病的“靈丹妙藥”，現場總線技術也一樣，其不能完全滿足工業現場控制的所有要求。因此，在我們大談現場總線優點的同時，別忘了對現場總線應注意以下幾點理性認識。
（１）現場總線技術的本質是早就成熟的網絡通訊技術，是伴隨這幾年互聯網與數字浪潮的連帶品。早在７０年代，ＰＬＣ就含有這個技術，在ＰＬＣ中稱為遠程Ｉ／Ｏ（ＰＬＣ通過其遠程Ｉ／Ｏ模塊與多個現場設備通訊）。在８０年代初，由西門子等十多家公司在北海石油ＢＰ的石油鉆井平臺搞了一個稱為高速現場總線的試驗，把所有的傳感器和執行器通過載波方式掛到一對電源線上與控制裝置通訊。因為石油鉆井平臺的空間有限，布線和線纜維護困難，希望減少電纜。應當注意到，只有電源線與通訊線合用，才是現場總線的意義所在。可想而知，做到這一點成本是不低的。
（２）應當注意到，現場總線的本質是現場傳感器和執行器等設備與控制裝置之間的通訊，它本身既不能取代現場設備，也不能代替ＰＬＣ／ＤＣＳ／ＩＰＣ等控制裝置。不少人取了一個新名詞“ＦＣＳ（現場總線控制系統）”，并說它取代ＤＣＳ／ＰＬＣ，是言過其實的。ＤＣＳ本身的概念就是分散控制系統，已夠廣義的了，至于，用什么來實現分散控制并沒有規定，也不好規定，所以用ＰＬＣ連網也可構成ＤＣＳ。只不過一些定義“ＦＣＳ”的朋友強調了“ＦＣＳ實現了徹底的分散”，事實是，徹底的分散卻變成了徹底的集中，因為實現系統功能所需的信息全部依賴總線來交換，總線的可靠性和總線上任一節點的可靠性決定了整個系統的命運。
（３）現場總線的成本大大提高了，每個傳感器都要有單獨的信號放大調理電路、Ａ／Ｄ轉換、載波與通訊電路、電源部件及其它智能部件。要使這些成本低于一對普通導線，恐怕不太現實。
（４）現場總線的故障確定與排除也是很難的事，因為當總線上的某個節點出故障而封鎖總線時，要確認是那個節點出故障是不容易的。只得一段一段一個一個的拔了，然后檢查。
（５）說“ＦＣＳ”會取代ＤＣＳ和ＰＬＣ的人往往確實在工程上應用過，但仔細一看，原來多是些監測報警和簡單控制。“ＦＣＳ”的論據是每個智能執行器自身可以具有控制裝置（ＰＬＣ、ＩＰＣ、ＤＣＳ控制站）的能力。而事實上，像大型發電廠，大型化工／冶金等復雜控制系統，其控制邏輯是極其復雜的，其輸入輸出，輸出與輸出之間存在千絲萬屢的關系，如何把這些任務進行分割分配給每個執行器是很難的。而合理的現場總線應用應是：傳感器完成信號的數字化，并進行一些必要的預處理（如熱電偶非線性補償，傳感器故障診斷），執行器完成后處理和動作，控制裝置接收傳感器的信號，進行統一運算，將運算結果送給執行器。
（６）現場總線由于所有信息均需通過總線串行交換，其實時性必然受到限制。選用現場總線時，在對電纜數量有要求的場合十分有意義，因為現場總線能大大減少電纜。而在機電設備、小型系統、重要安全的裝置或系統以及２／３以上的被控量是短距離開關量信號時不宜用現場總線。
（７）未來的控制系統或裝置是多種技術的復合應用，很難說誰能完全取代誰。
總之，工業自動化技術應用于各行各業，且技術的發展很大程度上受到市場規律和商業利益的制約。技術標準不單是一個技術規范，也是一個商業的妥協產物。現場總線不同于計算機網絡。使用一種現場總線技術來滿足所有行業的技術要求，恐怕有些勉強。為此，有人面向未來工廠自動化提出了“以太網＋ＴＣＰ／ＩＰ”的解決方案。無論怎樣，現場總線將如何發展，作為從事本專業的人員，我們拭目以待。
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